ssmuБюллетень сибирской медициныBulletin of Siberian Medicine1682-03631819-3684Siberian State Medical University, the Ministry of Healthcare of the Russian Federation10.20538/1682-0363-2021-3-6-12ssmu-4473Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL PAPERSВлияние высокожировой и высокоуглеводной диеты на клетки крови крысEffects of a high-fat, high-carbohydrate diet on blood cells of ratshttps://orcid.org/0000-0003-1237-9786БирулинаЮ. Г.BirulinaJ. G.

 канд. биол. наук, доцент, кафедра биофизики и функциональной диагностики

 Россия, 634050, г. Томск, Московский тракт, 2 

 2, Moscow Trakt, Tomsk, 634050, Russian Federation 

birulina20@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9348-4945ИвановВ. В.IvanovV. V.

 канд. биол. наук, руководитель Центра доклинических исследований 

 Россия, 634050, г. Томск, Московский тракт, 2 

 2, Moscow Trakt, Tomsk, 634050, Russian Federation 

https://orcid.org/0000-0002-6714-1938БуйкоЕ. Е.BuykoE. E.

 лаборант, Центр доклинических исследований, ЦНИЛ; аспирант, Исследовательская школа химических и биомедицинских технологий

 Россия, 634050, г. Томск, Московский тракт, 2 

634050, г. Томск, пр. Ленина, 30

 2, Moscow Trakt, Tomsk, 634050, Russian Federation 

30, Lenina Av., Tomsk, 634050, Russian Federation

https://orcid.org/0000-0002-1253-3352ТрубачеваО. А.TrubachevaO. A.

 канд. мед. наук, доцент, кафедра физической культуры и здоровья; науч. сотрудник, отделение функциональной и лабораторной диагностики, НИИ кардиологии

 Россия, 634050, г. Томск, Московский тракт, 2 

Россия, 634012, г. Томск, ул. Киевская, 111а

 2, Moscow Trakt, Tomsk, 634050, Russian Federation 

111a, Kievskaya Str., Tomsk, 634012, Russian Federation

https://orcid.org/0000-0001-9034-4226ПетроваИ. В.PetrovaI. V.

 д-р биол. наук, профессор, кафедра биофизики и функциональной диагностики

 Россия, 634050, г. Томск, Московский тракт, 2 

 2, Moscow Trakt, Tomsk, 634050, Russian Federation 

https://orcid.org/0000-0001-9891-2910ГречишниковаА. Ю.GrechishnikovaA. Yu.

 ассистент, кафедра медицинской и биологической кибернетики

 Россия, 634050, г. Томск, Московский тракт, 2 

 2, Moscow Trakt, Tomsk, 634050, Russian Federation 

https://orcid.org/0000-0002-0119-9707НосаревА. В.NosarevA. V.

 д-р мед. наук, профессор, кафедра биофизики и функциональной диагностики 

 Россия, 634050, г. Томск, Московский тракт, 2 

 2, Moscow Trakt, Tomsk, 634050, Russian Federation 

https://orcid.org/0000-0001-5047-8668ГусаковаС. В.GusakovaS. V.

 д-р мед. наук, зав. кафедрой биофизики и функциональной диагностики

 Россия, 634050, г. Томск, Московский тракт, 2 

 2, Moscow Trakt, Tomsk, 634050, Russian Federation 

Сибирский государственный медицинский университет (СибГМУ)РоссияSiberian State Medical University (SSMU)Russian FederationСибирский государственный медицинский университет (СибГМУ); Национальный исследовательский Томский политехнический университет (НИ ТПУ)РоссияSiberian State Medical University (SSMU); National Research Tomsk Polytechnic University (NR TPU)Russian FederationСибирский государственный медицинский университет (СибГМУ); Научно-исследовательский институт (НИИ) кардиологии, Томский национальный исследовательский медицинский центр (НИМЦ) Российской академии наукРоссияSiberian State Medical University (SSMU); Cardiology Research Institute, Tomsk National Research Medical Center (NRMC), Russian Academy of Sciences (RAS)Russian Federation202118102021203612Copyright © Бирулина Ю.Г., Иванов В.В., Буйко Е.Е., Трубачева О.А., Петрова И.В., Гречишникова А.Ю., Носарев А.В., Гусакова С.В., 20212021Бирулина Ю.Г., Иванов В.В., Буйко Е.Е., Трубачева О.А., Петрова И.В., Гречишникова А.Ю., Носарев А.В., Гусакова С.В.Birulina J.G., Ivanov V.V., Buyko E.E., Trubacheva O.A., Petrova I.V., Grechishnikova A.Y., Nosarev A.V., Gusakova S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://bulletin.ssmu.ru/jour/article/view/4473

Цель – изучить воздействие высокожировой и высокоуглеводной диеты на эритроциты и тромбоциты крови крыс.Материалы и методы. Исследование выполнено на 23 самцах крыс линии Вистар, которые были разделены на контрольную и опытную группу. Крысы контрольной группы находились на стандартной диете. Крысы опытной группы в течение 12 нед получали высокожировую и высокоуглеводную диету. Животным измеряли массу тела, артериальное давление (АД), выполняли глюкозотолерантный тест, определяли гематологические показатели и параметры липидного обмена. Потенциометрическим методом изучали проводимость КСа-каналов мембраны эритроцитов, турбидиметрическим – агрегационную способность тромбоцитов.Результаты. Содержание животных на высокожировой и высокоуглеводной диете приводило к ожирению, повышению АД, гипергликемии, снижению толерантности к глюкозе, дислипидемии с выраженной триглицеридемией. У животных опытной группы происходило увеличение количества лейкоцитов, главным образом, за счет гранулоцитов, повышение числа тромбоцитов и их коллаген-индуцированной агрегации. Количественные показатели клеток красной крови крыс опытной группы не отличались от контрольной группы. В ответ на стимуляцию КСа-каналов мембраны эритроцитов животных экспериментальной группы с помощью Са2+-ионофора А23187 или редокс-системы наблюдались разнонаправленные изменения мембранного потенциала.Заключение. Полученные результаты свидетельствуют, что высокожировая и высокоуглеводная диета приводит к метаболическим и гемореологическим нарушениям, характерным для метаболического синдрома.

Aim. To study the effects of a high-fat, high-carbohydrate diet on erythrocytes and platelets of rats.Materials and methods. Male Wistar rats (n = 23) were used for the study. The rats were divided into a control group and an experimental group. The rats from the control group were fed with standard rat chow. The rats from the experimental group had received a high-fat and high-carbohydrate diet for 12 weeks. In the rats, body weight and blood pressure (BP) were measured, an oral glucose tolerance test was carried out, and hematological and lipid metabolism parameters were analyzed. The conductance of erythrocyte KCa-channels was measured by the potentiometric method, and platelet aggregation was determined by the turbidimetric method.Results. Feeding the rats with a high-fat, high-carbohydrate diet for 12 weeks resulted in obesity, BP elevation, hyperglycemia, impaired glucose tolerance, and dyslipidemia with pronounced triglyceridemia. In the experimental group, a rise in the number of leukocytes, mainly due to granulocytes, and an increase in the number of platelets and their collagen-induced aggregation were observed. The red blood cell count in the rats of the experimental group did not significantly differ from that of the control group. In the experimental group, multidirectional changes in the membrane potential were observed in response to the stimulation of the KCa-channels in the erythrocyte membrane with the Ca2+ ionophore A23187 or artificial redox systems.Conclusion. The obtained data indicate that a high-fat, high-carbohydrate diet leads to metabolic and hemorheological disorders that are typical of metabolic syndrome.

высокожировая и высокоуглеводная диетаметаболический синдроможирениедислипидемияклетки кровиКСа-каналыагрегацияhigh-fathigh-carbohydrate dietmetabolic syndromeobesitydyslipidemiablood cellsKCa-channelsaggregationИсследование выполнено при финансовой поддержке Совета по грантам Президента Российской Федерации (МК-143.2020.4)ReferencesPotenza M.V., Mechanick J.I. The metabolic syndrome: definition, global impact, and pathophysiology. Nutr. Clin. Pract. 2009; 24 (5): 560–577. DOI: 10.1177/0884533609342436.Potenza M.V., Mechanick J.I. The metabolic syndrome: definition, global impact, and pathophysiology. Nutr. Clin. Pract. 2009; 24 (5): 560–577. DOI: 10.1177/0884533609342436.Saklayen M.G. The global epidemic of the metabolic syndrome. Curr. Hypertens. Rep. 2018; 20 (2): 12. DOI: 10.1007/s11906-018-0812-z.Saklayen M.G. The global epidemic of the metabolic syndrome. Curr. Hypertens. Rep. 2018; 20 (2): 12. DOI: 10.1007/s11906-018-0812-z.Aydin S., Aksoy A., Aydin S., Kalayci M, Yilmaz M., Kuloglu T., Citil C., Catak Z. Today’s and yesterday’s of pathophysiology: biochemistry of metabolic syndrome and animal models. Nutrition. 2014; 30 (1): 1–9. DOI: 10.1016/j.nut.2013.05.013.Aydin S., Aksoy A., Aydin S., Kalayci M, Yilmaz M., Kuloglu T., Citil C., Catak Z. Today’s and yesterday’s of pathophysiology: biochemistry of metabolic syndrome and animal models. Nutrition. 2014; 30 (1): 1–9. DOI: 10.1016/j.nut.2013.05.013.Catoi A.F., Parvu A.E., Andreicut A.D., Mironiuc A., Craciun A., Catoi C., Pop I.D. Metabolically healthy versus unhealthy morbidly obese: chronic inflammation, nitro-oxidative stress, and insulin resistance. Nutrients. 2018; 10 (9): 1199. DOI: 10.3390/nu10091199.Catoi A.F., Parvu A.E., Andreicut A.D., Mironiuc A., Craciun A., Catoi C., Pop I.D. Metabolically healthy versus unhealthy morbidly obese: chronic inflammation, nitro-oxidative stress, and insulin resistance. Nutrients. 2018; 10 (9): 1199. DOI: 10.3390/nu10091199.Chen Y.Y., Fang W.H., Wang C.C., Kao T.W., Chang Y.W., Yang H.F., Wu C.J., Sun Y.S., Chen W.L. Association of percentage body fat and metabolic health in offspring of patients with cardiovascular diseases. Sci. Rep. 2018; 8 (1): 13831. DOI: 10.1038/s41598-018-32230-7.Chen Y.Y., Fang W.H., Wang C.C., Kao T.W., Chang Y.W., Yang H.F., Wu C.J., Sun Y.S., Chen W.L. Association of percentage body fat and metabolic health in offspring of patients with cardiovascular diseases. Sci. Rep. 2018; 8 (1): 13831. DOI: 10.1038/s41598-018-32230-7.Lee M.K., Han K., Kim M.K., Koh E.S., Kim E.S., Nam G.E., Kwon H.S. Changes in metabolic syndrome and its components and the risk of type 2 diabetes: a nationwide cohort study. Sci. Rep. 2020; 10 (1): 2313. DOI: 10.1038/s41598-020-59203-z.Lee M.K., Han K., Kim M.K., Koh E.S., Kim E.S., Nam G.E., Kwon H.S. Changes in metabolic syndrome and its components and the risk of type 2 diabetes: a nationwide cohort study. Sci. Rep. 2020; 10 (1): 2313. DOI: 10.1038/s41598-020-59203-z.Zeng N.F., Mancuso J.E., Zivkovic A.M., Smilowitz J.T., Ristenpart W.D. Red blood cells from individuals with abdominal obesity or metabolic abnormalities exhibit less deformability upon entering a constriction. PLoS One. 2016; 11 (6): e0156070. DOI: 10.1371/journal.pone.0156070.Zeng N.F., Mancuso J.E., Zivkovic A.M., Smilowitz J.T., Ristenpart W.D. Red blood cells from individuals with abdominal obesity or metabolic abnormalities exhibit less deformability upon entering a constriction. PLoS One. 2016; 11 (6): e0156070. DOI: 10.1371/journal.pone.0156070.Li P.F., Chen J.S., Chang J.B., Chang H.W., Wu C.Z., Chuang T.J., Huang C.L., Pei D., Hsieh C.H., Chen Y.L. Association of complete blood cell counts with metabolic syndrome in an elderly population. BMC Geriatr. 2016; 16: 10. DOI: 10.1186/s12877-016-0182-9.Li P.F., Chen J.S., Chang J.B., Chang H.W., Wu C.Z., Chuang T.J., Huang C.L., Pei D., Hsieh C.H., Chen Y.L. Association of complete blood cell counts with metabolic syndrome in an elderly population. BMC Geriatr. 2016; 16: 10. DOI: 10.1186/s12877-016-0182-9.Lang F., Lang E., Föller M. Physiology and pathophysiology of eryptosis. Transfus. Med. Hemother. 2012; 39 (5): 308–314. DOI: 10.1159/000342534.Lang F., Lang E., Föller M. Physiology and pathophysiology of eryptosis. Transfus. Med. Hemother. 2012; 39 (5): 308–314. DOI: 10.1159/000342534.Gyawali P., Richards R.S., Uba Nwose E. Erythrocyte morphology in metabolic syndrome. Expert. Rev. Hematol. 2012; 5 (5): 523‒531. DOI: 10.1586/ehm.12.47.Gyawali P., Richards R.S., Uba Nwose E. Erythrocyte morphology in metabolic syndrome. Expert. Rev. Hematol. 2012; 5 (5): 523‒531. DOI: 10.1586/ehm.12.47.Marseglia L., Manti S., D’Angelo G., Nicotera A., Parisi E., Di Rosa G., Gitto E., Arrigo T. Oxidative stress in obesity: a critical component in human diseases. Int. J. Mol. Sci. 2014; 16 (1): 378–400. DOI: 10.3390/ijms16010378.Marseglia L., Manti S., D’Angelo G., Nicotera A., Parisi E., Di Rosa G., Gitto E., Arrigo T. Oxidative stress in obesity: a critical component in human diseases. Int. J. Mol. Sci. 2014; 16 (1): 378–400. DOI: 10.3390/ijms16010378.Zavalishina S.Yu., Kutafina N.V., Vatnikov Yu.A., Makurina O.N., Kulikov E.V., Rystsova E.O., Gurina R.R., Sotnikova E.D. Platelet-activity dependence on the age of rats with experimental dyslipidemia. Biol. Med. (Aligarh). 2016; 8: 326. DOI: 10.4172/0974-8369.1000326.Zavalishina S.Yu., Kutafina N.V., Vatnikov Yu.A., Makurina O.N., Kulikov E.V., Rystsova E.O., Gurina R.R., Sotnikova E.D. Platelet-activity dependence on the age of rats with experimental dyslipidemia. Biol. Med. (Aligarh). 2016; 8: 326. DOI: 10.4172/0974-8369.1000326.Dupas J., Feray A. Goanvec C., Guernec A., Samson N., Bougaran P., Guerrero F., Mansourati J. Metabolic syndrome and hypertension resulting from fructose enriched diet in Wistar rats. Biomed. Res. Int. 2017; 2017: 2494067. DOI: 10.1155/2017/2494067.Dupas J., Feray A. Goanvec C., Guernec A., Samson N., Bougaran P., Guerrero F., Mansourati J. Metabolic syndrome and hypertension resulting from fructose enriched diet in Wistar rats. Biomed. Res. Int. 2017; 2017: 2494067. DOI: 10.1155/2017/2494067.Kwitek A.E. Rat models of metabolic syndrome. Methods Mol. Biol. 2019; 2018: 269–285. DOI: 10.1007/978-1-4939-9581-3_13.Kwitek A.E. Rat models of metabolic syndrome. Methods Mol. Biol. 2019; 2018: 269–285. DOI: 10.1007/978-1-4939-9581-3_13.Francisqueti F.V., Nascimento A.F., Minatel I.O., Dias M.C., Luvizotto R., Berchieri-Ronchi C., Ferreira A., Correa C.R. Metabolic syndrome and inflammation in adipose tissue occur at different times in animals submitted to a high-sugar/fat diet. J. Nutr. Sci. 2017; 6: e41. DOI: 10.1017/jns.2017.42.Francisqueti F.V., Nascimento A.F., Minatel I.O., Dias M.C., Luvizotto R., Berchieri-Ronchi C., Ferreira A., Correa C.R. Metabolic syndrome and inflammation in adipose tissue occur at different times in animals submitted to a high-sugar/fat diet. J. Nutr. Sci. 2017; 6: e41. DOI: 10.1017/jns.2017.42.Suman R.K., Mohanty I.R., Borde M.K., Maheshwari U., Deshmukh Y.A. Development of an experimental model of diabetes co-existing with metabolic syndrome in rats. Adv. Pharmacol. Sci. 2016; 2016: 9463476. DOI: 10.1155/2016/9463476.Suman R.K., Mohanty I.R., Borde M.K., Maheshwari U., Deshmukh Y.A. Development of an experimental model of diabetes co-existing with metabolic syndrome in rats. Adv. Pharmacol. Sci. 2016; 2016: 9463476. DOI: 10.1155/2016/9463476.Monteomo G.F., Kamagate A., Yapo A.P. Effects of metabolic syndrome on blood cells to Wistar rats. J. Diabetes Metab. Disord. Control. 2018; 5 (6): 222‒225. DOI: 10.15406/jdmdc.2018.05.00170.Monteomo G.F., Kamagate A., Yapo A.P. Effects of metabolic syndrome on blood cells to Wistar rats. J. Diabetes Metab. Disord. Control. 2018; 5 (6): 222‒225. DOI: 10.15406/jdmdc.2018.05.00170.Marques C., Meireles M., Norberto S., Leite J., Freitas J., Pestana D., Faria A., Calhau C. High-fat diet-induced obesity rat model: a comparison between Wistar and Sprague Dawley rat. Adipocyte. 2015; 5 (1): 11–21. DOI: 10.1080/21623945.2015.1061723.Marques C., Meireles M., Norberto S., Leite J., Freitas J., Pestana D., Faria A., Calhau C. High-fat diet-induced obesity rat model: a comparison between Wistar and Sprague Dawley rat. Adipocyte. 2015; 5 (1): 11–21. DOI: 10.1080/21623945.2015.1061723.Sait S., Alqassas M., Othman S., Shihon S.B., Alqalayta L., Alqusair S., Qari M. Obesity correlates with neutrophilia. Hematol. Transfus. Int. J. 2016; 3 (2): 159–162. DOI: 10.15406/htij.2016.03.00062.Sait S., Alqassas M., Othman S., Shihon S.B., Alqalayta L., Alqusair S., Qari M. Obesity correlates with neutrophilia. Hematol. Transfus. Int. J. 2016; 3 (2): 159–162. DOI: 10.15406/htij.2016.03.00062.Barrachina M.N., Moran L.A., Izquierdo I., Casanueva F.F., Pardo M., Garcia A. Analysis of platelets from a diet-induced obesity rat model: elucidating platelet dysfunction in obesity. Sci. Rep. 2020; 10 (1): 13104. DOI: 10.1038/s41598-020-70162-3.Barrachina M.N., Moran L.A., Izquierdo I., Casanueva F.F., Pardo M., Garcia A. Analysis of platelets from a diet-induced obesity rat model: elucidating platelet dysfunction in obesity. Sci. Rep. 2020; 10 (1): 13104. DOI: 10.1038/s41598-020-70162-3.Barrachina M.N., Sueiro A.M., Izquierdo I., Hermida-Nogueira L., Guitian E., Casanueva F.F., Farndale R.W., Moroi M., Jung S.M., Pardo M., Garcia A. GPVI surface expression and signalling pathway activation are increased in platelets from obese patients: elucidating potential anti-atherothrombotic targets in obesity. Atherosclerosis. 2019; 281: 62–70. DOI: 10.1016/j.atherosclerosis.2018.12.023.Barrachina M.N., Sueiro A.M., Izquierdo I., Hermida-Nogueira L., Guitian E., Casanueva F.F., Farndale R.W., Moroi M., Jung S.M., Pardo M., Garcia A. GPVI surface expression and signalling pathway activation are increased in platelets from obese patients: elucidating potential anti-atherothrombotic targets in obesity. Atherosclerosis. 2019; 281: 62–70. DOI: 10.1016/j.atherosclerosis.2018.12.023.Ishida K., Taguchi K., Matsumoto T., Kobayashi T., Activated platelets from diabetic rats cause endothelial dysfunction by decreasing akt/endothelial NO synthase signaling pathway. PLoS One. 2014; 9 (7): e102310. DOI: 10.1371/journal.pone.0102310.Ishida K., Taguchi K., Matsumoto T., Kobayashi T., Activated platelets from diabetic rats cause endothelial dysfunction by decreasing akt/endothelial NO synthase signaling pathway. PLoS One. 2014; 9 (7): e102310. DOI: 10.1371/journal.pone.0102310.Birulina Y.G., Petrova I.V., Rozenbaum Y.A., Shefer E.A., Smagliy L.V., Nosarev A.V., Gusakova S.V. H2S-Mediated changes in erythrocyte volume: role of gardos channels, Na+, K+, 2Cl– cotransport and anion exchanger. Bull. Exp. Biol. Med. 2019; 167 (4): 508‒511. DOI: 10.1007/s10517-019-04561-6.Birulina Y.G., Petrova I.V., Rozenbaum Y.A., Shefer E.A., Smagliy L.V., Nosarev A.V., Gusakova S.V. H2S-Mediated changes in erythrocyte volume: role of gardos channels, Na+, K+, 2Cl– cotransport and anion exchanger. Bull. Exp. Biol. Med. 2019; 167 (4): 508‒511. DOI: 10.1007/s10517-019-04561-6.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.