ssmuБюллетень сибирской медициныBulletin of Siberian Medicine1682-03631819-3684Siberian State Medical University, the Ministry of Healthcare of the Russian Federation10.20538/1682-0363-2022-3-73-80ssmu-4909Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL PAPERSВлияние возраста, высокоуглеводной и высокожировой диеты на развитие артериальной гипертензии и поражения почек в экспериментеThe effect of age and a high-fat, high-carbohydrate diet on the development of arterial hypertension and kidney disease in the experimenthttps://orcid.org/0000-0003-3526-7875МустафинаЛ. Р.MustafinaL. R.

Мустафина Лилия Рамильевна – доктор медицинских наук, доцент, профессор кафедры гистологии, эмбриологии и цитологии, СибГМУ.

634050, Томск, Московский тракт, 2

2, Moscow Trakt, Tomsk, 634050

lrmustafina@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9876-6957ЛогвиновС. В.LogvinovS. V.

Логвинов Сергей Валентинович – доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой гистологии, эмбриологии и цитологии, СибГМУ.

634050, Томск, Московский тракт, 2

2, Moscow Trakt, Tomsk, 634050

s_logvinov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2264-1928НарыжнаяН. В.NaryzhnayaN. V.

Нарыжная Наталья Владимировна – доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник, лаборатория экспериментальной кардиологии, НИИ кардиологии, Томский НИМЦ.

634012, Томск, ул. Киевская, 111а

111а, Kievskaya Str., Tomsk, 634012

natalynar@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9603-822XКурбатовБ. К.KurbatovB. K.

Курбатов Борис Константинович – младший научный сотрудник, лаборатория экспериментальной кардиологии, НИИ кардиологии, Томский НИМЦ.

634012, Томск, ул. Киевская, 111а

111а, Kievskaya Str., Tomsk, 634012

bobersanker@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-6020-1598МасловЛ. Н.MaslovL. N.

Маслов Леонид Николаевич – доктор медицинских наук, профессор, руководитель лаборатории экспериментальной кардиологии, НИИ кардиологии, Томский НИМЦ.

634012, Томск, ул. Киевская, 111а

111а, Kievskaya Str., Tomsk, 634012

maslov@cardio-tomsk.ruСибирский государственный медицинский университет (СибГМУ)РоссияSiberian State Medical UniversityRussian FederationНаучно-исследовательский институт (НИИ) кардиологии, Томский национальный исследовательский медицинский центр (НИМЦ), Российская академия наукРоссияCardiology Research Institute, Tomsk National Research Medical Center (NRMC), Russian Academy of SciencesRussian Federation2022141020222137380Copyright © Мустафина Л.Р., Логвинов С.В., Нарыжная Н.В., Курбатов Б.К., Маслов Л.Н., 20222022Мустафина Л.Р., Логвинов С.В., Нарыжная Н.В., Курбатов Б.К., Маслов Л.Н.Mustafina L.R., Logvinov S.V., Naryzhnaya N.V., Kurbatov B.K., Maslov L.N.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/4909Цель

Цель: выявить структурные основы патогенеза артериальной гипертензии и поражения почек, связанных с высокоуглеводной высокожировой диетой (ВУСЖД) и возрастом у крыс линии Wistar.

Материал и методы

Материал и методы. Исследование проводили на самцах крыс линии Wistar в возрасте 60 и 450 сут. Животных распределяли на четыре группы: 1-я (n = 14) – интактные крысы (возраст 60 сут), содержащиеся на стандартном рационе в течение 90 сут; 2-я (n = 14) – крысы (возраст 60 сут), содержащиеся на ВУВЖД в течение 90 сут; 3-я (n = 14) – интактные крысы (возраст 450 сут), содержащиеся на стандартном рационе в течение 90 сут; 4-я (n = 14) – крысы (возраст 450 сут), содержащиеся на ВУВЖД в течение 90 сут. Использовались клинико-инструментальный, иммуноферментный, иммуногистохимический и гистологический методы исследования.

Результаты

Результаты. Высокоуглеводная высокожировая диета приводила у 60-дневных животных к увеличению массы тела и абдоминального жира, нарастанию систолического артериального давления, появлению умеренно выраженных гистологических изменений почек. У интактных 450-дневных крыс преобладали изменения, связанные с возрастом: увеличение массы миокарда, увеличение TGF-β1 в сыворотке крови, морфологические изменения почечных канальцев и клубочков. У 450-дневных крыс, содержащихся на ВУВЖД, отмечалось наиболее выраженное нарастание как систолического, так и диастолического артериального давления, значительное увеличение концентрации фибронектина в сыворотке крови, выраженные деструктивные изменения в почечной паренхиме.

Заключение

Заключение. Функциональные и биохимические признаки артериальной гипертензии и морфологические изменения в почках были наиболее выражены у 450-дневных крыс, содержавшихся на ВУВЖД.

Aim

Aim. To identify the structural foundations of the pathogenesis of arterial hypertension and kidney disease associated with a high-fat, high-carbohydrate diet and age.

Materials and methods

Materials and methods. The study was carried out on male Wistar rats aged 60 and 450 days. The animals were divided into 4 groups: group 1 (n = 14) – intact rats (60 days old) fed with a standard diet for 90 days; group 2 (n = 14) – rats (aged 60 days) receiving a high-fat, high-carbohydrate diet for 90 days; group 3 (n = 14) – intact rats (aged 450 days) receiving a standard diet for 90 days; group 4 (n = 14) – rats (aged 450 days) fed with a high-fat, high-carbohydrate diet for 90 days. Clinical and instrumental research methods, enzyme-linked immunosorbent assay, and immunohistochemistry and histology techniques were used in the study.

Results

Results. Feeding 60-day-old animals with a high-fat, high-carbohydrate diet resulted in an increase in body weight and abdominal fat, a rise in systolic blood pressure, and moderately pronounced histologic changes in the kidneys. In intact 450-day-old rats, age-related changes prevailed: changes in the myocardial mass, an increase in TGF-β1, morphological changes in the renal tubules and glomeruli. In 450-day-old rats receiving a high-fat, highcarbohydrate diet, the most pronounced increase in both systolic and diastolic blood pressure, a significant rise in serum fibronectin, and destructive changes in the renal tissue were noted.

Conclusion

Conclusion. Functional and biochemical signs of arterial hypertension and morphological changes in the kidneys were the most pronounced in 450-day-old rats fed with a high-fat, high-carbohydrate diet.

артериальная гипертензиявозрастные изменения почеквысокоуглеводная высокожировая диетаarterial hypertensionage-related changes in the kidneyshigh-fathigh-carbohydrate dietАвторы выражают благодарность А.В. Мухомедзянову, А.С. Горбунову, Н.С. Воронкову за помощь в проведении эксперимента, В.В. Иванову, Ю.Г. Бирулиной – за методическую помощь при разработке диетыReferencesBeslay M., Srour B., Méjean C., Allès B., Fiolet T., Debras C. et al. Ultra-processed food intake in association with BMI change and risk of overweight and obesity: A prospective analysis of the French NutriNet-Santé cohort. PLoS Med. 2020;17(8):e1003256. DOI: 10.1371/journal.pmed.1003256.Beslay M., Srour B., Méjean C., Allès B., Fiolet T., Debras C. et al. Ultra-processed food intake in association with BMI change and risk of overweight and obesity: A prospective analysis of the French NutriNet-Santé cohort. PLoS Med. 2020;17(8):e1003256. DOI: 10.1371/journal.pmed.1003256.Katsimardou A., Imprialos K., Stavropoulos K., Sachinidis A., Doumas M., Athyros V. Hypertension in metabolic syndrome: novel insights. Curr. Hypertens. Rev. 2020;16(1):12–18. DOI: 10.2174/1573402115666190415161813.Katsimardou A., Imprialos K., Stavropoulos K., Sachinidis A., Doumas M., Athyros V. Hypertension in metabolic syndrome: novel insights. Curr. Hypertens. Rev. 2020;16(1):12–18. DOI: 10.2174/1573402115666190415161813.Wang H.H., Lee D.K., Liu M., Portincasa P., Wang D.Q. Novel insights into the pathogenesis and management of the metabolic syndrome. Pediatr. Gastroenterol. Hepatol. Nutr. 2020;23(3):189–230. DOI: 10.5223/pghn.2020.23.3.189.Wang H.H., Lee D.K., Liu M., Portincasa P., Wang D.Q. Novel insights into the pathogenesis and management of the metabolic syndrome. Pediatr. Gastroenterol. Hepatol. Nutr. 2020;23(3):189–230. DOI: 10.5223/pghn.2020.23.3.189.Gouveia É.R., Gouveia B.R., Marques A., Peralta M., França C., Lima A. et al. Predictors of metabolic syndrome in adults and older adults from Amazonas, Brazil. Int. J. Environ. Res. Public. Health. 2021;18(3):1303. DOI: 10.3390/ijerph18031303.Gouveia É.R., Gouveia B.R., Marques A., Peralta M., França C., Lima A. et al. Predictors of metabolic syndrome in adults and older adults from Amazonas, Brazil. Int. J. Environ. Res. Public. Health. 2021;18(3):1303. DOI: 10.3390/ijerph18031303.La Russa D., Giordano F., Marrone A., Parafati M., Janda E., Pellegrino D. Oxidative imbalance and kidney damage in cafeteria diet-induced rat model of metabolic syndrome: effect of bergamot polyphenolic fraction. Antioxidants (Basel). 2019;8(3):66. DOI: 10.3390/antiox8030066.La Russa D., Giordano F., Marrone A., Parafati M., Janda E., Pellegrino D. Oxidative imbalance and kidney damage in cafeteria diet-induced rat model of metabolic syndrome: effect of bergamot polyphenolic fraction. Antioxidants (Basel). 2019;8(3):66. DOI: 10.3390/antiox8030066.Kiuchi M.G., Mion D.Jr. Chronic kidney disease and risk factors responsible for sudden cardiac death: a whiff of hope? Kidney Res. Clin. Pract. 2016;35(1):3–9. DOI: 10.1016/j.krcp.2015.11.003.Kiuchi M.G., Mion D.Jr. Chronic kidney disease and risk factors responsible for sudden cardiac death: a whiff of hope? Kidney Res. Clin. Pract. 2016;35(1):3–9. DOI: 10.1016/j.krcp.2015.11.003.Бирулина Ю.Г., Иванов В.В., Буйко Е.Е., Быков В.В., Смаглий Л.В., Носарев А.В. и др. Экспериментальная модель метаболического синдрома у крыс на основе высокожировой и высокоуглеводной диеты. Бюллетень сибирской медицины. 2020;19(4):14–20. DOI: 10.20538/1682-0363-20204-14-20.Бирулина Ю.Г., Иванов В.В., Буйко Е.Е., Быков В.В., Смаглий Л.В., Носарев А.В. и др. Экспериментальная модель метаболического синдрома у крыс на основе высокожировой и высокоуглеводной диеты. Бюллетень сибирской медицины. 2020;19(4):14–20. DOI: 10.20538/1682-0363-20204-14-20.Bonfim T.H.F.D., Tavares R.L., de Vasconcelos M.H.A., Gouveia M., Nunes P.C., Soares N.L. et al. Potentially obesogenic diets alter metabolic and neurobehavioural parameters in Wistar rats: a comparison between two dietary models. J. Affect. Disord. 2021;279:451–461. DOI: 10.1016/j.jad.2020.10.034.Bonfim T.H.F.D., Tavares R.L., de Vasconcelos M.H.A., Gouveia M., Nunes P.C., Soares N.L. et al. Potentially obesogenic diets alter metabolic and neurobehavioural parameters in Wistar rats: a comparison between two dietary models. J. Affect. Disord. 2021;279:451–461. DOI: 10.1016/j.jad.2020.10.034.Kizhner T., Werman M.J. Long-term fructose intake: biochemical consequences and altered renal histology in the male rat. Metabolism. 2002;51(12):1538–1547. DOI: 10.1053/ meta.2002.36306.Kizhner T., Werman M.J. Long-term fructose intake: biochemical consequences and altered renal histology in the male rat. Metabolism. 2002;51(12):1538–1547. DOI: 10.1053/ meta.2002.36306.Komnenov D., Levanovich P.E., Rossi N.F. Hypertension associated with fructose and high salt: renal and sympathetic mechanisms. Nutrients. 2019;11(3):569. DOI: 10.3390/nu11030569.Komnenov D., Levanovich P.E., Rossi N.F. Hypertension associated with fructose and high salt: renal and sympathetic mechanisms. Nutrients. 2019;11(3):569. DOI: 10.3390/nu11030569.Madero M., Perez-Pozo S.E., Jalal D., Johnson R.J., Sánchez-Lozada L.G. Dietary fructose and hypertension. Curr. Hypertens. Rep. 2011;13(1):29–35. DOI: 10.1007/s11906010-0163-x.Madero M., Perez-Pozo S.E., Jalal D., Johnson R.J., Sánchez-Lozada L.G. Dietary fructose and hypertension. Curr. Hypertens. Rep. 2011;13(1):29–35. DOI: 10.1007/s11906010-0163-x.Hurcombe J.A., Hartley P., Lay A.C., Ni L., Bedford J.J., Leader J.P. et al. Podocyte GSK3 is an evolutionarily conserved critical regulator of kidney function. Nat. Commun. 2019;10(1):403. DOI: 10.1038/s41467-018-08235-1.Hurcombe J.A., Hartley P., Lay A.C., Ni L., Bedford J.J., Leader J.P. et al. Podocyte GSK3 is an evolutionarily conserved critical regulator of kidney function. Nat. Commun. 2019;10(1):403. DOI: 10.1038/s41467-018-08235-1.Kolset S.O., Reinholt F.P., Jenssen T. Diabetic nephropathy and extracellular matrix. J. Histochem. Cytochem. 2012;60:976–986. DOI: 10.1369/0022155412465073.Kolset S.O., Reinholt F.P., Jenssen T. Diabetic nephropathy and extracellular matrix. J. Histochem. Cytochem. 2012;60:976–986. DOI: 10.1369/0022155412465073.Kim D., Li H.Y., Lee J.H., Oh Y.S., Jun H.S. Lysophosphatidic acid increases mesangial cell proliferation in models of diabetic nephropathy via Rac1/MAPK/KLF5 signaling. Exp. Mol. Med. 2019;51(2):1–10. DOI: 10.1038/s12276-019-0217-3.Kim D., Li H.Y., Lee J.H., Oh Y.S., Jun H.S. Lysophosphatidic acid increases mesangial cell proliferation in models of diabetic nephropathy via Rac1/MAPK/KLF5 signaling. Exp. Mol. Med. 2019;51(2):1–10. DOI: 10.1038/s12276-019-0217-3.Hou S., Zhang T., Li Y., Guo F., Jin X. Glycyrrhizic acid prevents diabetic nephropathy by activating AMPK/ SIRT1/PGC-1α signaling in db/db mice. J. Diabetes. Res. 2017;2017:2865912. DOI: 10.1155/2017/2865912.Hou S., Zhang T., Li Y., Guo F., Jin X. Glycyrrhizic acid prevents diabetic nephropathy by activating AMPK/ SIRT1/PGC-1α signaling in db/db mice. J. Diabetes. Res. 2017;2017:2865912. DOI: 10.1155/2017/2865912.Rao R.P., Jain A., Srinivasan B. Dual therapy versus monotherapy of trandolapril and telmisartan on diabetic nephropathy in experimentally induced type 2 diabetes mellitus rats. J. Renin Angiotensin Aldosterone Syst. 2011;12(3):169–175. DOI: 10.1177/1470320310392097.Rao R.P., Jain A., Srinivasan B. Dual therapy versus monotherapy of trandolapril and telmisartan on diabetic nephropathy in experimentally induced type 2 diabetes mellitus rats. J. Renin Angiotensin Aldosterone Syst. 2011;12(3):169–175. DOI: 10.1177/1470320310392097.Huang F., Guo Y., Wang L., Jing L., Chen Z., Lu S. et al. High glucose and TGF-β1 reduce expression of endoplasmic reticulum-resident selenoprotein S and selenoprotein N in human mesangial cells. Ren. Fail. 2019;41(1):762–769. DOI: 10.1080/0886022X.2019.1641413.Huang F., Guo Y., Wang L., Jing L., Chen Z., Lu S. et al. High glucose and TGF-β1 reduce expression of endoplasmic reticulum-resident selenoprotein S and selenoprotein N in human mesangial cells. Ren. Fail. 2019;41(1):762–769. DOI: 10.1080/0886022X.2019.1641413.Hara M., Kusaba T., Ono K., Masuzawa N., Nakamura I., Urata N. et al. Extraglomerular vascular involvement of glomerulopathy with fibronectin deposits. Intern. Med. 2021; 60(13):2103–2107. DOI: 10.2169/internalmedicine.6558-20.Hara M., Kusaba T., Ono K., Masuzawa N., Nakamura I., Urata N. et al. Extraglomerular vascular involvement of glomerulopathy with fibronectin deposits. Intern. Med. 2021; 60(13):2103–2107. DOI: 10.2169/internalmedicine.6558-20.Klemis V., Ghura H., Federico G., Würfel C., Bentmann A., Gretz N. et al. Circulating fibronectin contributes to mesangial expansion in a murine model of type 1 diabetes. Kidney Int. 2017;91(6):1374–1385. DOI: 10.1016/j.kint.2016.12.006.Klemis V., Ghura H., Federico G., Würfel C., Bentmann A., Gretz N. et al. Circulating fibronectin contributes to mesangial expansion in a murine model of type 1 diabetes. Kidney Int. 2017;91(6):1374–1385. DOI: 10.1016/j.kint.2016.12.006.Molvarec A., Szarka A., Walentin S., Szucs E., Nagy B., Rigó J.Jr. Circulating angiogenic factors determined by electrochemiluminescence immunoassay in relation to the clinical features and laboratory parameters in women with pre-eclampsia. Hypertens. Res. 2010;33(9):892–898. DOI: 10.1038/hr.2010.92.Molvarec A., Szarka A., Walentin S., Szucs E., Nagy B., Rigó J.Jr. Circulating angiogenic factors determined by electrochemiluminescence immunoassay in relation to the clinical features and laboratory parameters in women with pre-eclampsia. Hypertens. Res. 2010;33(9):892–898. DOI: 10.1038/hr.2010.92.Song K.S., Kim H.K., Shim W., Jee S.H. Plasma fibronec tin levels in ischemic heart disease. Atherosclerosis. 2001;154(2):449–453. DOI: 10.1016/s0021-9150(00)00490-1.Song K.S., Kim H.K., Shim W., Jee S.H. Plasma fibronec tin levels in ischemic heart disease. Atherosclerosis. 2001;154(2):449–453. DOI: 10.1016/s0021-9150(00)00490-1.

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