Окислительное фосфорилирование в ткани бурого жира у мышей с моделью сахарного диабета II типа после принудительных беговых нагрузок

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. 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. 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. 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.

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.