Морфологические изменения в сердце и аорте крыс при диет-индуцированном метаболическом синдроме

Цель – выявить ранние морфологические изменения в сердце и аорте крыс при экспериментальном метаболическом синдроме, вызванном высокожировой и высокоуглеводной диетой (ВЖВУД).

Материалы и методы. Исследование выполнено на самцах крыс линии Wistar, которые были распределены на контрольную (n = 10) и экспериментальную (n = 10) группы. Крысы контрольной группы получали стандартный корм. Крысы экспериментальной группы в течение 12 нед находились на ВЖВУД. У животных определяли массу тела, артериальное давление (АД) и отдельные параметры углеводного и липидного обмена. Выполняли гистологическое исследование тканей сердца и аорты животных.

Результаты. Установлено, что ВЖВУД вызывает у крыс увеличение массы тела, ожирение, повышение АД, гипергликемию, триглицеридемию. При гистологическом исследовании сердца крыс экспериментальной группы выявлены признаки сосудистого поражения, липоматоза, очаговой дистрофии миокарда. В стенке аорты крыс, получавших высокожировой и высокоуглеводный рацион, выявлено накопление липидов в клетках медии, гиперплазия жировых клеток в адвентиции, истончение и разволокнение эластических мембран.

Заключение. Исследование показало, что ВЖВУД является эффективным способом моделирования метаболического синдрома. Обнаруженные структурные изменения в тканях сердца и аорты могут лежать в основе развития кардиомиопатии и артериальной гипертензии при диет-индуцированном метаболическом синдроме.

1. Michos E.D., Khan S.S. Further understanding of ideal cardiovascular health score metrics and cardiovascular disease. Expert. Rev. Cardiovasc. Ther. 2021;19(7):607–617. DOI: 10.1080/14779072.2021.1937127.

2. Rider O.J., Lewis A.J., Neubauer S. Structural and metabolic effects of obesity on the myocardium and the aorta. Obesity Facts. 2014;7(5):329–338. DOI: 10.1159/000368429.

3. Rodríguez-Correa E., González-Pérez I., Clavel-Pérez P.I., Contreras-Vargas Y., Carvajal K. Biochemical and nutritional overview of diet-induced metabolic syndrome models in rats: what is the best choice? Nutr. Diabetes. 2020;10(1):24. DOI: 10.1038/s41387-020-0127-4.

4. Poudyal H., Panchal S.K., Ward L.C., Waanders J., Brown L. Chronic high-carbohydrate, high-fat feeding in rats induces reversible metabolic, cardiovascular, and liver changes. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2012;302(12):E1472–E1482. DOI: 10.1152/ajpendo.00102.2012.

5. Aydin S., Aksoy A., Aydin S., Kalayci M, Yilmaz M., Kuloglu T. et al. 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.

6. Saklayen M.G. The global epidemic of the metabolic syndrome. Curr. Hypertens. Rep. 2018;20(2):12. DOI: 10.1007/ s11906-018-0812-z.

7. Чумакова Г.А., Веселовская Н.Г., Козаренко А.А., Воробьева Ю.В. Особенности морфологии, структуры и функции сердца при ожирении. Российский кардиологический журнал. 2012;(4):93–99. DOI: 10.15829/1560-4071-2012-493-99.

8. Jiménez-González S., Marín-Royo G., Jurado-López R., Bartolomé M.V., Romero-Miranda A., Luaces M. et al. The crosstalk between cardiac lipotoxicity and mitochondrial oxidative stress in the cardiac alterations in diet-induced obesity in rats. Cells. 2020;9(2):451. DOI: 10.3390/cells9020451.

9. Saraf R., Huang T., Mahmood F., Owais K., Bardia A., Khabbaz K.R. et al. Early cellular changes in the ascending aorta and myocardium in a swine model of metabolic syndrome. PLoS One. 2016;11(1):e0146481. DOI: 10.1371/journal.pone.0146481.

10. Leopoldo A.S., Sugizaki M.M., Lima-Leopoldo A.P., do Nascimento A.F., Luvizotto R., de Campos D.H. et al. Cardiac remodeling in a rat model of diet-induced obesity. Can. J. Cardiol. 2010;26(8):423–429. DOI: 10.1016/s0828282x(10)70440-2.

11. Leonardi B.F., Gosmann G., Zimmer A.R. Modeling diet-induced metabolic syndrome in rodents. Mol. Nutr. Food Res. 2020;64(22):2000249. DOI: 10.1002/mnfr.202000249.

12. Panchal S.K., Brown L. Rodent Models for Metabolic Syndrome Research. J. Biomed. Biotechnol. 2011;2011:351982. DOI: 10.1155/2011/351982.

13. Wong S.K., Chin K.Y., Suhaimi F.H., Ahmad F., Ima-Nirwana S. The effects of a modified high-carbohydrate high-fat diet on metabolic syndrome parameters in male rats. Exp. Clin. Endocrinol. Diabetes. 2018;126(4):205–212. DOI: 10.1055/s0043-119352.

14. Okatan E.N., Kizil S., Gokturk H., Can B., Turan B. High-carbohydrate diet-induced myocardial remodelling in rats. Curr. Res. Cardiol. 2015;2(1):5–10. DOI: 10.4172/23680512.1000020.

15. Artinano A.A., Castro M.M. Experimental rat models to study the metabolic syndrome. Br. J. Nutr. 2009;102(9):1246–1253. DOI: 10.1017/S0007114509990729.

16. Tran V., De Silva T.M., Sobey C.G., Lim K., Drummond G.R., Vinh A. et al. The vascular consequences of metabolic syndrome: rodent models, endothelial dysfunction, and current therapies. Front. Pharmacol. 2020;11:148. DOI: 10.3389/fphar.2020.00148.

17. Ruan X.-H., Ma T., Fan Y. Ablation of TMEM126B protects against heart injury via improving mitochondrial function in high fat diet (HFD)-induced mice. Biochem. Bio phys. Res. Commun. 2019;515(4):636–643. DOI: 10.1016/j.bbrc.2019.05.084.

18. Sahraoui A., Dewachter C., Vegh G., Mc Entee K., Naeije R., Bouguerra S.A. et al. High fat diet altered cardiac metabolic gene profile in Psammomys obesus gerbils. Lipids Health Dis. 2020;19(1):123. DOI: 10.1186/s12944-020-01301-y.

19. Feriani A., Bizzarri M., Tir M., Aldawood N., Alobaid H., Allagui M.S. et al. High-fat diet-induced aggravation of cardiovascular impairment in permethrin-treated Wistar rats. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2021;222:112461. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2021.112461.

20. Lepczyński A., Ożgo M., Michałek K., Dratwa-Chałupnik A., Grabowska M., Herosimczyk A. et al. Effects of three-month feeding high fat diets with different fatty acid composition on myocardial proteome in mice. Nutrients. 2021;13(2):330. DOI: 10.3390/nu13020330.

21. Logvinov S.V., Naryzhnaya N.V., Kurbatov B.K., Gorbunov A.S., Birulina Y.G., Maslov L.L. et al. High carbohydrate high fat diet causes arterial hypertension and histological changes in the aortic wall in aged rats: The involvement of connective tissue growth factors and fibronectin. Exp. Gerontol. 2021;154:111543. DOI: 10.1016/j.exger.2021.111543.

22. Таримов К.О., Субботкин М.В., Куланова А.А., Петренко В.И., Кубышкин А.В., Фомочкина И.И. и др. Сравнительный анализ коррекции морфофункциональных нарушений в сердечно-сосудистой системе при моделированном метаболическом синдроме. Ожирение и метаболизм. 2020;17(2):208–219. DOI: 10.14341/omet12296.

23. Martinez-Quinones P., McCarthy C.G., Watts S.W., Klee N.S., Komic A., Calmasini F.B. et al. Hypertension induced morphological and physiological changes in cells of the arteri al wall. Am. J. Hypertens. 2018;31(10):1067–1078. DOI: 10.1093/ajh/hpy083.

24. Wang X., Ye P., Cao R., Yang X., Xiao W., Zhang Y. et al. Triglycerides are a predictive factor for arterial stiffness: a community-based 4.8-year prospective study. Lipids Health Dis. 2016;15:97. DOI: 10.1186/s12944-016-0266-8.