Published May 6, 2020 | Version v1
Publication Open

20-Hydroxyecdysone ameliorates metabolic and cardiovascular dysfunction in high-fat-high-fructose-fed ovariectomized rats

Creators

  • 1. Mahidol University
  • 2. Huachiew Chalermprakiet University
  • 3. Srinakharinwirot University

Description

Abstract Background Ecdysteroids are polyhydroxylated steroids present in invertebrates and plants. 20-Hydroxyecdysone (20E) is the most common and the main biologically active compound of ecdysteroids. Previous studies have demonstrated anabolic and metabolic effects of 20E in mammals. However, it is unknown whether 20E has a positive effect on all aspects of cardiometabolic syndrome. The aims of this study were to investigate the favorable effect and possible underlying mechanisms of 20E in a rat model of cardiometabolic syndrome (CMS) induced by a high-calorie diet combined with female sex hormone deprivation. Methods 20E (5 mg/kg, 10 mg/kg, or 20 mg/kg) or pioglitazone (PIO) (10 mg/kg) was intragastrically administered to sham-operated Sprague-Dawley female rats and ovariectomized rats fed a high-fat-high-fructose diet (OHFFD) for 8 weeks. The phenotypic characteristics of CMS, including central adiposity, blood pressure, serum lipid profile, glucose tolerance, insulin action on skeletal muscle glucose transport activity and hepatic protein expression, were determined. Results Some CMS characteristics were improved by 20E treatment. Rats treated with 20E had lower body weight, abdominal fat accumulation than rats treated with vehicle control without changes in total caloric intake and fat-free mass. OHFFD rats exhibited high blood pressure, but 20E-treated rats maintained normal blood pressure with a lower level of low-density lipoprotein (LDL)-cholesterol. Although 20E showed no positive effect on inducing insulin-mediated glucose transport in the skeletal muscle of OHFFD rats, 20E improved whole body glucose homeostasis. Analysis of protein expression in livers from 20E-treated rats revealed significantly increased expression of pAkt Ser 473 , pFOXO1 Ser 256 , pAMPKα Thr 172 , and FGF21. Conclusion 20E treatment can alleviate cardiometabolic disorder caused by a high-fat-high-fructose diet and female sex hormone deprivation. In particular, 20E helps improve whole body insulin sensitivity in OHFFD rats, and the mechanisms that underlie this favorable effect are potentially mediated by the activation of AMPK and FGF21. The present study indicates that 20E could be an alternative therapeutic option for the prevention and alleviation of cardiometabolic syndrome.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الخلفية المجردة Ecdysteroids هي ستيرويدات متعددة الهيدروكسيلات موجودة في اللافقاريات والنباتات. 20 - Hydroxyecdysone (20E) هو المركب الأكثر شيوعًا والأكثر نشاطًا من الناحية البيولوجية للإكديستيرويدات. أظهرت الدراسات السابقة تأثيرات الابتنائية والتمثيل الغذائي لـ 20E في الثدييات. ومع ذلك، من غير المعروف ما إذا كان 20e له تأثير إيجابي على جميع جوانب متلازمة القلب والأيض. كانت أهداف هذه الدراسة هي التحقيق في التأثير الإيجابي والآليات الكامنة المحتملة لـ 20E في نموذج الفئران لمتلازمة القلب والأيض (CMS) الناجم عن اتباع نظام غذائي عالي السعرات الحرارية جنبًا إلى جنب مع الحرمان من هرمون الجنس الأنثوي. تم إعطاء الطرق 20E (5 ملغ/كغ، 10 ملغ/كغ، أو 20 ملغ/كغ) أو بيوجليتازون (بيو) (10 ملغ/كغ) داخل المعدة لإناث الفئران التي تعمل بتقنية سبراغ داولي والجرذان المستأصلة للمبيض التي تتغذى على نظام غذائي عالي الدهون والفركتوز (OHFFD) لمدة 8 أسابيع. تم تحديد خصائص النمط الظاهري لـ CMS، بما في ذلك السمنة المركزية وضغط الدم وملف الدهون في الدم وتحمل الجلوكوز وعمل الأنسولين على نشاط نقل الجلوكوز في العضلات الهيكلية وتعبير البروتين الكبدي. النتائج تم تحسين بعض خصائص CMS بواسطة علاج 20E. كان لدى الفئران التي عولجت بـ 20E وزن أقل في الجسم، وتراكم الدهون في البطن مقارنة بالفئران التي عولجت بالتحكم في السيارة دون تغييرات في إجمالي السعرات الحرارية والكتلة الخالية من الدهون. أظهرت فئران OHFFD ارتفاع ضغط الدم، لكن الفئران المعالجة 20E حافظت على ضغط الدم الطبيعي مع انخفاض مستوى البروتين الدهني منخفض الكثافة (LDL) - الكوليسترول. على الرغم من أن 20E لم يظهر أي تأثير إيجابي على تحفيز نقل الجلوكوز بوساطة الأنسولين في العضلات الهيكلية لفئران OHFFD، إلا أن 20E حسّن توازن الجلوكوز في الجسم بالكامل. كشف تحليل تعبير البروتين في الكبد من الفئران المعالجة 20E عن زيادة كبيرة في تعبير pAkt Ser 473 و pFOXO1 Ser 256 و pAMPKα Thr 172 و FGF21. يمكن أن يخفف العلاج 20e من اضطراب استقلاب القلب الناجم عن اتباع نظام غذائي غني بالدهون والفركتوز والحرمان من الهرمونات الجنسية الأنثوية. على وجه الخصوص، يساعد 20E على تحسين حساسية الأنسولين لكامل الجسم في فئران OHFFD، ومن المحتمل أن تتوسط الآليات التي تكمن وراء هذا التأثير الإيجابي من خلال تنشيط AMPK و FGF21. تشير الدراسة الحالية إلى أن 20E يمكن أن يكون خيارًا علاجيًا بديلًا للوقاية من متلازمة استقلاب القلب والتخفيف من حدتها.

Translated Description (French)

Résumé Contexte Les ecdystéroïdes sont des stéroïdes polyhydroxylés présents chez les invertébrés et les plantes. La 20-hydroxyecdysone (20E) est le composé le plus courant et le principal composé biologiquement actif des ecdystéroïdes. Des études antérieures ont démontré les effets anabolisants et métaboliques du 20E chez les mammifères. Cependant, on ne sait pas si le 20E a un effet positif sur tous les aspects du syndrome cardiométabolique. Les objectifs de cette étude étaient d'étudier l'effet favorable et les mécanismes sous-jacents possibles du 20E dans un modèle de syndrome cardiométabolique (CMS) chez le rat induit par un régime riche en calories combiné à une privation d'hormones sexuelles féminines. Les méthodes 20E (5 mg/kg, 10 mg/kg ou 20 mg/kg) ou pioglitazone (PIO) (10 mg/kg) ont été administrées par voie intragastrique à des rats femelles Sprague-Dawley et à des rats ovariectomisés ayant reçu un régime riche en graisses et en fructose (OHFFD) pendant 8 semaines. Les caractéristiques phénotypiques de la CMS, y compris l'adiposité centrale, la pression artérielle, le profil lipidique sérique, la tolérance au glucose, l'action de l'insuline sur l'activité de transport du glucose dans le muscle squelettique et l'expression des protéines hépatiques, ont été déterminées. Résultats Certaines caractéristiques de la CMS ont été améliorées par le traitement 20E. Les rats traités avec 20E avaient un poids corporel inférieur, une accumulation de graisse abdominale inférieure à celle des rats traités avec le contrôle du véhicule sans modification de l'apport calorique total et de la masse sans graisse. Les rats OHFFD présentaient une pression artérielle élevée, mais les rats traités au 20e ont maintenu une pression artérielle normale avec un taux plus faible de cholestérol des lipoprotéines de basse densité (LDL). Bien que le 20E n'ait montré aucun effet positif sur l'induction du transport du glucose induit par l'insuline dans le muscle squelettique des rats OHFFD, le 20E a amélioré l'homéostasie du glucose dans l'ensemble du corps. L'analyse de l'expression des protéines dans le foie de rats traités au 20e a révélé une augmentation significative de l'expression de pAkt Ser 473 , pFOXO1 Ser 256, pAMPKα Thr 172 et FGF21. Conclusion Le traitement 20E peut soulager les troubles cardiométaboliques causés par un régime riche en graisses et en fructose et la privation d'hormones sexuelles féminines. En particulier, le 20E aide à améliorer la sensibilité à l'insuline du corps entier chez les rats OHFFD, et les mécanismes qui sous-tendent cet effet favorable sont potentiellement médiés par l'activation de l'AMPK et du FGF21. La présente étude indique que le 20E pourrait être une option thérapeutique alternative pour la prévention et le soulagement du syndrome cardiométabolique.

Translated Description (Spanish)

Resumen Antecedentes Los ecdiesteroides son esteroides polihidroxilados presentes en invertebrados y plantas. La 20-hidroxiecdisona (20E) es el compuesto biológicamente activo más común y principal de los ecdisteroides. Estudios previos han demostrado efectos anabólicos y metabólicos de 20E en mamíferos. Sin embargo, se desconoce si el 20E tiene un efecto positivo en todos los aspectos del síndrome cardiometabólico. Los objetivos de este estudio fueron investigar el efecto favorable y los posibles mecanismos subyacentes de 20E en un modelo de rata de síndrome cardiometabólico (CMS) inducido por una dieta alta en calorías combinada con privación de hormonas sexuales femeninas. Los métodos 20E (5 mg/kg, 10 mg/kg o 20 mg/kg) o pioglitazona (PIO) (10 mg/kg) se administraron por vía intragástrica a ratas hembra Sprague-Dawley operadas de forma simulada y ratas ovariectomizadas alimentadas con una dieta alta en grasas y alta en fructosa (OHFFD) durante 8 semanas. Se determinaron las características fenotípicas de CMS, incluida la adiposidad central, la presión arterial, el perfil lipídico sérico, la tolerancia a la glucosa, la acción de la insulina sobre la actividad de transporte de glucosa del músculo esquelético y la expresión de proteínas hepáticas. Resultados Algunas características de CMS mejoraron con el tratamiento 20E. Las ratas tratadas con 20E tuvieron menor peso corporal, acumulación de grasa abdominal que las ratas tratadas con control de vehículo sin cambios en la ingesta calórica total y la masa libre de grasa. Las ratas OHFFD mostraron presión arterial alta, pero las ratas tratadas con 20E mantuvieron una presión arterial normal con un nivel más bajo de colesterol de lipoproteínas de baja densidad (LDL). Aunque 20E no mostró ningún efecto positivo en la inducción del transporte de glucosa mediado por insulina en el músculo esquelético de ratas OHFFD, 20E mejoró la homeostasis de la glucosa en todo el cuerpo. El análisis de la expresión de proteínas en hígados de ratas tratadas con 20E reveló un aumento significativo de la expresión de pAkt Ser 473 , pFOXO1 Ser 256, pAMPKα Thr 172 y FGF21. Conclusión 20E el tratamiento puede aliviar el trastorno cardiometabólico causado por una dieta alta en grasas y alta en fructosa y la privación de hormonas sexuales femeninas. En particular, 20E ayuda a mejorar la sensibilidad a la insulina de todo el cuerpo en ratas OHFFD, y los mecanismos que subyacen a este efecto favorable están potencialmente mediados por la activación de AMPK y FGF21. El presente estudio indica que el 20E podría ser una opción terapéutica alternativa para la prevención y alivio del síndrome cardiometabólico.

Files

s12906-020-02936-1.pdf

Files (2.2 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:da68429b9af919d15330f11f747a5657
2.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
20 - Hydroxyecdysone يحسن ضعف التمثيل الغذائي والقلب والأوعية الدموية في الفئران المستأصلة المبيض عالية الدهون وعالية الفركتوز
Translated title (French)
La 20-hydroxyecdysone améliore le dysfonctionnement métabolique et cardiovasculaire chez les rats ovariectomisés nourris à haute teneur en graisses et en fructose
Translated title (Spanish)
20-Hydroxyecdysone mejora la disfunción metabólica y cardiovascular en ratas ovariectomizadas alimentadas con alto contenido de grasa y fructosa

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3022084469
DOI
10.1186/s12906-020-02936-1

Is supplement to
https://openalex.org/W2415454268 (Other)
https://openalex.org/W2407350564 (Other)
https://openalex.org/W2398068415 (Other)
https://openalex.org/W2393570286 (Other)
https://openalex.org/W2386420363 (Other)
https://openalex.org/W2350269907 (Other)
https://openalex.org/W2092787886 (Other)
https://openalex.org/W2075942210 (Other)
https://openalex.org/W2074681696 (Other)
https://openalex.org/W2047473481 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1523055845
  • https://openalex.org/W163516960
  • https://openalex.org/W1940806157
  • https://openalex.org/W1968133228
  • https://openalex.org/W1968488064
  • https://openalex.org/W1978212980
  • https://openalex.org/W1995701711
  • https://openalex.org/W2000730960
  • https://openalex.org/W2004220877
  • https://openalex.org/W2006702634
  • https://openalex.org/W2007979384
  • https://openalex.org/W2019374954
  • https://openalex.org/W2022122839
  • https://openalex.org/W2026644336
  • https://openalex.org/W2029214471
  • https://openalex.org/W2032058270
  • https://openalex.org/W2039305636
  • https://openalex.org/W2040097804
  • https://openalex.org/W2040999865
  • https://openalex.org/W2048156970
  • https://openalex.org/W2048668276
  • https://openalex.org/W2057902197
  • https://openalex.org/W2058365346
  • https://openalex.org/W2060294481
  • https://openalex.org/W2060734624
  • https://openalex.org/W2069042667
  • https://openalex.org/W2070401870
  • https://openalex.org/W2076952444
  • https://openalex.org/W2082930819
  • https://openalex.org/W2084618648
  • https://openalex.org/W2098274784
  • https://openalex.org/W2107130601
  • https://openalex.org/W2123609879
  • https://openalex.org/W2155070507
  • https://openalex.org/W2312983697
  • https://openalex.org/W2345797446
  • https://openalex.org/W2529829375
  • https://openalex.org/W2554921668
  • https://openalex.org/W2745013507
  • https://openalex.org/W2916463536
  • https://openalex.org/W4211150825
  • https://openalex.org/W4237567555
  • https://openalex.org/W53659813