Wpływ chromu (III) na metabolizm kwasów tłuszczowych oraz ekspresję genów szlaku insulinowego w komórkach mięśniowych myszy linii C2C12

• Autorzy: Lewicki S. , Rattman D. , Kuryl T. , Snochowski M. , Debski B.

Warianty tytułu

EN

The effect of chromium (III) on fatty acid metabolism and insulin path related gene expression in mouse myocytes cell line C2C12

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Jony chromu (III) mają istotny wpływ na przemianę węglowodanowo-lipidową ludzi i zwierząt, powodując u chorych na cukrzycę wzrost wrażliwości komórek na insulinę, zwiększenie przemian kwasów tłuszczowych, spadek masy ciała i poziomu wolnych kwasów tłuszczowych w surowicy. Celem pracy było zbadanie działania chromu na proces beta-oksydacji kwasów tłuszczowych oraz zmiany ekspresji genów szlaku insulinowego w tkance mięśniowej. Do badań użyto mysich komórek mięśniowych linii C2C12 poddanych 4-dniowemu różnicowaniu. Chrom dodawano do medium w postaci chlorku lub pikolinianu chromu a aktywność β-oksydacji mierzono po 1, 3, 6 lub 48 godzinnej inkubacji. Suplementacja chromem w stężeniu 1 μgCr³⁺/L spowodowała wzrost (p < 0,001) aktywności procesu spalania kwasów tłuszczowych w 1, 3 godzinie inkubacji z pikolinianem oraz w 1, 3, i 6 godzinie inkubacji z chlorkiem chromu. Po 48 godzinnej inkubacji z jonami chromu obserwowano obniżenie aktywności tego procesu. Wpływ chlorku chromu 10 μgCr³⁺/L na ekspresję genów zaangażowanych w szlak przekazywania sygnału od insuliny określono z wykorzystaniem mikromacierzy SuperArray. Chrom po 4 godz. inkubacji spowodował wzrost ekspresji 22 genów natomiast po 24 godzinach wzrost dwóch i spadek ekspresji dwóch genów w porównaniu z kontrolą. Uzyskane wyniki wskazują na pozytywny wpływ suplementacji chromem na zwiększenie aktywności β-oksydacji. Dane uzyskane techniką mikromacierzy wskazują na interakcję jonów chromu ze szlakiem przewodzenia sygnału insulinowego również na poziomie transkrypcyjnym. Wzrost ekspresji genów związanych z metabolizmem lipidów i genów docelowych dla PPAR sugerują trwałe efekty wywołane przez jony chromu.

EN

Chromium (III) ions influence significantly carbohydrate-lipid metabolism causing in diabetic subjects an optimalisation of insulin action, increase of lipid alteration, decrease body weight and free fatty acids plasma level. The aim of the present study was to describe changes in β-oxidation of fatty acids and gene expression following chromium supplementation. The experiments were performed in mouse myoblast C2C12 cell line over 4 days differentiation. Chromium was added to medium (DMEM), as chromium chloride (CrCl₃) or chromium picolinate, in 1 and 10 μgCr³⁺/L concentrations. Beta-oxidation of fatty acids activity was measured after 1, 3, 6, or 48 h. incubations. Introduction of chromium 1 μgCr³⁺/L to cell culture resulted intensification of fatty acids oxidation after 1 and 3 h (picolinate, p < 0,001) and 1, 3, and 6 h (chloride, p < 0,001) incubation. We observed higher stimulation effect along chromium chloride administration (about 50% of control value) than chromium picolinate (25% of control value). After 48h incubation decrease of fatty acids oxidation were noticed. The influence of chromium chloride (10 μgCr³⁺/L) supplementation on gene expression was examined using microarray SuperArray technique. Chromium added caused increase in 22 genes expression over 4h while only 2 increase and 2 decrease over 24h incubation in compare with control. The results in these studies showed positive effect of chromium supplementation on activity of β-oxidation. Results from microarray analysis indicate chromium interaction on signaling insulin pathway, also on transcription level. Increased expression of genes engaged in lipid metabolism and genes activated by peroxisome proliferator-activated receptor PPAR suggest permanent effect caused by chromium ions.

Słowa kluczowe

PL

chlorek chromu; chrom; czlowiek; ekspresja genow; jony chromu; komorki zwierzece; kwasy tluszczowe; metabolizm; miesnie; myszy; pikolinian chromu; zwierzeta

• Wydawca: -
• Czasopismo: Żywność Nauka Technologia Jakość
• Rocznik: 2009
• Tom: 16
• Numer: 4
• Opis fizyczny: s.183-194,tab.,wykr.,bibliogr.

Twórcy

autor

Lewicki S.

• Katedra Nauk Fizjologicznych, Wydział Medycyny Weterynaryjnej, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, ul.Nowoursynowska 159, 02-787 Warszawa

autor

Rattman D.

• Katedra Nauk Fizjologicznych, Wydział Medycyny Weterynaryjnej, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, ul.Nowoursynowska 159, 02-787 Warszawa

autor

Kuryl T.

• Katedra Nauk Fizjologicznych, Wydział Medycyny Weterynaryjnej, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, ul.Nowoursynowska 159, 02-787 Warszawa

autor

Snochowski M.

• Instytut Fizjologii i Żywienia Zwierząt im. Jana Kielanowskiego, Polska Akademia Nauk, ul. Instytucka 3, 05-110 Jabłonna

autor

Debski B.

• Katedra Nauk Fizjologicznych, Wydział Medycyny Weterynaryjnej, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, ul.Nowoursynowska 159, 02-787 Warszawa

Bibliografia

• [1] Abu-Elheiga L., Oh W., Kordari P., Wakil S.J: Acetyl-CoA carboxylase 2 mutant mice are protected against obesity and diabetes induced by high-fat/high-carbohydrate diets., Proc. Natl. Acad .Sci. USA, 2003, 100, 10207-10212.
• [2] Anderson R.A., Bryden N.A., Polansky M.M., Gautschi K.,:Dietary chromium effects on tissue chromium concentrations and chromium absorption in rats., J. Trace Elem. Exp. Med., 1996, 9, 11-25.
• [3] Cheng R.Y., Alvord W.G., Powell D., Kasprzak K.S., Anderson L.M.: Microarray analysis of altered gene expression in the TM4 Sertoli-like cell line exposed to chromium(III) chloride., Re- prod Toxicol, 2002; 16(3), 223-36.
• [4] Choe S.Y., Kim S.J., Kim H.G., Lee J.H., Choi Y., Lee H., Kim Y.: Evaluation of estrogenicity of major heavy metals., Sci Total Environ, 2003, 312, 1-3, 15-21.
• [5] Dong F., Kandadi M.R., Ren J., Sreejayan N.: Chromium (D-phenylalanine)3 supplementation alters glucose disposal, insulin signaling, and glucose transporter-4 membrane translocation in insulin-resistant mice., J Nut., 2008, 138, 10, 1846-1851.
• [6] European Commission (EC). Opinion of the Scientific Committee on Food on the Tolerable Upper Intake Level of Trivalent Chromium. 2003 http://ec.europa.eu/food/fs/sc/scf/out197_en.pdf.
• [7] Evans R.M., Barish G.D., Wang Y.X.: PPARs and the complex journey to obesity. Nat Med, 2004,10, 355-361.
• [8] Holland S., Lodwig E., Sideri T., Reader T., Clarke I., Gkargkas K., Hoyle D.C., Delneri D., Oliver S.G., Avery S.V.: Application of the comprehensive set of heterozygous yeast deletion mutants to elucidate the molecular basis of cellular chromium toxicity., Genome Biol, 2007, 8, 12, R268.
• [9] Joseph P., He Q., Umbright C.: Heme-oxygenase 1 gene expression is a marker for hexavalent chromium-induced stress and toxicity in human dermal fibroblasts., Toxicol Sci, 2008, 103, 325-334.
• [10] Kurył T., Adamowicz M., Dębski B., Bertrandt J., Martinik K.: Degradation of [9,10] - 3H - myristic acid by lymphocytes. Screening test of inherited disorders of activation, transport and mitochondrial oxidation of fatty acids. Ateroskleroza. 2001, 5, 23-27.
• [11] Kuryl T., Debski B., Martinik K.: The effect of microelements supplementation on beta-oxidation activity in healthy and type 1 diabetic rats., Cent Eur J Public Health, 2008, 16, 4, 205-208.
• [12] Kuryl, T., Krejpcio Z., Wojciak R.W., Lipko M., Staniek H.: Chromium(III) propionate and dietary fructans supplementation stimulate erythrocyte glucose uptake and beta-oxidation in lymphocytes of rats., Biol Trace Elem Res, 2006, 114(1-3), 237-48.
• [13] Lai M.H., Chen Y.Y., Cheng H.H.,: Chromium yeast supplementation improves fasting plasma glucose and LDL-cholesterol in streptozotocin-induced diabetic rats., Int J. Vitam. Nutr. Res., 2006, 76 (6), 391-397.
• [14] Lewicki S., Rattman D., Gajewska M., Snochowski M., Dębski B.: Wpływ stężenia chromu (III) oraz genisteiny na proliferacje komórek mięśniowych myszy linii C2C12., Żywienie człowieka i metabolizm, 2007, 34, 96-104.
• [15] Lindemann M.D., Cromwell G.L., Monegue H.J., Purser K.W.: Effect of chromium source on tissue concentration of chromium in pigs., J Anim Sci, 2008, 86, 11, 2971-2978.
• [16] Lowry O.H., Rosenborough N.J., Farr A.L., Randall R.J.: Protein measurement with the Folin reagent., J. Biol. Chem., 1951, 193, 265-275.
• [17] Manning N.J., Olpin S.E., Pollitt R.J., Webley J.: A comparison of [9,10-3H] myristic acid for the detection of defects of fatty acid oxidation in intact fibroblast., J Inher. Metab. Dis. 13, 1990, 58-68.
• [18] Matthews J.O., Southern L.L., Fernandez J.M., Pontif J.E., Bidner T.D., Odgaard R.L.: Effect of chromium picolinate and chromium propionate on glucose and insulin kinetics of growing barrows and on growth and carcass traits of growing-finishing barrows., J Anim Sci, 2001, 79(8), 2172-8.
• [19] Mumtaz M.M., Tully D.B., El-Masri H.A., De Rosa C.T.: Gene induction studies and toxicity of chemical mixtures., Environ Health Perspect, 2002,110, Suppl 6, 947-956.
• [20] Pereira Y., Lagniel G., Godat E., Baudouin-Cornu P., Junot C., Labarre J.: Chromate causes sulfur starvation in yeast., Toxicol. Sci., 2008, 106, 400-412.
• [21] Rand J.S., Farrow H.A., Fleeman L.M., Appleton D.J.: Diet in the prevention of diabetes and obesity in companion animals., Asia Pac J Clin. Nutr, 2003, 12, Suppl: S6.
• [22] Sahin K., Onderci M., Tuzcu M., Ustundag B., Cikim G., Ozercan I.H., Sriramoju V., Juturu V., Komorowski J.R.: Effect of chromium on carbohydrate and lipid metabolism in a rat model of type 2 diabetes mellitus: the fat-fed, streptozotocin-treated rat., Metabolism, 2007, 56, 9, 1233-1240.
• [23] Sandstead H.H., Nielsen F.H.: The origin and evolution of the Grand Forks Human Nutrition Research Center, 1970-90., J Nutr, 2009, 139, 173-177.
• [24] Saper R.B., Eisenberg D.M., Phillips R.S.: Common dietary supplements for weight loss., Am Fam Physician, 2004, 70, 9, 1731-1738.
• [25] Smith K.L., Waldron M.R., Ruzzi L.C., Drackley J.K., Socha M.T., Overton T.R.: Metabolism of dairy cows as affected by prepartum dietary carbohydrate source and supplementation with chromium throughout the periparturient period., J Dairy Sci, 2008, 91, 2011-2020.
• [26] Sumner J.M., Valdez F., McNamara J.P.: Effects of chromium propionate on response to an intravenous glucose tolerance test in growing Holstein heifers., J Dairy Sci, 2007, 90, 3467-3474.
• [27] Vincent J.B.: The biochemistry of chromium. J. Nutr., 2000, 130, 715-718. - 33. Wei Y.D., Tepperman K., Huang M., Sartor M.A., Puga A., Chromium inhibits transcription from polycyclic aromatic hydrocarbon-inducible promoters by blocking the release of histone deacetylase and preventing the binding of p300 to chromatin. J Biol Chem, 2004, 279, 4110-4119.