American Journal of Physiology - Regulatory Integrative and Comparative Physiology

Chúng tôi đã kiểm tra tác động của thành phần chế độ ăn và nhịn ăn đối với quá trình lipolysis của các tế bào mỡ vừa được tách chiết từ cá chim trắng (Sparus aurata). Chúng tôi cũng đã phân tích tác động của insulin, glucagon và hormone tăng trưởng (GH) trên các tế bào mỡ được tách chiết từ cá được cho ăn chế độ ăn khác nhau. Quá trình lipolysis cơ bản, được đo bằng cách đo sự phóng thích glycerol, tăng tỷ lệ với nồng độ tế bào và thời gian ủ, điều này xác nhận tính phù hợp của các chế phẩm tế bào này để nghiên cứu sự điều hòa hormone của quá trình chuyển hóa này. Cá chim trắng được cho ăn hai chế độ ăn khác nhau, FM (100% bữa ăn từ cá) và PP (100% protein từ thực vật cung cấp từ nguồn thực vật) trong 6 tuần. Sau thời gian này, mỗi nhóm chế độ ăn được chia thành hai nhóm: được cho ăn và nhịn ăn (trong 11 ngày). Quá trình lipolysis cao hơn đáng kể ở các tế bào mỡ từ cá được cho ăn PP so với các tế bào mỡ từ cá được cho ăn FM. Nhịn ăn đã kích thích sự gia tăng đáng kể trong tỷ lệ lipolytic, khoảng gấp ba lần trong các tế bào mỡ được tách chiết bất kể lịch sử dinh dưỡng. Tác động của hormone tương tự trong các nhóm khác nhau: glucagon làm tăng tỷ lệ lipolytic, trong khi insulin hầu như không có tác động. GH rõ ràng có tác dụng lipolytic, mặc dù sự gia tăng tương đối của glycerol so với nhóm đối chứng thấp hơn ở các tế bào mỡ tách chiết từ cá nhịn ăn so với cá được cho ăn. Nhìn chung, chúng tôi chứng minh lần đầu tiên rằng quá trình lipolysis, được đo trong các tế bào mỡ tách chiết từ cá chim, bị ảnh hưởng bởi trạng thái dinh dưỡng của cá. Hơn nữa, số liệu của chúng tôi cho thấy rằng glucagon và đặc biệt là GH đóng một vai trò quan trọng trong việc kiểm soát quá trình lipolysis của tế bào mỡ.

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng cơ chế superoxide tham gia vào tín hiệu angiotensin II (ANG II) trong hệ thần kinh trung ương. Chúng tôi giả thuyết rằng ANG II kích hoạt dòng chảy giao cảm bằng cách kích thích anion superoxide trong nhân paraventricular (PVN) của chuột thực nghiệm bệnh tiểu đường do streptozotocin (STZ) gây ra. Ở những con chuột được gây mê bằng α-chloralose và urethane, tiêm micro ANG II vào PVN (50, 100 và 200 pmol) đã tạo ra sự gia tăng theo liều lượng trong hoạt động thần kinh giao cảm thận (RSNA), huyết áp (AP) và nhịp tim (HR) ở chuột kiểm soát và chuột tiểu đường do STZ gây ra. Có sự gia tăng đáng kể sự tăng RSNA (35.0 ± 5.0 so với 23.0 ± 4.3%, P < 0.05), AP và HR do kích hoạt thụ thể ANG II loại I (AT₁) ở chuột tiểu đường so với chuột kiểm soát. Việc ngăn chặn các thụ thể AT₁ nội sinh trong PVN bằng chất đối kháng thụ thể AT₁ losartan đã dẫn đến sự giảm đáng kể các chỉ số RSNA, AP và HR ở chuột tiểu đường so với chuột kiểm soát. Đồng thời, có sự gia tăng đáng kể trong biểu hiện mRNA và protein của thụ thể AT₁ với mức độ superoxide tăng lên và biểu hiện của các tiểu đơn vị NAD(P)H oxidase p22^phox, p47^phox và p67^phox trong PVN của chuột tiểu đường. Việc tiền xử lý bằng losartan (10 mg·kg⁻¹⁻¹ trong nước uống trong 3 tuần) đã giảm đáng kể biểu hiện protein của các tiểu đơn vị NAD(P)H oxidase (p22^phox và p47^phox) trong PVN của chuột tiểu đường. Việc tiền xử lý bằng vectơ adenovirus tăng cường biểu hiện superoxide dismutase trong tế bào chất (AdCuZnSOD) ở trong PVN đã làm giảm các phản ứng trung ương gia tăng đối với ANG II ở bệnh tiểu đường (RSNA: 20.4 ± 0.7 so với 27.7 ± 2.1%, n = 6, P < 0.05). Những dữ liệu này hỗ trợ khái niệm rằng anion superoxide góp phần vào tín hiệu tăng cường do ANG II gây ra trong PVN liên quan đến sự kích thích giao cảm tăng cường trong bệnh tiểu đường.

Mặc dù sự gián đoạn tín hiệu leptin liên quan đến béo phì cũng như sự tích tụ lipid và rối loạn chức năng tim, nhưng khó khăn trong việc tách biệt các tác động trực tiếp của leptin lên tim so với những tác động liên quan đến trọng lượng cơ thể và khối lượng mỡ. Sử dụng công nghệ recombinase Cre-loxP, chúng tôi đã phát triển những con chuột thiếu thụ thể leptin cụ thể cho tế bào cơ tim, có khả năng kích hoạt bởi tamoxifen, để đánh giá vai trò của leptin trong việc điều chỉnh chức năng tim. Việc kích hoạt recombinase Cre trong tim đã dẫn đến sự giảm tạm thời chức năng thất trái tâm thu, nhưng phục hồi về mức bình thường vào ngày thứ 10. Tuy nhiên, khi các thụ thể leptin trên tế bào cơ tim bị xóa bỏ trong bối cảnh rối loạn chức năng thất trái do kích hoạt recombinase Cre, suy tim chết người không thể đảo ngược đã được quan sát thấy trong chưa đầy 10 ngày ở tất cả các chuột. Suy tim sau khi xóa bỏ thụ thể leptin liên quan đến sự giảm đáng kể ATP trong ty thể tim, mTOR phosphoryl hóa (mTOR), và kinase được kích hoạt bằng AMP (pAMPK). Kết quả của chúng tôi chứng minh rằng việc xóa bỏ cụ thể các thụ thể leptin trên tế bào cơ tim, trong bối cảnh gia tăng biểu hiện recombinase Cre, gây ra suy tim chết người liên quan đến giảm sản xuất năng lượng của tim. Những quan sát này chỉ ra rằng leptin đóng một vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh chức năng tim trong bối cảnh căng thẳng của tim do sự biểu hiện của recombinase Cre, có thể thông qua các tác động lên chuyển hóa năng lượng của tế bào cơ tim.

Mặc dù hệ miễn dịch rất nhạy cảm với tổn hại do bức xạ, nhưng hệ quả của bức xạ có năng lượng tuyến tính cao (LET) vẫn chưa rõ ràng. Nghiên cứu này đã đánh giá tác động của bức xạ ion sắt ( ⁵⁶Fe²⁶) với các liều lượng 0.1 gray (Gy), 0.5 Gy và 2.0 Gy lên các tế bào và cơ quan lympho của chuột C57BL/6 vào ngày 4 và 113 sau khi tiếp xúc toàn thân; một nhóm chuột được chiếu xạ với 2.0 Gy ion silicon (²⁸Si) đã được tổ chức hạ huyết vào ngày 113. Vào ngày thứ 4 sau khi chiếu xạ ⁵⁶Fe, đã ghi nhận sự giảm phụ thuộc vào liều lượng đối với khối lượng lá lách và tuyến ức cùng với tất cả các quần thể bạch cầu chính trong máu và lá lách. Các tế bào lympho B CD19⁺ là loại nhạy cảm nhất với bức xạ, trong khi các tế bào tự nhiên tiêu diệt (NK) NK1.1⁺ là bền vững nhất. Các tế bào T CD3⁺ có mức độ nhạy cảm trung bình với bức xạ và có sự mất mát lớn hơn của các tế bào T_C CD3⁺/CD8⁺ so với các tế bào T_H CD3⁺/CD4⁺. Tổng hợp DNA cơ bản được nâng cao vào ngày thứ 4, nhưng phản ứng với các mitogen và sự bài tiết interleukin-2 cùng yếu tố hoại tử khối u-alpha không bị ảnh hưởng. Các dấu hiệu thiếu máu đã được ghi nhận. Đến ngày 113, số lượng tế bào B cao và tỉ lệ tế bào T_C cùng với tế bào đơn nhân thấp đã được tìm thấy ở nhóm 2.0 Gy⁵⁶Fe; trong khi đó, ở nhóm chuột 2.0 Gy ²⁸Si có số lượng tế bào NK thấp, sự tổng hợp DNA cơ bản giảm và phản ứng đối với hai mitogen có chút gia tăng. Tổng thể, dữ liệu cho thấy rằng các tế bào và mô lympho bị ảnh hưởng rõ rệt bởi bức xạ có năng lượng tuyến tính cao (LET) ở các liều lượng tương đối thấp, rằng một số bất thường tồn tại lâu sau khi tiếp xúc, và rằng những hệ quả khác nhau có thể được tạo ra bởi các hạt ion hóa dày đặc khác nhau. Do đó, việc tiếp xúc đồng thời với nhiều nguồn bức xạ có thể dẫn đến một phổ rộng hơn của sự rối loạn miễn dịch so với những gì hiện tại được dự đoán.

Hormone tập trung melanin (MCH) là một neuropeptide có tác dụng làm tăng hành vi ăn uống và giảm tiêu tốn năng lượng. Vai trò của MCH trong việc điều hòa hô hấp tim mạch trung ương vẫn còn chưa được hiểu rõ. Các thí nghiệm được tiến hành trên chuột đực Sprague-Dawley đã được gây mê bằng urethane, cắt dây phế vị và thở máy (n = 22) để xác định xem MCH có điều chỉnh trương lực mạch máu giao cảm hay không, cùng với phản xạ barosympathetic, chemosympathetic, và somatosympathetic ở cấp độ tủy sống. Tiêm vào khoang dưới nhện 10 μl MCH đã tạo ra tác dụng hạ huyết áp, nhịp tim chậm và ức chế giao cảm theo liều lượng. Phản ứng tối đa được quan sát sau khi tiêm 1 mM MCH, làm giảm huyết áp động mạch trung bình 39 ± 2 mmHg (P < 0.001), hoạt động dây thần kinh giao cảm tạng 78 ± 11% (P < 0.001), và nhịp tim của 87 ± 11 nhịp mỗi phút (bpm) (P < 0.01). Hai đỉnh của phản xạ somatosympathetic đã bị giảm bởi MCH khoang dưới nhện, 7 ± 3% (P < 0.01) và 31 ± 6% (P < 0.01) tương ứng, và thành phần tủy của phản xạ đã tăng cường 96 ± 23% (P < 0.05), so với mức cơ sở cho MCH, so với hai đỉnh và thành phần tủy của phản xạ somatosympathetic được phát động sau khi tiêm dung dịch muối so với mức cơ sở cho dung dịch muối. MCH đã làm giảm độ nhạy giao cảm đối với 120 giây tình trạng tăng oxy và tăng CO₂ (10% CO₂ trong 90% O₂) và đến 10–12 giây thiếu oxy poikilocapneic (100% N₂) từ 0.74 ± 0.14%/s xuống 0.23 ± 0.04%/s (P < 0.05) và từ 16.47 ± 3.2% xuống 4.35 ± 1.56% (P < 0.05), tương ứng. Có sự giảm 34% trong độ nhạy và giảm 62% trong khoảng độ của phản xạ giao cảm baroreflex với MCH khoang dưới nhện. Dữ liệu này chứng minh rằng MCH tủy sống làm giảm sự điều hòa trung ương của trương lực giao cảm và các phản xạ giao cảm thích ứng.

Trong các mô hình dòng tế bào và động vật, các chất kích thích vị ngọt và đắng gây ra sự tiết các peptide tín hiệu (vd: peptide-1 giống glucagon và cholecystokinin) và làm chậm quá trình làm rỗng dạ dày (GE). Tuy nhiên, việc liệu phản ứng GE và cảm giác thèm ăn của con người có bị điều chỉnh bởi vị ngọt hay đắng của thực phẩm đã tiêu thụ hay không vẫn chưa được biết đến. Chúng tôi nhằm xác định liệu việc truyền dịch qua dạ dày của các dung dịch "có vị ngọt tương đương" (Nghiên cứu A) hoặc "có vị đắng tương đương" (Nghiên cứu B) có chậm GE đến mức độ tương tự hay không, và liệu dung dịch glucose được làm ngọt hơn bằng thêm saccharin có làm chậm GE mạnh hơn glucose đơn thuần hay không. Những đối tượng khỏe mạnh không béo được nghiên cứu theo phương pháp mù đơn, ngẫu nhiên. Các đối tượng nhận truyền 500 ml dung dịch glucose (560 mosmol/kgH₂O), fructose (290 mosmol/kgH₂O), aspartame (200 mg) và saccharin (50 mg); glucose + saccharin ngọt gấp đôi, nước (đối chứng thể tích) (Nghiên cứu A); hoặc các dung dịch vị đắng của quinine (0.198 mM), naringin (1 mM) hoặc nước (Nghiên cứu B). GE được đánh giá bằng cách sử dụng xét nghiệm thở bằng [¹³C]acetate, và cảm giác đói và no được đánh giá bằng thang đo tương tự hình ảnh. Trong Nghiên cứu A, các dung dịch có vị ngọt tương đương không làm rỗng dạ dày tương tự nhau. Fructose, aspartame và saccharin không làm chậm GE so với nước, nhưng glucose thì có (P < 0.05). Không có hiệu ứng bổ sung của dung dịch glucose + saccharin ngọt hơn (P > 0.05, so với glucose đơn thuần). Trong Nghiên cứu B, không có chất kích thích vị đắng nào làm chậm GE so với nước. Không có dung dịch nào điều chỉnh cảm giác đói hay no. Chúng tôi kết luận rằng, ở người, sự hiện diện của vị ngọt và vị đắng trong các dung dịch đã tiêu thụ dường như không ảnh hưởng đến GE hay cảm giác thèm ăn.

Trong thập kỷ qua, một số thành phần mới của hệ thống renin-angiotensin (RAS) đã được phát hiện. Trong số đó, enzyme chuyển đổi angiotensin-2 (ACE2) và thụ thể Mas đã buộc phải đánh giá lại chuỗi phản ứng ban đầu và dẫn đến sự xuất hiện của một nhánh mới trong RAS: trục ACE2/ANG-(1–7)/Mas. Do đó, hệ thống mới này hiện được coi là một sự cân bằng giữa trục gây co mạch, thúc đẩy xơ hóa, tăng trưởng (ACE/ANG-II/thụ thể AT₁) và nhánh gây giãn mạch, chống xơ hóa, chống tăng trưởng (ACE2/ANG-(1–7)/thụ thể Mas). Tầm nhìn đơn giản này đã bắt đầu phát triển và các thành phần mới đang phân nhánh lên trên [ANG-(1–12) và thụ thể (pro)renin] và xuống dưới (angiotensin-IV và các peptide angiotensin khác) của chuỗi phản ứng cổ điển. Trong bài tổng quan này, chúng tôi sẽ tóm tắt vai trò của thụ thể ACE2/ANG-(1–7)/Mas, tập trung vào hệ thần kinh trung ương liên quan đến các bệnh tim mạch như tăng huyết áp, suy tim mạn tính và đột quỵ, cũng như các bệnh thần kinh. Ngoài ra, chúng tôi sẽ thảo luận về các công cụ dược lý mới (kìm hãm, kích thích, hoạt hóa) và di truyền học (động vật knockout và chuyển gen) hiện đang có. Cuối cùng, chúng tôi sẽ xem xét dữ liệu mới nhất về các con đường tín hiệu khác nhau ở hạ nguồn của thụ thể Mas.

Các mô mạch máu biểu hiện heme oxygenase, enzyme có khả năng chuyển hóa heme để tạo ra carbon monoxide (CO). CO hỗ trợ quá trình giãn mạch của cơ trơn mạch máu nhưng đồng thời cũng ức chế sự hình thành nitric oxide (NO). Nghiên cứu này kiểm tra giả thuyết rằng CO thúc đẩy tình trạng co mạch phụ thuộc vào nội mô và enzyme tổng hợp NO của các tiểu động mạch được tách riêng. Các thí nghiệm được thực hiện trên các tiểu động mạch cơ grasil đầu tiên từ chuột Sprague-Dawley đực đã được gây mê. CO ngoại sinh cũng như một tiền chất heme, axit δ-aminolevulinic (δ-ALA), đã làm co các tiểu động mạch có nội mô nguyên vẹn được xử lý trước bằng phenylephrine; các tác động này đã bị loại bỏ khi nội mô bị loại bỏ. Co mạch do CO và δ-ALA gây ra có thể chuyển đổi thành giãn mạch khi được xử lý trước bằng một chất ức chế enzyme tổng hợp NO, N^ω-nitro-l-arginine methyl ester, hoặc với N^ω-nitro-l-arginine methyl ester và một chất cho NO, natri nitroprusside. Hơn nữa, tình trạng co mạch do CO gây ra đã được ngăn chặn khi được xử lý trước bằng chất nền tổng hợp NO là l-arginine. Nghiên cứu này cho thấy rằng CO ngoại sinh, cũng như CO hình thành trong cơ thể, có thể thúc đẩy tình trạng co mạch phụ thuộc vào nội mô ở các tiểu động mạch cơ grasil tách biệt. Bởi vì tình trạng co mạch do CO gây ra bị loại bỏ bởi sự ức chế enzyme tổng hợp NO và bởi l-arginine, CO có khả năng thúc đẩy tình trạng co mạch phụ thuộc vào nội mô bằng cách ức chế sự hình thành NO ở nội mô.

Các mô hình tổng hợp mũ số mũ được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu y sinh, chủ yếu là những mô hình dữ liệu, mặc dù có một truyền thuyết lớn về việc chỉ trích tính hữu ích của chúng. Các vấn đề trong việc phù hợp với mô hình đa mũ được đề cập ở đây, cùng với một phần trình bày về cách lượng hóa chúng và đánh giá chất lượng bằng các phương pháp thống kê và chương trình máy tính hiện có. Lớp mô hình này cũng được hòa giải với hai lớp mô hình hệ thống: mô hình đa ngăn và mô hình không ngăn. Những vấn đề chính bao gồm tầm quan trọng của việc chọn một mô hình lỗi dữ liệu chính xác, sự cần thiết phải tính toán các ước lượng độ chính xác của mô hình, và sự phân biệt giữa các vấn đề do thiết kế thí nghiệm hoặc quá thông số và những khó khăn được cho là liên quan đến các mô hình đa mũ. Các phương pháp để có được các ước lượng thống kê về độ chính xác của mô hình, để kiểm tra độ phù hợp của các mô hình cạnh tranh, và để cải thiện thiết kế lấy mẫu được trình bày. Ngoài ra, vấn đề Lanczos cổ điển cũng được xem xét lại, và một số khó khăn được giải quyết với một thiết kế thí nghiệm hiệu quả hơn.

Quercetin là một trong những nhóm lớn các hợp chất flavonoid polyphenolic tự nhiên đang được nghiên cứu vì những lợi ích sức khỏe rộng rãi của chúng. Những lợi ích này thường được cho là do sự kết hợp của hoạt động chống oxy hóa và kháng viêm, nhưng các bằng chứng in vitro gần đây cho thấy rằng sự cải thiện sinh tổng hợp ty thể có thể đóng một vai trò quan trọng. Hơn nữa, các tác động in vivo của quercetin đối với sinh tổng hợp ty thể và khả năng chịu đựng trong tập luyện vẫn chưa được biết đến. Chúng tôi đã nghiên cứu các tác động của việc cho ăn quercetin trong 7 ngày trên chuột đối với các dấu hiệu của sinh tổng hợp ty thể trong cơ vân và não, cũng như trên khả năng chịu đựng trong tập luyện. Chuột được phân ngẫu nhiên vào một trong ba nhóm điều trị sau: giả dược, 12,5 mg/kg quercetin, hoặc 25 mg/kg quercetin. Sau 7 ngày điều trị, chuột được giết mổ, và cơ soleus cùng não được phân tích sự biểu hiện mRNA của thụ thể kích thích sự tăng trưởng peroxisome-activated receptor-γ (PGC-1α) và sirtuin 1 (SIRT1), cùng với DNA ty thể (mtDNA) và cytochrome c. Thêm vào đó, một số chuột khác đã thực hiện việc chạy trên máy chạy bộ đến khi kiệt sức hoặc được đặt trong chuồng hoạt động tự nguyện, và các hoạt động tự nguyện của chúng (quảng đường, thời gian, và tốc độ tối đa) được ghi lại. Quercetin đã làm tăng sự biểu hiện mRNA của PGC-1α và SIRT1 (P < 0,05), mtDNA (P < 0,05) và nồng độ cytochrome c (P < 0,05). Những thay đổi này trong các dấu hiệu của sinh tổng hợp ty thể được liên kết với sự tăng lên cả khả năng chịu đựng tối đa (P < 0,05) và hoạt động chạy bộ tự nguyện (P < 0,05). Những lợi ích của quercetin đối với thể lực mà không cần đào tạo thể chất có thể có những ý nghĩa quan trọng trong việc tăng cường hiệu suất thể thao và quân sự, và cũng có thể mở rộng đến việc phòng ngừa và/hoặc điều trị các bệnh mãn tính.