The impact of dietary choline-deprivation on kidneys and heart of stz-induced diabetic rats
Authors: Al-Humadi Ahmed 
Published: September 2021

Η χολίνη (Ch) είναι μια βασική θρεπτική ουσία που εμπλέκεται σε μια ευρεία ποικιλία μεταβολικών αντιδράσεων και λειτουργιών, τόσο στον άνθρωπο όσο και στα τρωκτικά. Εκτός του ότι αποτελεί συστατικό διαφόρων σημαντικών βιολογικών ενώσεων (συμπεριλαμβανομένων των μεμβανικών λεκιθινών, της σφιγγομυελίνης και του πλασμαλογόνου, της νευροδιαβιβαστικής ακετυλοχολίνης και του παράγοντα ενεργοποίησης των αιμοπεταλίων), η Ch εμπλέκεται σε πολλές φυσιολογικές λειτουργίες (π.χ. μεταβολισμός των ομάδων μεθυλίου, μεταφορά λιπιδίων, κλπ). Έτσι, η Ch είναι υψίστης σημασίας για τη βέλτιστη ανάπτυξη και λειτουργία πολλών οργάνων και βιολογικών συστημάτων, μεταξύ των οποίων το καρδιαγγειακό σύστημα και τα νεφρά. Το 1998, το Συμβούλιο Τροφίμων και Διατροφής του Ινστιτούτου Ιατρικής (IOM) και πρόσφατα, το 2016, η Ευρωπαϊκή Αρχή για την Ασφάλεια των Τροφίμων αναγνώρισε την Ch ως βασικό θρεπτικό συστατικό και καθιέρωσαν συστάσεις για την πρόσληψη τροφής. Η έλλειψη Ch μπορεί να παρατηρηθεί σε φυσιολογικές συνθήκες (π.χ. εντατική άσκηση, εγκυμοσύνη, γαλουχία) και παθολογικές καταστάσεις (π.χ. αλκοολισμός και υποσιτισμός) και έχει συσχετιστεί με εξασθένηση της καρδιακής λειτουργίας, αντίσταση στην ινσουλίνη, μη φυσιολογικό μεταβολισμό του λίπους και νεφρική ανεπάρκεια. Η δυσλειτουργία του μυοκαρδίου και η νεφρική ανεπάρκεια αποτελούν επίσης δύο κύριες επιπλοκές του σακχαρώδους διαβήτη. Ο όρος «διαβητική μυοκαρδιοπάθεια» εμφανίστηκε για να περιγράψει την παρουσία δυσλειτουργίας του μυοκαρδίου απουσία εμφανούς κλινικής στεφανιαίας νόσου, βαλβιδικής νόσου και άλλων παραγόντων καρδιαγγειακού κινδύνου, όπως υπέρταση και δυσλιπιδαιμία και ο όρος «διαβητική νεφροπάθεια» αναφέρεται στη χρόνια απώλεια νεφρικής λειτουργίας σε σχέση με τη βλάβη του σπειράματος.Ο πληθυσμός με σακχαρώδη διαβήτη αυξάνεται με ανησυχητικούς ρυθμούς σε παγκόσμιο επίπεδο και παρόμοια, σύμφωνα με πρόσφατες μελέτες, αυξάνεται συνεχώς και ο αριθμός των ανθρώπων που είναι επιρρεπείς σε ανεπάρκεια χολίνης. Εκτιμάται ότι μόνο το 10% του πληθυσμού των ΗΠΑ λαμβάνει επαρκή πρόσληψη Ch. Έτσι, μέσω πολλαπλών παθοφυσιολογικών μηχανισμών, τα δύο συμβάματα (στέρηση Ch και σακχαρώδης διαβήτης) θα μπορούσαν ενδεχομένως να συνυπάρχουν και να αλληλεπιδρούν με τη δομική ακεραιότητα και απόδοση του μυοκαρδίου και της νεφρικής δομής.Σκοπός της μελέτης ήταν να διερευνηθεί ο αντίκτυπος της διατροφικής στέρησης του Ch στην καρδιακή και νεφρική δομή και λειτουργία σε στρεπτοζοτοκίνη (STZ)-πειραματικά προκαλούμενο σακχαρώδη διαβητη ρύθμιση σε ενήλικους αρσενικούς αρουραίους Wistar.Υλικό και μέθοδοι: Εικοσιτέσσερεις ηλικίας αρσενικοί αρουραίοι Wistar albino 3 μηνών (σωματικό βάρος 298,6±26,2 g), διαιρέθηκαν σε τέσσεερις ομάδες (Ν=6 σε κάθε ομάδα) ως εξής: Ομάδες μαρτύρων (C) και διαβητικών (DM), υπό αγωγή με πρότυπη δίαιτα, ομάδα υπό αγωγή με δίαιτα ελλειπή σε χολίνη (CD), και ομάδα διαβητικών υπό δίαιτα ελλειπή σε χολίνη (DM+CD). Η επαγωγή του διαβήτη διεξήχθη με μία απλή ενδοπεριτοναϊκή ένεση STZ (50 mg/kg σωματικού βάρους). Μετά από πέντε εβδομάδες με νάρκωση τα ζώα υποβλήθηκαν σε ηχοκαρδιογραφικό έλεγχο και μετά την ευθανασία συλλέχθηκε αίμα από την κατωρη φλεβα και χρησιμοποιήθηκε για την εκτίμηση των βιοχημικών παραμέτρων (γλυκόζη, ινσουλίνη, ομοκυστεΐνη, λιπίδια, ουρία και κρεατινίνη). H καρδι;a και oi νεφρά χρησιμοποιήθηκαν για ιστολογική εξέταση ενώ έγινε και ανοσοϊστοχημική εκτίμηση του αγγειακού ενδοθηλιακού αυξητικού παράγοντα (VEGF-A) και του μορίου νεφρικής βλάβης -1 (ΚΙΜ-1) (μόνο στα νεφρά).Η στατιστική ανάλυση πραγματοποιήθηκε με τη χρήση του GraphPad Prism 5.3. Επίδραση της στέρησης της τροφής από τη χολίνη στην διαβητική καρδιομυοπάθειαΑποτελέσματα: Η μέτρηση των επιπέδων γλυκόζης στο αίμα αποκάλυψε μια επιτυχή πρόκληση διαβήτη στις ομάδες που έλαβαν STZ με ταυτόχρονη υποινσουλιναιμία. Μετά από πέντε εβδομάδες διαιτητικής παρέμβασης, στην ηχοκαρδιογραφική εκτίμηση οι διαβητικοί επίμυες υπό στέρηση χολίνηs (DM+CD) παρουσίασαν αυξημένο δείκτη τάσης αριστερής κοιλίας (LV) με συνακόλουθη αύξηση της LV ταχύτητας και σημαντικά μειωμένο πάχος οπίσθιου τοιχώματος LV σε σύγκριση με διαβητικούς αρουραίους που τρέφονται με πρότυπη δίαιτα. Επιπλέον, η ιστοπαθολογία εκτίμηση έδειξε επιδείνωση της φλεγμονής και της ίνωσης στο διαβητικό μυοκάρδιο ως αποτέλεσμα της στέρησης Ch. Η έκφραση του VEGF αυξήθηκε σημαντικά σε όλες τις ομάδες σε σύγκριση με την ομάδα έλεγχου.Συζήτηση: Σε προηγούμενες μελέτες η ομάδα μας ανέφερε την πρώιμη τοξική επίδραση της στέρησης της Ch στο μυοκάρδιο υγιών ενηλίκων επιμύων. Η διατροφική στέρηση Ch μπορεί να επιδεινώσει την πειραματικά προκαλούμενη διαβητική μυοκαρδιοπάθεια σε επίμυες, εντός πέντε εβδομάδων. Τα νέα ευρήματα αυτής της μελέτης καταδεικνύουν ότι το διαβητικό μυοκάρδιο υπό έλλειψη χολίνης παρουσιάζει μειωμένο πάχος τοιχώματος της αριστερής κοιλίας και υψηλότερο δείκτη τάσης αριστερού κοιλιακού τοιχώματος μαζί με επιδεινούμενη καρδιακή φλεγμονή και ίνωση σε σύγκριση με το διαβητικό μυοκάρδιο. Η αυξημένη έκφραση VEGF στο μυοκάρδιο αντανακλά την καρδιακή απόκριση για να αποκαταστήσει την μειωμένη αρχιτεκτονική της και έτσι να διατηρήσει τη σωστή λειτουργία της. Τα ευρήματα που παρουσιάζονται εδώ είναι ιδιαίτερα σημαντικά αφού η εξεταζόμενη πειραματική προσέγγιση εισάγει μια προηγουμένως άγνωστη προσομοίωση συννοσηρότητας δύο μεταβολικών διαταραχών που φαίνεται να πυροδοτούν τη μετάβαση ενός τύπου περιοριστικής μυοκαρδιοπάθειας σε ένα τύπο δυνητικά διατατικής μυοκαρδιοπάθειας. Λαμβάνοντας υπόψη τον μείζονα ρόλο του οξειδωτικού στρες στην ανάπτυξη επιπλοκών που προκαλούνται από τον διαβήτη, καθώς και τα προηγούμενα μας ευρήματα σχετικά με τον καρδιοπροστατευτικό ρόλο της καρνιτίνης στην εξασθένηση της καρδιοτοξικότητας που προκαλείται από τη στέρηση Ch, η παρούσα πειραματική ρύθμιση θα μπορούσε να αποτελεί την αρχή για περαιτέρω διερεύνηση του ρόλου της Ch στην πρόληψη (ή τουλάχιστον στην τροποποίηση) της εξέλιξης της διαβητικής μυοκαρδιοπάθειας και της θεραπευτικής στρατηγικής.Διαιτητική επίδραση στέρησης της χολίνης στη διαβητική νεφροπάθειαΑποτελέσματα: Οι διαβητικοί επίμυες που είχαν υποστεί στέρηση Ch παρουσίασαν σημαντική επιδείνωση της νεφρικής λειτουργίας με υπερτροφικούς νεφρούς (αυξημένος δείκτης βάρους νεφρού) που σχετίζετονταν με σημαντικές αλλοιώσεις στη νεφρική δομή χαρακτηριζόμενη από σημαντική αύξηση της νεφρικής σωληνωριακής νέκρωσης και ίνωσης. Επιπλέον, παρατηρήθηκε σημαντική αύξηση του ΚΙΜ-1 σε όλες τις ομάδες σε σχέση με την ομάδα ελέγχου, ενώ ο VEGF βρέθηκε μειωμένος στο υπό μελέτη μοντέλο.Συζήτηση: Η αύξηση του KIM-1, ενός κρίσιμου βιοδείκτη για τη διάγνωση πρώιμης οξείας νεφρικής βλάβης τόσο σε ανθρώπους όσο και σε τρωκτικά, στους διαβητικούς επίμυες υπό διαιτητική στέρηση χολίνης , σε σχέση με τα αυξημένα επίπεδα ουρίας και κρεατινίνης στο αίμα μαζί με τα ιστοπαθολογικά ευρήματα, επιβεβαιώνουν το γεγονός ότι οι συνδυασμός των δύο παθολογικών παραγόντων δρά συνεργικά με αποτέλεσμα την έκπτωση της νεφρικής λειτουργίας και την επιδείνωση των δομικων βλαβών. Δεδομένου ότι η δυσλειτουργία του VEGF θεωρείται σημαντικός παράγοντας στην ενεργοποίηση της παθογένεσης της διαβητικής νεφροπάθειας προκαλώντας σπειραματοσκλήρυνση και σωληναριακή ατροφία και επακόλουθη μείωση της νεφρικής λειτουργίας, η μείωση του VEGF στους νεφρούς των διαβητικών επιμύων υπο διαιτητική στέρηση Ch, αντανακλά τις επιβλαβείς επιδράσεις της έλλειψης Ch σε νεφρική δομή και λειτουργία. Φαίνεται ότι η στέρηση Ch δρα ως συν-παράγοντας που περιπλέκει την παθολογία των διαβητικών νεφρών που προκαλείται από STZ και τα ανοσοϊστοχημικά ευρήματα των KIM-1 και VEGF είναι σύμφωνα με την νεφρική ιστοπαθολογική εικόνα. Αυτό το μοντέλο, δηλ θα μπορούσε πιθανώς να προσομοιάσει μια κλινική περίπτωση που που παρατηρείται σε διαβητικούς ασθενείς με νεφροπάθεια σε προχωρημένο στάδιο.Κλινικές προοπτικέςΟ συνδυασμός σακχαρώδη διαβήτη και διατητικής έλλειψης χολίνης, θα μπορούσε τελικά να μοιάζει με κοινές περιπτώσεις στην κλινική πρακτική, συμπεριλαμβανομένων διαβητικών ασθενών υπό παρεντερική διατροφή και/ ή σύνδρομο βραχέως εντέρου και/ ή αυτοάνοσων ασθενειών και/η νεφρική ανεπάρκεια ή ηπατική ανεπάρκεια ή / και αλκοολισμό και / ή υποσιτισμό, ή διαβήτη σε εγκυμοσύνη / θηλασμός και μετεμμηνοπαυσιακές γυναίκες, κλπ.Η διαβητική μυοκαρδιοπάθεια και η διαβητική νεφροπάθεια είναι συνήθης σοβαρή επιπλοκή του σακχαρώδους διαβήτη που μπορεί να εμφανιστεί στα αρχικά στάδια της νόσου και σχετίζεται με σημαντική νοσηρότητα και θνησιμότητα. Λαμβάνοντας υπόψη τη συχνότητα της δυνητικής ανεπαρκούς διαιτητικής πρόσληψης της Ch και της αλληλεπίδρασής της με την εξέλιξη της διαβητικής νεφροπάθειας και μυοκαρδιοπάθειας, αποδεικνύεται ότι οι διαιτητικές παρεμβάσεις θα μπορούσαν να λειτουργήσουν ως συμπληρωματικό όπλο για την αντιμετώπιση της καρδιακής και νεφρικής δυσλειτουργίας χωρίς προσθήκη νέων παρενεργειών απο φάρμακα.