Досліджено екзогенні та ендогенні регуляторні впливи на стан ліпідного метаболізму за допомогою вивчення жирнокислотного складу їжі та експресії регуляторного протеїну L-FABP у 43 осіб без діабету (23 із підвищенням вмісту глюкози та/або холестерину крові, 20-група контролю) та у 76 пацієнтів з ускладненим цукровим діабетом 2-го типу (ЦД2). Основною відмінністю ліпідного обміну пацієнтів з ЦД2 та осіб без діабету виявлено суттєву різницю перерозподілу вмісту жирних кислот (ЖК) у мембранах еритроцитів у вигляді підвищення в 1,5 раза вмісту насичених і відповідне зниження ненасичених ЖК за рахунок поліненасичених (ПНЖК), а також підвищення вмісту сироваткового протеїну L-FABP в 1,5 раза. Вживання в їжу продуктів-джерел указаних типів ЖК за показником «раціональності споживання продуктів», отриманим на основі аналізу анкет харчування,не відрізнялося в групах осіб без діабету та з ЦД2. У осіб без діабету, але з підвищеним вмістом глюкози крові та/або холестерину, виявили зменшений індекс маси тіла, незначне підвищення вмісту ПНЖК у мембранах еритроцитів, концентрацію L-FABP в 1,2 раза меншу, ніж у відносно здорових осіб і вдвічі меншу, ніж у пацієнтів з ЦД2. Можна припустити, що за певних умов, саме зменшення експресії L-FABP на тлі підвищення вмісту ПНЖК у клітинах, не погіршує стан метаболічних зсувів, а запобігає розвитку ожиріння і діабету. Відсутність прямої залежності між екзогенним впливом у вигляді вживання продуктів-джерел ЖК та перерозподілом вмісту цих кислот у мембранах еритроцитів, що є ознакою розвитку діабету, але наявністьзв'язку експресії внутрішньоклітинного регуляторного протеїну L-FABP із вмістом ЖК, дає підставу вважати ендогенні клітинні механізми основою глибокого порушення ліпідного гомеостазу.

Background. The aim was to investigate the influence of propionic acid (PA) on the endoplasmic reticulum (ER), unfolded protein response (UPR) state, and astrocyte/microglia markers in rat ventromedial hypothalamus (VMH) after type 2 diabetes mellitus (T2DM). Methods. Male Wistar rats were divided: (1) control, (2) T2DM, and groups that received the following (14 days, orally): (3) metformin (60 mg/kg), (4) PA (60 mg/kg), and (5) PA+metformin. Western blotting, RT-PCR, transmission electron microscopy, and immunohistochemical staining were performed. Results. We found T2DM-associated enlargement of ER cisterns, while drug administration slightly improved VMH ultrastructural signs of damage. GRP78 level was 2.1-fold lower in T2DM vs. control. Metformin restored GRP78 to control, while PA increased it by 2.56-fold and metformin+PA—by 3.28-fold vs. T2DM. PERK was elevated by 3.61-fold in T2DM, after metformin—by 4.98-fold, PA—5.64-fold, and metformin+PA—3.01-fold vs. control. A 2.45-fold increase in ATF6 was observed in T2DM. Metformin decreased ATF6 content vs. T2DM. Interestingly, PA exerted a more pronounced lowering effect on ATF6, while combined treatment restored ATF6 to control. IRE1 increased in T2DM (2.4-fold), metformin (1.99-fold), and PA (1.45-fold) groups vs. control, while metformin+PA fully normalized its content. The Iba1 level was upregulated in T2DM (5.44-fold) and metformin groups (6.88-fold). Despite PA treatment leading to a further 8.9-fold Iba1 elevation, PA+metformin caused the Iba1 decline vs. metformin and PA treatment. GFAP level did not change in T2DM but rose in metformin and PA groups vs. control. PA+metformin administration diminished GFAP vs. PA. T2DM-induced changes were associated with dramatically decreased ZO-1 levels, while PA treatment increased it almost to control values. Conclusions. T2DM-induced UPR imbalance, activation of microglia, and impairments in cell integrity may trigger VMH dysfunction. Drug administration slightly improved ultrastructural changes in VMH, normalized UPR, and caused an astrocyte activation. PA and metformin exerted beneficial effects for counteracting diabetes-induced ER stress in VMH.

No abstract

Relevance. When modeling experimental type 2 diabetes mellitus (T2DM), various schools and research groups receive significant variability in tissue changes, which is difficult to compare and extrapolate as a specific pathogenic or pharmacological effect. The lack of standard operating procedures agreed upon in the scientific community greatly complicates the interpretation of the result. Therefore, the creation of a uniquely pathogenetic animal model of CD2 in animals is an urgent task. Objective. Determination of the complex of exogenous effects for the most efficient reproduction of the experimental model of T2DM in rats and the pathogenetic justification of the changes in the body to study the central mechanisms of homeostasis regulation and their pharmacological correction. Materials and methods. T2DM was model in rats by feeding a high-fat diet (HFD) with additional streptozotocin induction. The model was evaluated by anthropometric measurements, studies of biochemical parameters, an insulin tolerance test, analysis of the spectrum of fatty acids in the composition of tissues. Statistical data processing was performed with using the IBM SPSS Statistics 23. Results. The obtained data were compared with our studies of the lipid metabolism of patients with varying degrees of diabetic retinopathy on the background of T2DM and analysis of the information content of biochemical markers to assess lipid metabolic disturbances on the background of hyperglycemia in patients. It was found that the simulation in rats of experimental T2DM by a food load of HFD (45%) + fructose 20% for 3 months followed by a single induction of streptozotocin (25 mg/kg) causes changes in lipid and carbohydrate metabolism in animals similar changes which are in the human with a diagnosed long-term diabetes and the development of microvascular complications. Conclusion. We determined the optimal combination of effects and developed a consistent experimental load scheme that allows us to obtain a symptom model of type 2 diabetes in an animal experiment. Using the diagnostic algorithm, which includes physiological and laboratory methods, the degree of damage to organs and systems was determined, a comparison was made with the level of metabolic disorders in patients with T2DM and people without diabetes. The given model is a pathogenetically grounded approach for further study of the central mechanisms of homeostasis regulation and their pharmacological correction

No abstract