Ukr.Biochem.J. 2024; Том 96, № 2, березень-квітень, c. 84-99
doi: https://doi.org/10.15407/ubj96.02.084
Eфект застосування N-стеароїлетаноламіну на індуковані дієтою і старінням зміни у рівні ліпопротеїнів, адипонектину та холестерол-фосфоліпідній композиції адипоцитів щурів
О. С. Ткаченко*, Г. В. Косякова
Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ Україна;
*e-mail: 888oksana.tkachenko@gmail.com
Отримано: 26 січня 2024; Виправлено: 19 березня 2024;
Затверджено: 19 березня 2024; Доступно онлайн: 30 квітня 2024
Адипонектин – це адипокін, який секретується жировою тканиною, впливає на метаболізм ліпопротеїнів, зменшує інсулінорезистентність. Відомо, що його рівень знижується при ожирінні та серцевосудинних захворюваннях. Фосфоліпіди та холестерол – це основні компоненти клітинної мембрани, що відіграють ключову роль в акумулюючій та секреторній функціях адипоцитів. N-стеароїлетаноламін (NSE) – це мінорний ліпід, що впливає на ліпідну композицію клітинних мембран. Мета нашого дослідження – дослідити рівень адипонектину та холестеролу в складі ліпопротеїнів низької та високої щільності і холестерол-фосфоліпідну композицію адипоцитів у щурів різного віку (10 та 24 місяці) з індукованим високожировою дієтою ожирінням та ефект NSE на зазначені параметри. Показано, що старіння та хронічне навантаження насиченими жирами приводять до ожиріння, що супроводжується порушенням толерантності до глюкози, проявом дисліпідемії та зміною рівня адипонектину в плазмі крові щурів двох вікових груп. Тривала високожирова дієта призводила до зниження рівня адипонектину в плазмі крові та зростання вмісту холестерину в адипоцитах у щурів різного віку. У молодих щурів спостерігалося значне підвищення рівня холестеролу у складі ліпопротеїнів низької щільності (ЛПНЩ-Хол) і ключових фосфоліпідів адипоцитів (фосфатидилхоліну, фосфатидилетаноламіну, сфінгомієліну та лізофосфатидилхоліну), у той же час таких змін не виявлено у тварин старшої вікової групи. Зменшення вмісту аніонних фосфоліпідів (фосфатидилінозитол + фосфатидилсерин) також було показано у 10-місячних щурів, які утримувались на високожировій дієті порівняно з контрольними тваринами. Введення NSE позитивно вплинуло на нормалізацію рівня адипонектину в обох вікових групах. Також застосування NSE суттєво вплинуло на зниження рівня ЛПНЩ-Хол та зростання концентрації холестеролу у складі ліпопротеїнів високої щільності (ЛПВЩ-Хол) у плазмі крові 10-місячних щурів, а також на фосфоліпідний склад молодих щурів із ожирінням та відновлення аніонної фосфоліпідної компоненти в адипоцитах щурів віком 24-місяці. Позитивний вплив NSE на досліджувані параметри, дозволяє розглядати його як перспективний засіб для корекції дієт-індукованих та пов’язаних зі старінням метаболічних розладів, які провокують розвиток серцево-судинних захворювань.
Ключові слова: N-стеароїлетаноламін, адипонектин, дисліпідемія, жирова тканина, ліпопротеїни, старіння, фосфоліпіди, холестерол
Посилання:
- Powell-Wiley TM, Poirier P, Burke LE, Després JP, Gordon-Larsen P, Lavie CJ, Lear SA, Ndumele CE, Neeland IJ, Sanders P, St-Onge MP. Obesity and Cardiovascular Disease: A Scientific Statement From the American Heart Association. Circulation. 2021;143(21):e984-e1010. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Stadler JT, Marsche G. Obesity-Related Changes in High-Density Lipoprotein Metabolism and Function. Int J Mol Sci. 2020;21(23):8985. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Stadler JT, Lackner S, Mörkl S, Trakaki A, Scharnagl H, Borenich A, Wonisch W, Mangge H, Zelzer S, Meier-Allard N, Holasek SJ, Marsche G. Obesity Affects HDL Metabolism, Composition and Subclass Distribution. Biomedicines. 2021;9(3):242. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Dziuba OS, Chernyshenko VO, Hudz IeA, Kasatkina LO, Chernyshenko TM, Klymenko PP, Kosiakova HV, Platonova TM, Hula NM, Lugovskoy EV. Blood coagulation and aortic wall integrity in rats with obesity-induced insulin resistance. Ukr Biochem J. 2018;90(2):14-23. CrossRef
- Tchoukalova YD, Sarr MG, Jensen MD. Measuring committed preadipocytes in human adipose tissue from severely obese patients by using adipocyte fatty acid binding protein. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2004;287(5):R1132-R1140. PubMed, CrossRef
- Elgazar-Carmon V, Rudich A, Hadad N, Levy R. Neutrophils transiently infiltrate intra-abdominal fat early in the course of high-fat feeding. J Lipid Res. 2008;49(9):1894-1903. PubMed, CrossRef
- Kintscher U, Hartge M, Hess K, Foryst-Ludwig A, Clemenz M, Wabitsch M, Fischer-Posovszky P, Barth TF, Dragun D, Skurk T, Hauner H, Blüher M, Unger T, Wolf AM, Knippschild U, Hombach V, Marx N. T-lymphocyte infiltration in visceral adipose tissue: a primary event in adipose tissue inflammation and the development of obesity-mediated insulin resistance. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2008;28(7):1304-1310. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Satoshi Hirako. Adiponectin. Handbook of Hormones (Second Edition). Academic Press, 2021. P. 577-579. CrossRef
- Li X, Zhang D, Vatner DF, Goedeke L, Hirabara SM, Zhang Y, Perry RJ, Shulman GI. Mechanisms by which adiponectin reverses high fat diet-induced insulin resistance in mice. Proc Natl Acad Sci USA. 2020;117(51):32584-32593. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Nawrocki AR, Rajala MW, Tomas E, Pajvani UB, Saha AK, Trumbauer ME, Pang Z, Chen AS, Ruderman NB, Chen H, Rossetti L, Scherer PE. Mice lacking adiponectin show decreased hepatic insulin sensitivity and reduced responsiveness to peroxisome proliferator-activated receptor gamma agonists. J Biol Chem. 2006;281(5):2654-2660. PubMed, CrossRef
- Xia JY, Sun K, Hepler C, Ghaben AL, Gupta RK, An YA, Holland WL, Morley TS, Adams AC, Gordillo R, Kusminski CM, Scherer PE. Acute loss of adipose tissue-derived adiponectin triggers immediate metabolic deterioration in mice. Diabetologia. 2018;61(4):932-941. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Li N, Zhao S, Zhang Z, Zhu Y, Gliniak CM, Vishvanath L, An YA, Wang MY, Deng Y, Zhu Q, Shan B, Sherwood A, Onodera T, Oz OK, Gordillo R, Gupta RK, Liu M, Horvath TL, Dixit VD, Scherer PE. Adiponectin preserves metabolic fitness during aging. Elife. 2021;10:e65108. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Manual Kollareth DJ, Chang CL, Zirpoli H, Deckelbaum RJ. Chapter 21 – Molecular mechanisms underlying effects of n−3 and n−6 fatty acids in cardiovascular diseases. Ed. Ntambi JM. Lipid Signaling and Metabolism. Academic Press, 2020. P. 427-453. CrossRef
- Laclaustra M, Lopez-Garcia E, Civeira F, Garcia-Esquinas E, Graciani A , Guallar-Castillon P, Banegas JR, Rodriguez-Artalejo F. LDL Cholesterol Rises With BMI Only in Lean Individuals: Cross-sectional U.S. and Spanish Representative Data. Diabetes Care. 2018;41(10):2195-2201. PubMed, CrossRef
- Chui PC, Guan HP, Lehrke M, Lazar MA. PPARgamma regulates adipocyte cholesterol metabolism via oxidized LDL receptor 1. J Clin Invest. 2005;115(8):2244-2256. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Chang W, Hatch GM, Wang Y, Yu F, Wang M. The relationship between phospholipids and insulin resistance: From clinical to experimental studies. J Cell Mol Med. 2019;23(2):702-710. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Kosiakova GV, Gula NM. The N-stearoylethanolamine effect on the NO-synthase way of nitrogen oxide formation and phospholipid composition of erythrocyte membranes in rats with streptozotocine diabetes. Ukr Biokhim Zhurn. 2007;79(6):53-59. (In Ukrainian). PubMed
- Goridko TM, Gula NM, Stogniy NA, Meged OF, Klimashevsky VM, Shovkun SA, Kindruk NL, Berdyshev AG. Influence of N- stearoylethanolamine on the lipid peroxidation process and lipid composition of the rat liver under acute morphine intoxication. Ukr Biokhim Zhurn. 2007;79(5):175-185. (In Ukrainian). PubMed
- Gula NM, Chumak AA, Berdyshev AG, Meged EF, Goridko TM, Kindruk NL, Kosyakova GV, Zhukov OD. Anti-inflammatory effect of N-stearoylethanolamine in experimental burn injury in rats. Ukr Biokhim Zhurn. 2009;81(2):107-116. (In Ukrainian). PubMed
- Goridko TM, Kosiakova GV, Berdyschev AG, Bazylyanska VR, Margitich VM, Gula NM. The influence of N-stearoylethanolamine on the activity of antioxidant enzymes and on the level of stable NO metabolites in the rat testes and blood plasma at the early stages of streptozotocine-induced diabetes. Ukr Biokhim Zhurn. 2012;84(3):37-43. (In Ukrainia). PubMed
- Onopchenko OV, Kosiakova GV, Goridko TM, Klimashevsky VM, Hula NM. The effect of N-stearoylethanolamine on liver phospholipid composition of rats with insulin resistance caused by alimentary obesity. Ukr Biochem J. 2014;86(1):101-110. (In Ukrainian). CrossRef
- Onopchenko OV, Kosiakova GV, Oz M, Klimashevsky VM, Gula NM. N-stearoylethanolamine restores pancreas lipid composition in obesity-induced insulin resistant rats. Lipids. 2015;50(1):13-21. PubMed, CrossRef
- Onopchenko OV, Kosiakova GV, Meged EF, Klimashevsky VM, Hula NM. The effect of N-stearoylethanolamine on cholesterol content, fatty acid composition and protein carbonylation level in rats with alimentary obesity-induced insulin resistance. Ukr Biochem J. 2014;86(6):119-128. PubMed, CrossRef
- Tkachenko O, Kosiakova H, Klimashevsky V, Berdyshev A, Hula N. The Effect of N-Stearoylethanolamine on the Adipocyte Fatty Acid Composition of Different Age Rats with Obesity-Induced Insulin Resistance. Eureca: Life Sci. 2020;(2):10-23. CrossRef
- Tkachenko OS, Hudz IeA, Kosiakova HV, Klymenko PP, Stohnii YM, Didkivskyi VA, Chernyshenko TM, Chernyshenko VO, Platonova TM. Protective action of N-stearoylethanolamine on blood coagulation and arterial changes in spontaneously hypertensive rats fed cholesterol-rich diet. Ukr Biochem J. 2020;92(2):60-70. CrossRef
- Collier GR, Chisholm K, Sykes S, Dryden PA, O’Dea K. More severe impairment of oral than intravenous glucose tolerance in rats after eating a high fat diet. J Nutr. 1985;115(11):1471-1476. PubMed, CrossRef
- Epps DE, Natarajan V, Schmid PC, Schmid HO. Accumulation of N-acylethanolamine glycerophospholipids in infarcted myocardium. Biochim Biophys Acta. 1980;618(3):420-430. PubMed, CrossRef
- Rodbell M. Metabolism of isolated fat cells. I. Effects of hormones on glucose metabolism and lipolysis. J Biol Chem. 1964;239:375-380. PubMed
- Mueller WM, Gregoire FM, Stanhope KL, Mobbs CV, Mizuno TM, Warden CH, Stern JS, Havell PJ. Evidence that glucose metabolism regulates leptin secretion from cultured rat adipocytes. Endocrinology. 1998;139(2):551-558. PubMed, CrossRef
- Bligh EG, Dyer WJ. A rapid method of total lipid extraction and purification. Can J Biochem Physiol. 1959;37(8):911-917. PubMed, CrossRef
- Vaskovsky VE, Terekhova TA. HPTLC of phospholipid mixtures containing phosphatidylglycerol. J High Resolut Chromatogr Chromatogr Commun. 1979;2:671-672. CrossRef
- Svetashev VI, Vaskovsky VE. A simplified technique for thin-layer microchromatography of lipids. J Chromatogr. 1972;67(2):376-378. PubMed, CrossRef
- Vaskovsky VE, Kostetsky EY, Vasendin IM. A universal reagent for phospholipid analysis. J Chromatogr. 1975;114(1):129-141. PubMed, CrossRef
- Cerqueira NM, Oliveira EF, Gesto DS, Santos-Martins D, Moreira C, Moorthy HN, Ramos MJ, Fernandes PA. Cholesterol Biosynthesis: A Mechanistic Overview. Biochemistry. 2016;55(39):5483-5506. PubMed, CrossRef
- Hussain MM, Strickland DK, Bakillah A. The mammalian low-density lipoprotein receptor family. Annu Rev Nutr. 1999;19:141-172. PubMed, , CrossRef
- Ouimet M, Barrett TJ, Fisher EA. HDL and Reverse Cholesterol Transport. Circ Res. 2019;124(10):1505-1518. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Wilson PW, Abbott RD, Castelli WP. High density lipoprotein cholesterol and mortality. The Framingham Heart Study. Arteriosclerosis. 1988;8(6):737-741. PubMed, CrossRef
- Rader DJ, Hovingh GK. HDL and cardiovascular disease. Lancet. 2014;384(9943):618-625. PubMed, CrossRef
- Favari E, Chroni A, Tietge UJF, Zanotti I, Escolà-Gil JC, Bernini F. Cholesterol efflux and reverse cholesterol transport. Handb Exp Pharmacol. 2015;224:181-206. PubMed, CrossRef
- Madsen CM, Varbo A, Nordestgaard BG. Extreme high high-density lipoprotein cholesterol is paradoxically associated with high mortality in men and women: two prospective cohort studies. Eur Heart J. 2017;38(32):2478-2486. PubMed, CrossRef
- Rodriguez A. High HDL-Cholesterol Paradox: SCARB1-LAG3-HDL Axis. Curr Atheroscler Rep. 2021;23(1):5. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Mc Auley MT. Effects of obesity on cholesterol metabolism and its implications for healthy ageing. Nutr Res Rev. 2020;33(1):121-133. PubMed, CrossRef
- Van Meer G, Voelker DR, Feigenson GW. Membrane lipids: where they are and how they behave. Nat Rev Mol Cell Biol. 2008;9(2):112-124. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Wang Y, Wang X, Lau WB, Yuan Y, Booth D, Li JJ, Scalia R, Preston K, Gao E, Koch W, Ma XL. Adiponectin inhibits tumor necrosis factor-α-induced vascular inflammatory response via caveolin-mediated ceramidase recruitment and activation. Circ Res. 2014;114(5):792-805. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Yu H, Gao X, Ge Q, Tai W, Hao X, Shao Q, Fang Z, Chen M, Song Y, Gao W, Liu G, Du X, Li X. Tumor necrosis factor-α reduces adiponectin production by decreasing transcriptional activity of peroxisome proliferator-activated receptor-γ in calf adipocytes. J Dairy Sci. 2023l;106(7):5182-5195. PubMed, CrossRef
- Berdyshev AG, Kosiakova HV, Onopchenko OV, Panchuk RR, Stoika RS, Hula NM. N-Stearoylethanolamine suppresses the pro-inflammatory cytokines production by inhibition of NF-κB translocation. Prostaglandins Other Lipid Mediat. 2015;121(Pt A):91-96. PubMed, CrossRef
- Onopchenko OV, Kosiakova GV, Klimashevsky VM, Hula NM. The effect of N-stearoylethanolamine on plasma lipid composition in rats with experimental insulin resistance. Ukr Biochem J. 2015;87(1):46-54. PubMed, CrossRef
- Onopchenko OV, Kosiakova GV, Goridko TM, Berdyshev AG, Mehed OF, Hula NM. The effect of N-stearoylethanolamine on the activity of antioxidant enzymes, content of lipid peroxidation products and nitric oxide in the blood plasma and liver of rats with induced insulin-resistance. Ukr Biokhim Zhurn. 2013;85(5): 88-96. (In Ukrainian). PubMed, CrossRef
- ousset X, Vaisman B, Amar M, Sethi AA, Remaley AT. Lecithin: cholesterol acyltransferase – from biochemistry to role in cardiovascular disease. Curr Opin Endocrinol Diabetes Obes. 2009;16(2):163-171. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Yeagle PL. Cholesterol and the cell membrane. Biochim Biophys Acta. 1985;822(3-4):267-287. PubMed, CrossRef
- Yeagle PL. Modulation of membrane function by cholesterol. Biochimie. 1991;73(10):1303-1310. PubMed, CrossRef
- Esteve Ràfols M. Adipose tissue: cell heterogeneity and functional diversity. Endocrinol Nutr. 2014;61(2):100-112. PubMed, CrossRef
- Kennedy EP, Weiss SB. The function of cytidine coenzymes in the biosynthesis of phospholipides. J Biol Chem. 1956;222(1):193-214. PubMed, CrossRef
- Zeghari N, Younsi M, Meyer L, Donner M, Drouin P, Ziegler O. Adipocyte and erythrocyte plasma membrane phospholipid composition and hyperinsulinemia: a study in nondiabetic and diabetic obese women. Int J Obes Relat Metab Disord. 2000;24(12):1600-1607. PubMed, CrossRef
- Krahmer N, Guo Y, Wilfling F, Hilger M, Lingrell S, Heger K, Newman HW, Schmidt-Supprian M, Vance DE, Mann M, Farese RV Jr, Walther TC. Phosphatidylcholine synthesis for lipid droplet expansion is mediated by localized activation of CTP:phosphocholine cytidylyltransferase. Cell Metab. 2011;14(4):504-515. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Macaulay SL, Larkins RG. Insulin stimulates turnover of phosphatidylcholine in rat adipocytes. Mol Cell Biochem. 1994;136(1):23-28. PubMed, CrossRef
- Donchenko V, Zannetti A, Baldini PM. Insulin-stimulated hydrolysis of phosphatidylcholine by phospholipase C and phospholipase D in cultured rat hepatocytes. Biochim Biophys Acta. 1994;1222(3):492-500. PubMed, CrossRef
- Cazzolli R., Huang P, Teng S, Hughes WE. Measuring phospholipase D activity in insulin-secreting pancreatic beta-cells and insulin-responsive muscle cells and adipocytes. Methods Mol Biol. 2009;462:241-251. PubMed, CrossRef
- Kurauti MA, Ferreira SM, Soares GM, Vettorazzi JF, Carneiro EM, Boschero AC, Costa-Júnior JM. Hyperinsulinemia is associated with increasing insulin secretion but not with decreasing insulin clearance in an age-related metabolic dysfunction mice model. J Cell Physiol. 2019;234(6):9802-9809. PubMed, CrossRef
- LeRoith D, Taylor SI, Olefsky JM. Diabetes mellitus: a fundamental and clinical text. Lippincott Williams & Wilkins, 2004. P. 303.
- Petkova DH, Momchilova AB, Koumanov KS. Age-related changes in rat liver plasma membrane phospholipase A2 activity. Exp Gerontol. 1986;21(3):187-193. PubMed, CrossRef
- Zolese G, Wozniak M, Mariani P, Saturni L, Bertoli E, Ambrosini A. Different modulation of phospholipase A2 activity by saturated and monounsaturated N-acylethanolamines. J Lipid Res. 2003;44(4):742-753. PubMed, CrossRef
- Severson DL, Hurley B. Stimulation of the hormone-sensitive triacylglycerol lipase from adipose tissue by phosphatidylethanolamine. Biochim Biophys Acta. 1985;845(2):283-291. PubMed, CrossRef
- an der Veen JN, Kennelly JP, Wan S, Vance JE, Vance DE, Jacobs RL. The critical role of phosphatidylcholine and phosphatidylethanolamine metabolism in health and disease. Biochim Biophys Acta Biomembr. 2017;1859(9 Pt B):1558-1572. PubMed, CrossRef
- avrilova NJ, Setchenska MS, Markovska TT, Momchilova-Pankova AB, Koumanov KS. Effect of membrane phospholipid composition and fluidity on rat liver plasma membrane tyrosine kinase activity. Int J Biochem. 1993;25(9):1309-1312. PubMed, CrossRef
- Torretta E, Barbacini P, Al-Daghri NM, Gelfi C. Sphingolipids in Obesity and Correlated Co-Morbidities: The Contribution of Gender, Age and Environment. Int J Mol Sci. 2019;20(23):5901. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Mosior M, Newton AC. Mechanism of the apparent cooperativity in the interaction of protein kinase C with phosphatidylserine. Biochemistry. 1998;37(49):17271-17279. PubMed, CrossRef
- 68. Bandyopadhyay G, Sajan MP, Kanoh Y, Standaert ML, Quon MJ, Lea-Currie R, Sen A, Farese RV. PKC-zeta mediates insulin effects on glucose transport in cultured preadipocyte-derived human adipocytes. J Clin Endocrinol Metab. 2002;87(2):716-723. PubMed, CrossRef
- Sweet LJ, Dudley DT, Pessin JE, Spector AA. Phospholipid activation of the insulin receptor kinase: regulation by phosphatidylinositol. FASEB J. 1987;1(1):55-59. PubMed, CrossRef
- Kosiakova H, Berdyshev A, Dosenko V, Drevytska T, Herasymenko O, Hula N. The involvement of peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPARγ) in anti-inflammatory activity of N-stearoylethanolamine. Heliyon. 2022;8(11):e11336. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
- Gula NM, Chumak AA, Mehed OF, Goridko TM, Kindruk NL, Berdyshev AH. Immunosuppressive characteristics of N-stearoylethanolamine a stable compound with cannabimimetic activity. Ukr Biokhim Zhurn. 2008;80(1): 57-67. (In Ukrainian).
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.