ВЛИЯНИЕ ROUX-EN-Y ГАСТРОШУНТИРОВАНИЯ И ПРОДОЛЬНОЙ РЕЗЕКЦИИ ЖЕЛУДКА НА МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ И ГОРМОНАЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ И ГИПОТАЛАМИЧЕСКИЙ СИГНАЛИНГ У КРЫС С ДИАБЕТОМ 2 ТИПА
PDF

Ключевые слова

бариатрическая хирургия
продольная резекция желудка
Roux-en-Y гастрошунтирование
гипоталамическая система
грелин
глюкагоноподобный пептид-1
агути-подобный пептид

Как цитировать

Корнюшин, О. В., Деркач, К. В., Сухов, И. Б., Полозов, А. С., Савочкина, Е. В., Маслей, В. В., Егорова, А. Э., Бахтюков, А. А., & Шпаков, А. О. (2020). ВЛИЯНИЕ ROUX-EN-Y ГАСТРОШУНТИРОВАНИЯ И ПРОДОЛЬНОЙ РЕЗЕКЦИИ ЖЕЛУДКА НА МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ И ГОРМОНАЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ И ГИПОТАЛАМИЧЕСКИЙ СИГНАЛИНГ У КРЫС С ДИАБЕТОМ 2 ТИПА. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 106(9), 1109–1121. https://doi.org/10.31857/S0869813920070031

Аннотация

Бариатрические операции широко используются для коррекции метаболических нарушений при сахарном диабете 2 типа (СД2), но механизмы их действия до конца не выяснены. Целью работы было изучить влияние Roux-en-Y гастрошунтирования (ГШ) и продольной резекции желудка (ПРЖ) на метаболические и гормональные показатели, а также на экспрессию гипоталамических генов, кодирующих факторы, регулирующие аппетит, и компоненты сигнальных систем, контролирующих энергетический обмен, у самцов крыс с СД2 без явного ожирения. СД2 вызывали 20-недельной высокожировой диетой и обработкой крыс 20 мг/кг стрептозотоцина (СТЗ) на 12-й неделе эксперимента. Операции проводили через 3 недели после обработки СТЗ, на 19-й неделе оценивали чувствительность к глюкозе и гормональные показатели, на 20-й неделе забирали ткани гипоталамуса для оценки экспрессии генов. У крыс с СД2 обе операции уменьшали потребление пищи, снижали постпрандиальный уровень глюкозы, нормализовали уровень лептина, снижали значительно повышенный при СД2 уровень грелина в крови. Операция ПРЖ, которая в сравнении с ГШ в меньшей степени влияла на глюкозный гомеостаз и уровень грелина, более эффективно снижала потребление пищи и в отличие от ГШ восстанавливала сниженный при СД2 уровень глюкагоноподобного пептида-1 (ГПП-1). ГШ снижала повышенную при СД2 экспрессию орексигенных генов, кодирующих агути-подобный пептид и рецептор грелина, повышала экспрессию анорексигенных генов, кодирующих MC3- и MC4-меланокортиновые, 5-HT2C-серотониновый и лептиновый рецепторы и про-опиомеланокортин. Наибольший вклад в эффекты ПРЖ вносит значительное повышение экспрессии гена рецептора ГПП-1 в гипоталамусе, ассоциированное с повышением уровня ГПП-1 в крови. Таким образом, ГШ и ПРЖ могут быть эффективны для коррекции метаболических и функциональных нарушений при СД2 без ожирения, причем значительный вклад в эти эффекты вносит восстановление баланса между орексигенными и анорексигенными путями в гипоталамусе.

https://doi.org/10.31857/S0869813920070031
PDF

Литература

Nguyen N.T., Varela J.E. Bariatric surgery for obesity and metabolic disorders: state of the art. Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 14(3):160-169. 2017. https://doi.org/10.1038/nrgastro.2016.170

Stewart J., Allen S., Weidman-Evans E. Bariatric surgery and type 2 diabetes. JAAPA. 33(1):28–32. 2020. https://doi.org/10.1097/01.JAA.0000615484.77430.1b

Gonzalez-Campoy J.M., Richardson B., Richardson C., Gonzalez-Cameron D., Ebrahim A., Strobel P., Martinez T., Blaha B., Ransom M., Quinonez-Weislow J., Pierson A., Gonzalez Ahumada M. Bariatric endocrinology: principles of medical practice. Int. J. Endocrinol. 2014:917813. 2014. https://doi.org/10.1155/2014/917813

Aminian A. Bariatric procedure selection in patients with type 2 diabetes: choice between Roux-en-Y gastric bypass or sleeve gastrectomy. Surg. Obes. Relat. Dis. pii: S1550-7289(19)31114-1. 2019. https://doi.org/10.1016/j.soard.2019.11.013

Osman Abouzeid T.A., Ain Shoka A.A., Abd Elsamee Atia K.S. From diabetes remedy to diabetes remission; could single-anastomosis gastric bypass be a safe bridge to reach target in non-obese patients? Asian J. Surg. 42(1):307–313. 2019. https://doi.org/10.1016/j.asjsur.2018.04.002

Rubio-Almanza M., Hervás-Marín D., Cámara-Gómez R., Caudet-Esteban J., Merino-Torres J.F. Does Metabolic Surgery Lead to Diabetes Remission in Patients with BMI <30 kg/m2? A Meta-analysis. Obes. Surg. 29(4):1105–1116. 2019. https://doi.org/10.1007/s11695-018-03654-x

Shah S.S., Todkar J.S., Shah P.S., Cummings D.E. Diabetes remission and reduced cardiovascular risk after gastric bypass in Asian Indians with body mass index <35 kg/m(2). Surg. Obes. Relat .Dis. 6(4):332–338. 2010. https://doi.org/10.1016/j.soard.2009.08.009

Rubino F., Schauer P.R., Kaplan L.M., Cummings D.E. Metabolic surgery to treat type 2 diabetes: clinical outcomes and mechanisms of action. Annu. Rev. Med. 61:393–411. 2010. https://doi.org/10.1146/annurev.med.051308.105148

Cohen R.V., Pinheiro J.C., Schiavon C.A., Salles J.E., Wajchenberg B.L., Cummings D.E. Effects of gastric bypass surgery in patients with type 2 diabetes and only mild obesity. Diabetes Care. 35(7):1420–1428. 2012. https://doi.org/10.2337/dc11-2289

Reis C.E., Alvarez-Leite J.I., Bressan J., Alfenas R.C. Role of bariatric-metabolic surgery in the treatment of obese type 2 diabetes with body mass index <35 kg/m2: a literature review. Diabetes Technol. Ther. 14(4):365–372. 2012. https://doi.org/10.1089/dia.2011.0127

Zhang H., Han X., Yu H., Di J., Zhang P., Jia W. Effect of Roux-en-Y Gastric Bypass on Remission of T2D: Medium-Term Follow-up in Chinese Patients with Different BMI Obesity Class. Obes. Surg. 27(1):134–142. 2017. https://doi.org/10.1007/s11695-016-2262-5

Nilaweera K.N., Speakman J.R. Regulation of intestinal growth in response to variations in energy supply and demand. Obes. Rev. 19(Suppl 1):61–72. 2018. https://doi.org/10.1111/obr.12780

Russel S.M., Valle V., Spagni G., Hamilton S., Patel T., Abdukadyrov N., Dong Y., Gangemi A. Physiologic Mechanisms of Type II Diabetes Mellitus Remission Following Bariatric Surgery: a Meta-analysis and Clinical Implications. J. Gastrointest. Surg. 2020. https://doi.org/10.1007/s11605-019-04508-2

Sirohi S., Skripnikova E., Davis J.F. Vertical Sleeve Gastrectomy Attenuates Hedonic Feeding Without Impacting Alcohol Drinking in Rats. Obesity (Silver Spring). 27(4):603–611. 2019. https://doi.org/10.1002/oby.22415

Kornyushin O.V., Bakhtyukov A.A., Zorina I.I., Toropova Ya.G., Derkach K.V., Berko O.M., Todosenko M.N., Litvinova L.S., Shpakov A.O., Galagudza M.M. The effect of different types of bariatric surgery on metabolic and hormonal parameters in rats with a decompensated form of type II diabetes mellitus. Adv. Gerontol. 9(3):336–342. 2019. https://doi.org/10.1134/S2079057019030081

Liu J.Y., Mu S., Zhang S.P., Guo W., Li Q.F., Xiao X.Q., Zhang J., Wang Z.H. Roux-en-Y gastric bypass surgery suppresses hypothalamic PTP1B protein level and alleviates leptin resistance in obese rats. Exp. Ther. Med. 14(3):2536–2542. 2017. https://doi.org/10.3892/etm.2017.4801

Wang Q., Tang W., Rao W.S., Song X., Shan C.X., Zhang W. Changes of Ghrelin/GOAT axis and mTOR pathway in the hypothalamus after sleeve gastrectomy in obese type-2 diabetes rats. World J. Gastroenterol. 23(34):6231–6241. 2017. https://doi.org/10.3748/wjg.v23.i34.6231

Корнюшин О.В., Торопова Я.Г., Неймарк А.Е., Берко О.М., Глистенкова Д.Д., Карелли Л.Г., Полозов А.С., Галагудза М.М. Хирургическая коррекция метаболического синдрома в эксперименте на крысах: методические аспекты. Бюл. Сибирск. медицины. 17(1):59–74. 2018. [Kornyushin O.V., Toropova Ya.G., Neimark A.E., Berko O.M., Glistenkova D.D., Carelli L.G., Polozov A.S., Galagudza M.M. Surgical correction of metabolic syndromes in rats: methodological aspects. Bull. Siberian Medicine. 17(1):59–74. 2018. (In Russ)]. https://doi.org/10.20538/1682-0363-2018-1-59-74

Romanova I.V., Derkach K.V., Mikhrina A.L., Sukhov I.B., Mikhailova E.V., Shpakov A.O. The leptin, dopamine and serotonin receptors in hypothalamic POMC-neurons in normal and obese rodents. Neurochem. Res. 43(4):821–837. 2018. https://doi.org/10.1007/s11064-018-2485-z

Derkach K., Zakharova I., Zorina I., Bakhtyukov A., Romanova I., Bayunova L., Shpakov A. The evidence of metabolic-improving effect of metformin in Ay/a mice with genetically-induced melanocortin obesity and the contribution of hypothalamic mechanisms to this effect. PLOS One. 14(3):e0213779. 2019.https://doi.org/10.1371/journal.pone.0213779

Abdel-Rahim M.M., Magdy M.M., Mohamad A.A. Comparative study between effect of sleeve gastrectomy and mini-gastric bypass on type 2 diabetes mellitus. Diabetes Metab. Syndr. 12(6):949–954. 2018. https://doi.org/10.1016/j.dsx.2018.06.001

Baldini G., Phelan K.D. The melanocortin pathway and control of appetite-progress and therapeutic implications. J. Endocrinol. 241(1):R1–R33. 2019. https://doi.org/10.1530/JOE-18-0596

Heyder N., Kleinau G., Szczepek M., Kwiatkowski D., Speck D., Soletto L., Cerdá-Reverter J.M., Krude H., Kühnen P., Biebermann H., Scheerer P. Signal Transduction and Pathogenic Modifications at the Melanocortin-4 Receptor: A Structural Perspective. Front. Endocrinol. (Lausanne). 10:515. 2019. https://doi.org/10.3389/fendo.2019.00515

Han Y., Xia G., Wu Q. Functional Interrogation of the AgRP Neural Circuits in Control of Appetite, Body Weight, and Behaviors. Adv. Exp. Med. Biol. 1090:1–16. 2018. https://doi.org/10.1007/978-981-13-1286-1_1

Al Massadi O., López M., Tschöp M., Diéguez C., Nogueiras R. Current Understanding of the Hypothalamic Ghrelin Pathways Inducing Appetite and Adiposity. Trends Neurosci. 40(3):167–180. 2017. https://doi.org/10.1016/j.tins.2016.12.003

Sanger G.J., Broad J., Callaghan B., Furness J.B. Ghrelin and Motilin Control Systems in GI Physiology and Therapeutics. Handb. Exp. Pharmacol. 239:379–416. 2017. https://doi.org/10.1007/164_2016_104

Yardimci E., Bozkurt S., Cengiz M.B., Malya F.U. Comparison of Weight Loss, Ghrelin, and Leptin Hormones After Ligation of Left Gastric Artery and Sleeve Gastrectomy in a Rat Model. Med. Sci. Monit. 23:1442–1447. 2017. https://doi.org/10.12659/msm.901003

Yavuz Y., Kumral Z.N., Memi G., Çevik Ö.D., Yeğen C., Yeğen B.Ç. Serum Leptin, Obestatin, and Ghrelin Levels and Gastric Emptying Rates of Liquid and Solid Meals in Non-obese Rats with Roux-en-Y Bypass Surgery or Prosthesis Placement: Implications for the Role of Vagal Afferents. Obes. Surg. 27(4):1037–1046. 2017. https://doi.org/10.1007/s11695-016-2420-9

Shah M., Vella A. Effects of GLP-1 on appetite and weight. Rev. Endocr. Metab. Disord. 15(3):181–187. 2014. https://doi.org/10.1007/s11154-014-9289-5

Lu K., Chen X., Yan J., Li X., Huang C., Wan Q., Deng X., Zou Q. The Effect of Feeding Behavior on Hypothalamus in Obese Type 2 Diabetic Rats with Glucagon-like Peptide-1 Receptor Agonist Intervention. Obes. Facts. 11(3):181–194. 2018. https://doi.org/10.1159/000486316

Nonogaki K., Kaji T. Liraglutide, a GLP-1 Receptor Agonist, Which Decreases Hypothalamic 5-HT2A Receptor Expression, Reduces Appetite and Body Weight Independently of Serotonin Synthesis in Mice. J. Diabetes Res. 2018:6482958. 2018. https://doi.org/10.1155/2018/6482958

Keshava H.B., Mowla A., Heinberg L.J., Schauer P.R., Brethauer S.A., Aminian A. Bariatric surgery may reduce the risk of Alzheimer's diseases through GLP-1 mediated neuroprotective effects. Med. Hypotheses. 104:4–9. 2017. https://doi.org/10.1016/j.mehy.2017.05.002

Salahpour A., Caron M.G. Food for thought: the physiological relevance of ghrelin and dopamine D2 receptor heterodimerization in the regulation of appetite. Neuron. 73(2):210–211. 2012. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2012.01.004

D'Agostino G., Lyons D., Cristiano C., Lettieri M., Olarte-Sanchez C., Burke L.K., Greenwald-Yarnell M., Cansell C., Doslikova B., Georgescu T., Martinez de Morentin P.B., Myers M.G. Jr, Rochford J.J., Heisler L.K. Nucleus of the Solitary Tract Serotonin 5-HT2C Receptors Modulate Food Intake. Cell. Metab. 28(4):619–630.e5. 2018. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2018.07.017

Shpakov A.O., Derkach K.V., Berstein L.M. Brain signaling systems in the type 2 diabetes and metabolic syndrome: promising target to treat and prevent these diseases. Future Science OA (FSO). 1(3): FSO25. 2015. https://doi.org/10.4155/fso.15.23

Shende P., Desai D. Physiological and Therapeutic Roles of Neuropeptide Y on Biological Functions. Adv. Exp. Med. Biol. 1237:37–47. 2020. https://doi.org/10.1007/5584_2019_427

Yu C.H., Chu S.C., Chen P.N., Hsieh Y.S., Kuo D.Y. Participation of ghrelin signalling in the reciprocal regulation of hypothalamic NPY/POMC-mediated appetite control in amphetamine-treated rats. Appetite. 113:30–40. 2017. https://doi.org/10.1016/j.appet.2017.02.010

Kawasaki T., Ohta M., Kawano Y., Masuda T., Gotoh K., Inomata M., Kitano S. Effects of sleeve gastrectomy and gastric banding on the hypothalamic feeding center in an obese rat model. Surg. Today. 45(12):1560–1566. 2015. https://doi.org/10.1007/s00595-015-1135-1

Izquierdo A.G., Crujeiras A.B., Casanueva F.F., Carreira M.C. Leptin, Obesity, and Leptin Resistance: Where Are We 25 Years Later? Nutrients. 11(11). pii: E2704. 2019. https://doi.org/10.3390/nu11112704

Ramos A.P., de Abreu M.R., Vendramini R.C., Brunetti I.L., Pepato M.T. Decrease in circulating glucose, insulin and leptin levels and improvement in insulin resistance at 1 and 3 months after gastric bypass. Obes. Surg. 16(10):1359–1364. 2006. https://doi.org/10.1381/096089206778663706

Netto B.D., Bettini S.C., Clemente A.P., Ferreira J.P., Boritza K., Souza Sde F., Von der Heyde M.E., Earthman C.P., Dâmaso A.R. Roux-en-Y gastric bypass decreases pro-inflammatory and thrombotic biomarkers in individuals with extreme obesity. Obes. Surg. 25(6):1010–1018. 2015. https://doi.org/10.1007/s11695-014-1484-7