Published March 30, 2019
| Version v1
Publication
Open
The severity of rat liver injury by fructose and high fat depends on the degree of respiratory dysfunction and oxidative stress induced in mitochondria
Creators
- 1. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo
- 2. Mexican Social Security Institute
- 3. Institute for Social Security and Services for State Workers
Description
High fat or fructose induces non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) accompanied of mitochondrial dysfunction and oxidative stress. Controversy remains about whether fructose or fat is more deleterious for NAFLD development. To get more insights about this issue and to determine if the severity of liver disease induced by fructose or fat is related to degree of mitochondrial dysfunction, we compared the effects of diets containing high fat (HF), fructose (Fr) or high fat plus fructose (HF + Fr) on NAFLD development, mitochondrial function, ROS production and lipid peroxidation.Wistar rats were assigned to four groups: Control, fed with standard rodent chow; High fat (HF), supplemented with lard and hydrogenated vegetable oil; Fructose (Fr), supplemented with 25% fructose in the drinking water; High fat plus fructose group (HF + Fr), fed with both HF and Fr diets. Rats were sacrificed after 6 weeks of diets consumption and the liver was excised for histopathological analysis by hematoxylin and eosin staining and for mitochondria isolation. Mitochondrial function was evaluated by measuring both mitochondrial respiration and complex I activity. Lipid peroxidation and ROS production were evaluated in mitochondria by the thiobarbituric acid method and with the fluorescent ROS probe 2,4-H2DCFDA, respectively.Fr group underwent the lower degree of both liver damage and mitochondrial dysfunction that manifested like less than 20% of hepatocytes with microvesicular steatosis and partial decrease in state 3 respiration, respectively. HF group displayed an intermediate degree of damage as it showed 40% of hepatocytes with microvesicular steatosis and diminution of both state 3 respiration and complex I activity. HF + Fr group displayed more severe damage as showed microvesicular steatosis in 60% of hepatocytes and inflammation, while mitochondria exhibited fully inhibited state 3 respiration, impaired complex I activity and increased ROS generation. Exacerbation of mitochondrial lipid peroxidation was observed in both the Fr and HF + Fr groups.Severity of liver injury induced by fructose or fat was related to the degree of dysfunction and oxidative damage in mitochondria. Attention should be paid on the serious effects observed in the HF + Fr group as the typical Western diet is rich in both fat and carbohydrates.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يؤدي ارتفاع الدهون أو الفركتوز إلى الإصابة بمرض الكبد الدهني غير الكحولي (NAFLD) مصحوبًا بخلل وظيفي في الميتوكوندريا والإجهاد التأكسدي. لا يزال الجدل قائماً حول ما إذا كان الفركتوز أو الدهون أكثر ضرراً لتطوير NAFLD. للحصول على مزيد من الأفكار حول هذه المشكلة ولتحديد ما إذا كانت شدة مرض الكبد الناجم عن الفركتوز أو الدهون مرتبطة بدرجة الخلل الوظيفي للميتوكوندريا، قمنا بمقارنة تأثيرات الأنظمة الغذائية التي تحتوي على نسبة عالية من الدهون (HF) أو الفركتوز (Fr) أو نسبة عالية من الدهون بالإضافة إلى الفركتوز (HF + Fr) على تطوير NAFLD، ووظيفة الميتوكوندريا، وإنتاج ROS وبيروكسيد الدهون. تم تعيين فئران الويستار إلى أربع مجموعات: التحكم، التي تتغذى على طعام القوارض القياسية ؛ نسبة عالية من الدهون (HF)، مكملة بشحم الخنزير والزيوت النباتية المهدرجة ؛ الفركتوز (Fr)، مكملة بنسبة 25 ٪ من الفركتوز في مياه الشرب ؛ مجموعة عالية من الدهون بالإضافة إلى الفركتوز (HF + Fr)، تتغذى على كل من حمية HF و Fr. تم التضحية بالفئران بعد 6 أسابيع من استهلاك الوجبات الغذائية وتم استئصال الكبد لتحليل الأنسجة المرضية عن طريق تلطيخ الهيماتوكسيلين واليوزين وعزل الميتوكوندريا. تم تقييم وظيفة الميتوكوندريا من خلال قياس كل من التنفس الميتوكوندريا والنشاط I المعقد. تم تقييم بيروكسيد الدهون وإنتاج ROS في الميتوكوندريا بطريقة حمض الثيوباربيتوريك ومع مسبار ROS الفلوري 2،4 - H2DCFDA، على التوالي. خضعت المجموعة الأولى لدرجة أقل من كل من تلف الكبد والخلل الوظيفي للميتوكوندريا الذي ظهر مثل أقل من 20 ٪ من الخلايا الكبدية مع تنكس دهني دقيق الحويصلات وانخفاض جزئي في التنفس في الحالة 3، على التوالي. أظهرت مجموعة HF درجة متوسطة من الضرر حيث أظهرت 40 ٪ من الخلايا الكبدية مع تنكس دهني دقيق الحويصلات وتناقص في كل من التنفس في الحالة 3 والنشاط المعقد I. أظهرت مجموعة HF + FR أضرارًا أكثر شدة كما أظهرت تنكسًا دهنيًا دقيقًا في 60 ٪ من الخلايا الكبدية والالتهاب، في حين أظهرت الميتوكوندريا حالة مثبطة تمامًا 3 تنفس، ونشاط معقد I ضعيف وزيادة توليد ROS. لوحظ تفاقم بيروكسيد الدهون في الميتوكوندريا في كل من مجموعتي FR و HF + FR. كانت خطورة إصابة الكبد الناجمة عن الفركتوز أو الدهون مرتبطة بدرجة الخلل الوظيفي والتلف التأكسدي في الميتوكوندريا. يجب الانتباه إلى الآثار الخطيرة التي لوحظت في مجموعة HF + Fr حيث أن النظام الغذائي الغربي النموذجي غني بالدهون والكربوهيدرات.Translated Description (French)
Une teneur élevée en matières grasses ou en fructose induit une stéatose hépatique non alcoolique (NAFLD) accompagnée d'un dysfonctionnement mitochondrial et d'un stress oxydatif. La controverse demeure quant à savoir si le fructose ou la graisse est plus délétère pour le développement de la NAFLD. Pour mieux comprendre ce problème et déterminer si la gravité de la maladie hépatique induite par le fructose ou la graisse est liée au degré de dysfonctionnement mitochondrial, nous avons comparé les effets des régimes contenant des graisses élevées (HF), du fructose (Fr) ou des graisses élevées plus fructose (HF + Fr) sur le développement de la NAFLD, la fonction mitochondriale, la production de ROS et la peroxydation lipidique. Les rats Wistar ont été répartis en quatre groupes : les rats témoins, nourris avec des rongeurs standard ; les rats riches en graisses (HF), complétés avec du saindoux et de l'huile végétale hydrogénée ; les rats riches en graisses plus fructose (HF + Fr), nourris avec des régimes HF et Fr. Les rats ont été sacrifiés après 6 semaines de régime et le foie a été excisé pour une analyse histopathologique par coloration à l'hématoxyline et à l'éosine et pour l'isolement des mitochondries. La fonction mitochondriale a été évaluée en mesurant à la fois la respiration mitochondriale et l'activité du complexe I. La peroxydation lipidique et la production de ROS ont été évaluées dans les mitochondries par la méthode de l'acide thiobarbiturique et avec la sonde fluorescente ROS 2,4-H2DCFDA, respectivement. Le groupe fer a subi le plus faible degré de lésions hépatiques et de dysfonctionnement mitochondrial qui s'est manifesté comme moins de 20% des hépatocytes avec une stéatose microvésiculaire et une diminution partielle de la respiration de l'état 3, respectivement. Le groupe HF présentait un degré intermédiaire de dommages car il présentait 40% des hépatocytes avec une stéatose microvésiculaire et une diminution de la respiration de l'état 3 et de l'activité du complexe I. Le groupe HF + Fr présentait des dommages plus graves, comme le montrait la stéatose microvésiculaire dans 60 % des hépatocytes et l'inflammation, tandis que les mitochondries présentaient une respiration complètement inhibée de l'état 3, une altération de l'activité du complexe I et une augmentation de la génération de ROS. Une exacerbation de la peroxydation lipidique mitochondriale a été observée dans les groupes Fr et HF + Fr. La sévérité des lésions hépatiques induites par le fructose ou la graisse était liée au degré de dysfonctionnement et aux dommages oxydatifs dans les mitochondries. Il convient de prêter attention aux effets graves observés dans le groupe HF + Fr car le régime occidental typique est riche en graisses et en glucides.Translated Description (Spanish)
El alto contenido de grasa o fructosa induce la enfermedad del hígado graso no alcohólico (EHGNA) acompañada de disfunción mitocondrial y estrés oxidativo. Sigue habiendo controversia sobre si la fructosa o la grasa son más perjudiciales para el desarrollo de NAFLD. Para obtener más información sobre este tema y determinar si la gravedad de la enfermedad hepática inducida por la fructosa o la grasa está relacionada con el grado de disfunción mitocondrial, comparamos los efectos de las dietas que contienen alto contenido de grasa (HF), fructosa (Fr) o alto contenido de grasa más fructosa (HF + Fr) en el desarrollo de NAFLD, la función mitocondrial, la producción de ROS y la peroxidación de lípidos. Las ratas Wistar se asignaron a cuatro grupos: control, alimentadas con comida estándar para roedores; alto contenido de grasa (HF), complementado con manteca de cerdo y aceite vegetal hidrogenado; fructosa (Fr), complementada con 25% de fructosa en el agua potable; grupo alto en grasa más fructosa (HF + Fr), alimentado con dietas HF y Fr. Las ratas se sacrificaron después de 6 semanas de consumo de dietas y se extirpó el hígado para el análisis histopatológico mediante tinción con hematoxilina y eosina y para el aislamiento de mitocondrias. La función mitocondrial se evaluó midiendo tanto la respiración mitocondrial como la actividad del complejo I. La peroxidación lipídica y la producción de ROS se evaluaron en las mitocondrias mediante el método del ácido tiobarbitúrico y con la sonda fluorescente ROS 2,4-H2DCFDA, respectivamente. El grupo Fr experimentó el menor grado de daño hepático y disfunción mitocondrial que se manifestó como menos del 20% de los hepatocitos con esteatosis microvesicular y disminución parcial en el estado 3 de la respiración, respectivamente. El grupo de IC mostró un grado intermedio de daño, ya que mostró un 40% de hepatocitos con esteatosis microvesicular y disminución tanto de la respiración en estado 3 como de la actividad del complejo I. El grupo HF + Fr mostró un daño más grave, ya que mostró esteatosis microvesicular en el 60% de los hepatocitos e inflamación, mientras que las mitocondrias mostraron una respiración completamente inhibida en el estado 3, una actividad alterada del complejo I y una mayor generación de ROS. La exacerbación de la peroxidación lipídica mitocondrial se observó en los grupos Fr y HF + Fr. La gravedad de la lesión hepática inducida por fructosa o grasa se relacionó con el grado de disfunción y daño oxidativo en las mitocondrias. Se debe prestar atención a los efectos graves observados en el grupo HF + Fr, ya que la dieta occidental típica es rica tanto en grasas como en carbohidratos.Files
s12944-019-1024-5.pdf
Files
(1.5 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:5d0d999530f7e0f8e768a1eaa0ca6e15
|
1.5 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تعتمد شدة إصابة كبد الفئران بالفركتوز والدهون العالية على درجة ضعف الجهاز التنفسي والإجهاد التأكسدي الناجم عن الميتوكوندريا
- Translated title (French)
- La gravité des lésions hépatiques chez le rat par le fructose et une teneur élevée en graisses dépend du degré de dysfonctionnement respiratoire et de stress oxydatif induit dans les mitochondries
- Translated title (Spanish)
- La gravedad de la lesión hepática de rata por fructosa y alto contenido de grasa depende del grado de disfunción respiratoria y estrés oxidativo inducido en las mitocondrias
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2937558842
- DOI
- 10.1186/s12944-019-1024-5
References
- https://openalex.org/W1589739828
- https://openalex.org/W1590457525
- https://openalex.org/W1831301545
- https://openalex.org/W1844287957
- https://openalex.org/W1967972402
- https://openalex.org/W1968910377
- https://openalex.org/W1975042222
- https://openalex.org/W1975520699
- https://openalex.org/W1993266217
- https://openalex.org/W1994261934
- https://openalex.org/W1997757821
- https://openalex.org/W2000511685
- https://openalex.org/W2002349285
- https://openalex.org/W2022967992
- https://openalex.org/W2031201780
- https://openalex.org/W2036097574
- https://openalex.org/W2041572943
- https://openalex.org/W2046770965
- https://openalex.org/W2049709810
- https://openalex.org/W2051987387
- https://openalex.org/W2052701666
- https://openalex.org/W2058383228
- https://openalex.org/W2065612971
- https://openalex.org/W2075309038
- https://openalex.org/W2081150234
- https://openalex.org/W2084589154
- https://openalex.org/W2087236426
- https://openalex.org/W2090684431
- https://openalex.org/W2097099550
- https://openalex.org/W2101530263
- https://openalex.org/W2106061083
- https://openalex.org/W2107572553
- https://openalex.org/W2118613904
- https://openalex.org/W2119960010
- https://openalex.org/W2122341467
- https://openalex.org/W2140699761
- https://openalex.org/W2155888791
- https://openalex.org/W2156472431
- https://openalex.org/W2159583302
- https://openalex.org/W2163382179
- https://openalex.org/W2193179560
- https://openalex.org/W2210043186
- https://openalex.org/W2411219231
- https://openalex.org/W2582959519
- https://openalex.org/W2734696975
- https://openalex.org/W2767902257
- https://openalex.org/W2772313308