ssmuБюллетень сибирской медициныBulletin of Siberian Medicine1682-03631819-3684Siberian State Medical University, the Ministry of Healthcare of the Russian Federation10.20538/1682-0363-2024-1-48-55ssmu-5524Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL PAPERSОкислительное фосфорилирование в ткани бурого жира у мышей с моделью сахарного диабета II типа после принудительных беговых нагрузокOxidative phosphorylation in brown adipose tissue in a type II diabetes mellitus mouse model after forced treadmill runninghttps://orcid.org/0000-0003-1102-2830ЗахароваА. Н.ZakharovaA. N.

Захарова Анна Николаевна – канд. биол. наук, доцент кафедры спортивно-оздоровительного туризма, спортивной физиологии и медицины

634050, г. Томск, пр. Ленина, 36

36, Lenina Av., Tomsk, 634050

azakharova91@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-3038-3298МиловановаК. Г.MilovanovaK. G.

Милованова Ксения Геннадьевна – канд. биол. наук, доцент кафедры спортивно-оздоровительного туризма, спортивной физиологии и медицины

634050, г. Томск, пр. Ленина, 36

36, Lenina Av., Tomsk, 634050

naffys@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9886-9454ОрловаА. А.OrlovaA. A.

Орлова Анна Алексеевна – аспирант, кафедра спортивно-оздоровительного туризма, спортивной физиологии и медицины

634050, г. Томск, пр. Ленина, 36

36, Lenina Av., Tomsk, 634050

anna.orlova.96@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0001-2445-0124КоллантайО. В.KollantayO. V.

Коллантай Олеся Вадимовна – аспирант, кафедра спортивно-оздоровительного туризма, спортивной физиологии и медицины

634050, г. Томск, пр. Ленина, 36

36, Lenina Av., Tomsk, 634050

olesya.tay@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1096-807XШуваловИ. Ю.ShuvalovI. Yu.

Шувалов Игорь Юрьевич – аспирант, кафедра спортивно-оздоровительного туризма, спортивной физиологии и медицины

634050, г. Томск, пр. Ленина, 36

36, Lenina Av., Tomsk, 634050

oleg-100500-lol@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2316-576XКапилевичЛ. В.KapilevichL. V.

Капилевич Леонид Владимирович – д-р мед. наук, профессор, зав. кафедрой спортивно-оздоровительного туризма, спортивной физиологии и медицины, НИ ТГУ; СибГМУ

634050, г. Томск, пр. Ленина, 36,

634050, г. Томск, Московский тракт, 2

36, Lenina Av., Tomsk, 634050,

2, Moscow Trakt, Tomsk, 634050

kapil@yandex.ruНациональный исследовательский Томский государственный университет (НИ ТГУ)РоссияNational Research Tomsk State UniversityRussian FederationНациональный исследовательский Томский государственный университет (НИ ТГУ); Сибирский государственный медицинский университет (СибГМУ)РоссияNational Research Tomsk State University; Siberian State Medical UniversityRussian Federation2024100420242314855Copyright © Захарова А.Н., Милованова К.Г., Орлова А.А., Коллантай О.В., Шувалов И.Ю., Капилевич Л.В., 20242024Захарова А.Н., Милованова К.Г., Орлова А.А., Коллантай О.В., Шувалов И.Ю., Капилевич Л.В.Zakharova A.N., Milovanova K.G., Orlova A.A., Kollantay O.V., Shuvalov I.Y., Kapilevich L.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/5524Цель

Цель: изучить влияние принудительных физических нагрузок на содержание и показатели окислительного фосфорилирования в ткани бурого жира у мышей с моделью сахарного диабета (СД) II типа.

Материалы и методы

Материалы и методы. Для формирования модели заболевания использовалась высокожировая диета, физические нагрузки в виде принудительного бега проводились в течение 4 нед. Содержание ферментов окислительного фосфорилирования в бурой жировой ткани определялось методом вестерн-блоттинга.

Результаты

Результаты. Формирование диабетических расстройств у экспериментальных животных сопровождается возрастанием количества как белой, так и бурой жировой ткани. Однако в бурой жировой ткани при этом снижается содержание всех компонентов системы окислительного фосфорилирования. По-видимому, при формировании модели СД II типа у мышей происходит снижение «энергетической эффективности» бурой жировой ткани, что частично компенсируется увеличением ее содержания в организме. Регулярные физические нагрузки у мышей с моделью СД II типа, в отличие от здоровых животных, способствуют снижению содержания бурой жировой ткани. В то же время при этом в буром жире возрастает содержание большинства компонентов системы окислительного фосфорилирования, в некоторых случаях – даже выше исходных значений. Последнее характерно для нагрузок, применяемым в переменном режиме – когда время выполнения нагрузок периодически изменяется.

Заключение

Заключение. Полученные результаты позволяют предположить, что метаболические перестройки бурой жировой ткани могут служит одним из механизмов профилактических и проекторных эффектов физических нагрузок при сахарном диабете второго типа.

Aim

Aim. To study the effect of forced exercises on the content and parameters of oxidative phosphorylation in brown adipose tissue of mice with type II diabetes mellitus.

Materials and methods

Materials and methods. To model the disease, we used a high-fat diet and physical exercises in the form of forced treadmill running for 4 weeks. The content of oxidative phosphorylation enzymes in brown adipose tissue was determined by Western blotting.

Results

Results. Modeling diabetes in experimental animals was accompanied by expansion of adipose tissue. However, in brown adipose tissue, the content of all oxidative phosphorylation components decreases. Apparently, during type II diabetes mellitus modeling in mice, there is a decrease in the “energy efficiency” in brown adipose tissue, which is partially offset by an increase in its content in the body. Regular physical activity in mice with type II diabetes mellitus, in contrast to healthy animals, contributes to a decrease in the content of brown adipose tissue. At the same time, the content of most oxidative phosphorylation components in brown adipose tissue increases, in some casesб it even exceeds the baseline values. The latter is typical of a variable load mode – when the execution time of exercises periodically changes.

Conclusion

Conclusion. The obtained results suggest that metabolic rearrangements in brown adipose tissue may serve as some of the mechanisms of preventive and projective effects of physical activity in type 2 diabetes mellitus.

бурый жирбеговая нагрузкасахарный диабетожирениеbrown fatrunning loaddiabetesobesityИсследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (№ 1915-00118, https://rscf.ru/project/19-15-00118-р)The study was supported by the Russian Science Foundation grant (No. 19-15-00118, https:// rscf.ru/project/19-15-00118-р)ReferencesBetz M.J., Enerbäck S. Targeting thermogenesis in brown fat and muscle to treat obesity and metabolic disease. Nat. Rev. Endocrinol. 2018;14(2):77–87. DOI: 10.1038/nrendo.2017.132.Betz M.J., Enerbäck S. Targeting thermogenesis in brown fat and muscle to treat obesity and metabolic disease. Nat. Rev. Endocrinol. 2018;14(2):77–87. DOI: 10.1038/nrendo.2017.132.Jung S.M., Sanchez-Gurmaches J., Guertin D.A. Brown adipose tissue development and metabolism. Handb. Exp. Pharmacol. 2019;251:3–36. DOI: 10.1007/164_2018_168.Jung S.M., Sanchez-Gurmaches J., Guertin D.A. Brown adipose tissue development and metabolism. Handb. Exp. Pharmacol. 2019;251:3–36. DOI: 10.1007/164_2018_168.Кокшарова Е.О., Майоров А.Ю., Шестакова М.В., Дедов И.И. Метаболические особенности и терапевтический потенциал бурой и «бежевой» жировой ткани. Сахарный диабет. 2014;17(4):5–15. DOI: 10.14341/DM201445-15.Кокшарова Е.О., Майоров А.Ю., Шестакова М.В., Дедов И.И. Метаболические особенности и терапевтический потенциал бурой и «бежевой» жировой ткани. Сахарный диабет. 2014;17(4):5–15. DOI: 10.14341/DM201445-15.Cheng L., Wang J., Dai H., Duan Y., An Y., Shi L. et al. Brown and beige adipose tissue: a novel therapeutic strategy for obesity and type 2 diabetes mellitus. Adipocyte. 2021;10(1):48–65. DOI: 10.1080/21623945.2020.1870060.Cheng L., Wang J., Dai H., Duan Y., An Y., Shi L. et al. Brown and beige adipose tissue: a novel therapeutic strategy for obesity and type 2 diabetes mellitus. Adipocyte. 2021;10(1):48–65. DOI: 10.1080/21623945.2020.1870060.Kaisanlahti A., Glumoff T. Browning of white fat: agents and implications for beige adipose tissue to type 2 diabetes. J. Physiol. Biochem. 2019;75(1):1–10. DOI: 10.1007/s13105-018-0658-5.Kaisanlahti A., Glumoff T. Browning of white fat: agents and implications for beige adipose tissue to type 2 diabetes. J. Physiol. Biochem. 2019;75(1):1–10. DOI: 10.1007/s13105-018-0658-5.Coffey V.G., Hawley J.A. The molecular bases of training adaptation. Sports Med. 2007;37(9):737–763. DOI: 10.2165/00007256-200737090-00001.Coffey V.G., Hawley J.A. The molecular bases of training adaptation. Sports Med. 2007;37(9):737–763. DOI: 10.2165/00007256-200737090-00001.Karstoft K., Pedersen B.K. Exercise and type 2 diabetes: focus on metabolism and inflammation. Immunol. Cell Biol. 2016;94(2):146–150. DOI: 10.1038/icb.2015.101.Karstoft K., Pedersen B.K. Exercise and type 2 diabetes: focus on metabolism and inflammation. Immunol. Cell Biol. 2016;94(2):146–150. DOI: 10.1038/icb.2015.101.Pedersen B.K., Saltin B. Exercise as medicine – evodence for prescribing exercise as therapy in 26 different chronic diseases. Scand. J. Med. Sci. Sports. 2015;25:1–72. DOI: 10.1111/sms.12581.Pedersen B.K., Saltin B. Exercise as medicine – evodence for prescribing exercise as therapy in 26 different chronic diseases. Scand. J. Med. Sci. Sports. 2015;25:1–72. DOI: 10.1111/sms.12581.Stanford K.I., Rasmussen M., Baer L.A., Lehnig A.C., Rowland L.A., White J.D. et al. Paternal Exercise improves glucose metabolism in adult offspring. Diabetes. 2018;67(12):2530– 2540. DOI: 10.2337/db18-0667.Stanford K.I., Rasmussen M., Baer L.A., Lehnig A.C., Rowland L.A., White J.D. et al. Paternal Exercise improves glucose metabolism in adult offspring. Diabetes. 2018;67(12):2530– 2540. DOI: 10.2337/db18-0667.Basse A.L., Dalbram E., Larsson L., Gerhart-Hines Z., Zierath J.R., Treebak J.T. Skeletal muscle insulin sensitivity show circadian rhythmicity which is independent of exercise training status. Front Physiol. 2018;9:1198. DOI: 10.3389/fphys.2018.01198.Basse A.L., Dalbram E., Larsson L., Gerhart-Hines Z., Zierath J.R., Treebak J.T. Skeletal muscle insulin sensitivity show circadian rhythmicity which is independent of exercise training status. Front Physiol. 2018;9:1198. DOI: 10.3389/fphys.2018.01198.Kapilevich L.V., Zakharova A.N., Dyakova E.Yu., Kalinnikova J.G., Chibalin A.V. Mice experimental model of diabetes mellitus type ii based on high fat diet. Bull. Siberian Med. 2019;18(3):53–61. DOI: 10.20538/1682-0363-2019-3-53-61.Kapilevich L.V., Zakharova A.N., Dyakova E.Yu., Kalinnikova J.G., Chibalin A.V. Mice experimental model of diabetes mellitus type ii based on high fat diet. Bull. Siberian Med. 2019;18(3):53–61. DOI: 10.20538/1682-0363-2019-3-53-61.Zakharova A.N., Kalinnikova Yu.G., Negodenko E.S., Orlova A.A., Kapilevich L.V. Experimental simulation of cyclic training loads. Teor. Prakt. Fizich. Kult. 2020;10:26–27.Zakharova A.N., Kalinnikova Yu.G., Negodenko E.S., Orlova A.A., Kapilevich L.V. Experimental simulation of cyclic training loads. Teor. Prakt. Fizich. Kult. 2020;10:26–27.Lehnig A.C., Stanford K.I. Exercise-induced adaptations to white and brown adipose tissue. J. Exp. Biol. 2018;221(Pt. Suppl.):jeb161570. DOI: 10.1242/jeb.161570.Lehnig A.C., Stanford K.I. Exercise-induced adaptations to white and brown adipose tissue. J. Exp. Biol. 2018;221(Pt. Suppl.):jeb161570. DOI: 10.1242/jeb.161570.Aldiss P., Betts J., Sale C., Pope M., Budge H., Symonds M.E. Exercise-induced ‘browning’ of adipose tissues. Metabolism. 2018;81:63–70. DOI: 10.1016/j.metabol.2017.11.009.Aldiss P., Betts J., Sale C., Pope M., Budge H., Symonds M.E. Exercise-induced ‘browning’ of adipose tissues. Metabolism. 2018;81:63–70. DOI: 10.1016/j.metabol.2017.11.009.Mu W.J., Zhu J.Y., Chen M., Guo L. Exercise-mediated browning of white adipose tissue: its significance, mechanism and effectiveness. Int. J. Mol. Sci. 2021;22(21):11512. DOI: 10.3390/ijms222111512.Mu W.J., Zhu J.Y., Chen M., Guo L. Exercise-mediated browning of white adipose tissue: its significance, mechanism and effectiveness. Int. J. Mol. Sci. 2021;22(21):11512. DOI: 10.3390/ijms222111512.

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