cardiotomskСибирский журнал клинической и экспериментальной медициныSiberian Journal of Clinical and Experimental Medicine2713-29272713-265XTSU publishing10.29001/2073-8552-2023-38-1-126-132cardiotomsk-1721Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ. Патологическая физиологияEXPERIMENTAL INVESTIGATIONS. Pathological physiologyВлияние высокоуглеводной высокожировой диеты на морфологию печени у молодых и старых крысEffects of a high-carbohydrate high-fat diet on liver morphology in young and old ratsМустафинаЛ. Р.MustafinaL. R.

Мустафина Лилия Рамильевна - доктор медицинских наук, доцент, профессор кафедры гистологии, эмбриологии и цитологии.

634050, Томск, Московский тракт, 2

Liliia R. Mustafina - Dr. Sci. (Med.), Associate  Professor,  Professor, Department of Histology, Embryology, and Cytology, Siberian State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation.

2, Moskovsky tract, Tomsk, 634050

lrmustafina@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9876-6957ЛогвиновС. В.LogvinovS. V.

Логвинов  Сергей Валентинович - доктор медицинских наук, профессор,  заведующий кафедрой гистологии, эмбриологии и цитологии, СибГМУ МЗ РФ; старший научный сотрудник, лаборатория экспериментальной кардиологии, НИИ кардиологии,  Томский НИМЦ РАН.

634050, Томск, Московский тракт, 2; 634012, Томск, ул. Киевская, 111а

Sergey V. Logvinov - Dr. Sci. (Med.), Professor, Head of the Department of Histology, Embryology, and Cytology, Siberian State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation; Senior Research Scientist, Laboratory of Experimental Cardiology, Cardiology Research Institute, Tomsk National Research Medical Center, Russian Academy of Sciences.

2, Moskovsky tract, Tomsk, 634050; 111a, Kievskaya str., Tomsk, 634012

s_logvinov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3540-027XБогдановаЛ. И.BogdanovaL. I.

Богданова Лилия Игоревна - студент 4-го курса, лечебный факультет.

634050, Томск, Московский тракт, 2

Liliya I. Bogdanova - 4th year student, Medical Faculty, Siberian State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation.

2, Moskovsky tract, Tomsk, 634050

liybogdanovaa@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-9603-822XКурбатовБ. К.KurbatovB. K.

Курбатов Борис Константинович - младший научный сотрудник, лаборатория экспериментальной кардиологии.

634012, Томск, ул. Киевская, 111а

Boris K. Kurbatov - Junior Research Scientist, Laboratory of Experimental Cardiology, Cardiology Research Institute, Tomsk National Research Medical Center, Russian Academy of Sciences.

111a, Kievskaya str., Tomsk, 634012

bobersanker@gmail.comСибирский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияSiberian State Medical University of the Ministry of Health of the Russian FederationRussian FederationСибирский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения Российской Федерации; Научно-исследовательский институт кардиологии, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наукРоссияSiberian State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation; Cardiology Research Institute, Tomsk National Research Medical Center, Russian Academy of SciencesRussian FederationНаучно-исследовательский институт кардиологии, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наукРоссияCardiology Research Institute, Tomsk National Research Medical Center, Russian Academy of SciencesRussian Federation202309042023381126132Copyright © Мустафина Л.Р., Логвинов С.В., Богданова Л.И., Курбатов Б.К., 20232023Мустафина Л.Р., Логвинов С.В., Богданова Л.И., Курбатов Б.К.Mustafina L.R., Logvinov S.V., Bogdanova L.I., Kurbatov B.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.sibjcem.ru/jour/article/view/1721

Печень является сложным метаболическим органом, который посредством регуляции энергетического обмена обеспечивает поддержание гомеостаза всего организма.

Цель исследования

Цель исследования: установить морфологические изменения гепатоцитов и экспрессию фактора роста эндотелия сосудов при высокоуглеводной высокожировой диете (ВУВЖД) в зависимости от возраста.

Материал и методы

Материал и методы. Проведено гистологическое исследование печени в четырех группах крыс-самцов линии Вистар: группа 1 – 5-месячные животные, содержавшиеся на стандартном рационе; группа 2 – 5-месячные, содержавшиеся на ВУВЖД в течение 90 сут (с 2-месячного возраста); группа 3 – 18-месячные, содержавшиеся на стандартном рационе; группа 4 – 18-месячные, содержавшиеся на ВУВЖД в течение 90 сут (с 15-месячного возраста). С помощью морфометрических методов определяли удельные объемы (%) неизмененных и двуядерных гепатоцитов, синусоидных капилляров, воспалительных инфильтратов и очагов фиброза в печени. Иммуногистохимическим методом оценивали экспрессию VEGF в эндотелиальных клетках и в гепатоцитах. Ферментативным колориметрическим методом в сыворотке крови и в печени определяли концентрацию холестерина и триглицеридов.

Результаты

Результаты. Морфологическое исследование выявило значительное расширение синусоидных капилляров в группах 2 и 4. Статистически значимое увеличение удельных объемов гепатоцитов с вакуолярными включениями, двуядерных гепатоцитов, фиброзных очагов и мелких воспалительных инфильтратов было установлено в группе 4. Экспрессия VEGF  возрастала в гепатоцитах групп 2 и 4. Биохимическое исследование выявило увеличение концентрации триглицеридов в печени крыс группы 4. Таким образом, ВУВЖД, несмотря на выраженные признаки регенерации, усугубляла возрастные изменения в печени старых крыс.

 

 

The liver is a complex metabolic organ that, through the regulation of energy metabolism, maintains the homeostasis of the whole organism.

Aim

Aim: To establish the morphological changes in hepatocytes and the expression of endothelial vascular factor in a high-carbohydrate high-fat diet (HCHFD) depending on age.

Material and Methods

Material and Methods. A histological study of the liver was carried out in four groups of male Wistar rats: 1st group – 5-month-old animals on a standard diet; 2nd  group – 5-month-old animals on HCHFD for 90 days (from 2 months of age); 3rd  group – 18-month-old animals on a standard diet; 4th  group – 18-month-old animals on HCHFD for 90 days (from 15 months of age). Using morphometric methods, the specific volumes (%) of unchanged and binuclear hepatocytes, sinusoidal capillaries, inflammatory infiltrates, and foci of fibrosis in the liver were determined. The expression of vascular endothelial growth factor (VEGF) in endothelial cells and hepatocytes was evaluated by immunohistochemical method. The concentration of cholesterol and triglycerides was determined by the enzymatic colorimetric method in the blood serum and in the liver.

Results

Results. A morphological study revealed a significant expansion of sinusoidal capillaries in groups 2 and 4. A statistically significant increase in the specific volume of hepatocytes with vacuolar inclusions, binuclear hepatocytes, fibrous foci and small inflammatory infiltrates was detected in the 4th  group. VEGF expression increased in hepatocytes of groups 2 and 4. Biochemical study found an increase in the concentration of triglycerides in the rats’ liver of the 4th  group. Thus, HCHFD, despite the pronounced signs of regeneration, increased age-related changes in the liver of old rats.

возрастные изменения печенивысокоуглеводная высокожировая диетаэндотелиальный сосудистый факторнеалкогольная жировая болезнь печениage-related changes in the liverhigh-carbohydrate high-fat dietendothelial vascular growth factornon-alcoholic fatty liver diseaseReferencesTapsell L.C., Neale E.P., Satija A., Hu F.B. Foods, Nutrients, and dietary patterns: interconnections and implications for dietary guidelines. Adv. Nutr. 2016;7(3):445–454. DOI: 10.3945/an.115.011718.Tapsell L.C., Neale E.P., Satija A., Hu F.B. Foods, Nutrients, and dietary patterns: interconnections and implications for dietary guidelines. Adv. Nutr. 2016;7(3):445–454. DOI: 10.3945/an.115.011718.GBD 2017 Diet Collaborators. Health effects of dietary risks in 195 countries, 1990–2017: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2017. Lancet. 2019;393(10184):1958–1972. DOI: 10.1016/S0140-6736(19)30041-8.GBD 2017 Diet Collaborators. Health effects of dietary risks in 195 countries, 1990–2017: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2017. Lancet. 2019;393(10184):1958–1972. DOI: 10.1016/S0140-6736(19)30041-8.Elizabeth L., Machado P., Zinöcker M., Baker P., Lawrence M. Ultra-processed foods and health outcomes: A narrative review. Nutrients. 2020;12(7):1955. DOI: 10.3390/nu12071955.Elizabeth L., Machado P., Zinöcker M., Baker P., Lawrence M. Ultra-processed foods and health outcomes: A narrative review. Nutrients. 2020;12(7):1955. DOI: 10.3390/nu12071955.Hunt N.J., Kang S.W.S., Lockwood G.P., Le Couteur D.G., Cogger V.C. Hallmarks of aging in the liver. Comput. Struct. Biotechnol. J. 2019;17:1151–1161. DOI: 10.1016/j.csbj.2019.07.021.Hunt N.J., Kang S.W.S., Lockwood G.P., Le Couteur D.G., Cogger V.C. Hallmarks of aging in the liver. Comput. Struct. Biotechnol. J. 2019;17:1151–1161. DOI: 10.1016/j.csbj.2019.07.021.Drożdż K., Nabrdalik K., Hajzler W., Kwiendacz H., Gumprecht J., Lip G.Y.H. Metabolic-associated fatty liver disease (MAFLD), diabetes, and cardiovascular disease: associations with fructose metabolism and gut microbiota. Nutrients. 2021;14(1):103. DOI: 10.3390/nu14010103.Drożdż K., Nabrdalik K., Hajzler W., Kwiendacz H., Gumprecht J., Lip G.Y.H. Metabolic-associated fatty liver disease (MAFLD), diabetes, and cardiovascular disease: associations with fructose metabolism and gut microbiota. Nutrients. 2021;14(1):103. DOI: 10.3390/nu14010103.Ipsen D.H., Lykkesfeldt J., Tveden-Nyborg P. Molecular mechanisms of hepatic lipid accumulation in non-alcoholic fatty liver disease. Cell. Mol. Life Sci. 2018;75(18):3313–3327. DOI: 10.1007/s00018-018-2860-6.Ipsen D.H., Lykkesfeldt J., Tveden-Nyborg P. Molecular mechanisms of hepatic lipid accumulation in non-alcoholic fatty liver disease. Cell. Mol. Life Sci. 2018;75(18):3313–3327. DOI: 10.1007/s00018-018-2860-6.Vlad M., Ionescu N., Ispas A.T., Giuvărăşteanu I., Ungureanu E., Stoica C. Morphological changes during acute experimental short-term hyperthermia. Rom. J. Morphol. Embryol. 2010;51(4):739–744.Vlad M., Ionescu N., Ispas A.T., Giuvărăşteanu I., Ungureanu E., Stoica C. Morphological changes during acute experimental short-term hyperthermia. Rom. J. Morphol. Embryol. 2010;51(4):739–744.Maeso-Díaz R., Ortega-Ribera M., Fernández-Iglesias A., Hide D., Muñoz L., Hessheimer A.J. et al. Effects of aging on liver microcirculatory function and sinusoidal phenotype. Aging Cell. 2018;17(6):e12829. DOI: 10.1111/acel.12829.Maeso-Díaz R., Ortega-Ribera M., Fernández-Iglesias A., Hide D., Muñoz L., Hessheimer A.J. et al. Effects of aging on liver microcirculatory function and sinusoidal phenotype. Aging Cell. 2018;17(6):e12829. DOI: 10.1111/acel.12829.Miyaoka Y., Ebato K., Kato H., Arakawa S., Shimizu S., Miyajima A. Hypertrophy and unconventional cell division of hepatocytes underlie liver regeneration. Curr. Biol. 2012;22(13):1166–1175. DOI: 10.1016/j.cub.2012.05.016.Miyaoka Y., Ebato K., Kato H., Arakawa S., Shimizu S., Miyajima A. Hypertrophy and unconventional cell division of hepatocytes underlie liver regeneration. Curr. Biol. 2012;22(13):1166–1175. DOI: 10.1016/j.cub.2012.05.016.Cai J., Hu M., Chen Z., Ling Z. The roles and mechanisms of hypoxia in liver fibrosis. J. Transl. Med. 2021;19(1):186. DOI: 10.1186/s12967-021-02854-x.Cai J., Hu M., Chen Z., Ling Z. The roles and mechanisms of hypoxia in liver fibrosis. J. Transl. Med. 2021;19(1):186. DOI: 10.1186/s12967-021-02854-x.Le Couteur D.G., Lakatta E.G. A vascular theory of aging. J. Gerontol. A Biol. Sci. Med. Sci. 2010;65(10):1025–1027. DOI: 10.1093/gerona/glq135.Le Couteur D.G., Lakatta E.G. A vascular theory of aging. J. Gerontol. A Biol. Sci. Med. Sci. 2010;65(10):1025–1027. DOI: 10.1093/gerona/glq135.Wang W.L., Zheng X.L., Li Q.S., Liu W.Y., Hu L.S., Sha H.C. et al. The effect of aging on VEGF/VEGFR2 signal pathway genes expression in rat liver sinusoidal endothelial cell. Mol. Cell. Biochem. 2021;476(1):269–277. DOI: 10.1007/s11010-020-03903-7.Wang W.L., Zheng X.L., Li Q.S., Liu W.Y., Hu L.S., Sha H.C. et al. The effect of aging on VEGF/VEGFR2 signal pathway genes expression in rat liver sinusoidal endothelial cell. Mol. Cell. Biochem. 2021;476(1):269–277. DOI: 10.1007/s11010-020-03903-7.Cheluvappa R., Hilmer S.N., Kwun S.Y., Jamieson H.A., O’Reilly J.N., Muller M. et al. The effect of old age on liver oxygenation and the hepatic expression of VEGF and VEGFR2. Exp. Gerontol. 2007;42(10):1012–1019. DOI: 10.1016/j.exger.2007.06.001.Cheluvappa R., Hilmer S.N., Kwun S.Y., Jamieson H.A., O’Reilly J.N., Muller M. et al. The effect of old age on liver oxygenation and the hepatic expression of VEGF and VEGFR2. Exp. Gerontol. 2007;42(10):1012–1019. DOI: 10.1016/j.exger.2007.06.001.Mariotti V., Fiorotto R., Cadamuro M., Fabris L., Strazzabosco M. New insights on the role of vascular endothelial growth factor in biliary pathophysiology. JHEP Rep. 2021;3(3):100251. DOI: 10.1016/j.jhepr.2021.100251.Mariotti V., Fiorotto R., Cadamuro M., Fabris L., Strazzabosco M. New insights on the role of vascular endothelial growth factor in biliary pathophysiology. JHEP Rep. 2021;3(3):100251. DOI: 10.1016/j.jhepr.2021.100251.Adas G., Koc B., Adas M., Duruksu G., Subasi C., Kemik O. et al. Effects of mesenchymal stem cells and VEGF on liver regeneration following major resection. Langenbecks Arch. Surg. 2016;401(5):725–740. DOI: 10.1007/s00423-016-1380-9.Adas G., Koc B., Adas M., Duruksu G., Subasi C., Kemik O. et al. Effects of mesenchymal stem cells and VEGF on liver regeneration following major resection. Langenbecks Arch. Surg. 2016;401(5):725–740. DOI: 10.1007/s00423-016-1380-9.Kambakamba P., Linecker M., Schneider M., Kron P., Limani P., Tschuor C. et al. Novel benefits of remote ischemic preconditioning through VEGF-dependent protection from resection-induced liver failure in the mouse. Ann. Surg. 2018;268(5):885–893. DOI: 10.1097/SLA.0000000000002891.Kambakamba P., Linecker M., Schneider M., Kron P., Limani P., Tschuor C. et al. Novel benefits of remote ischemic preconditioning through VEGF-dependent protection from resection-induced liver failure in the mouse. Ann. Surg. 2018;268(5):885–893. DOI: 10.1097/SLA.0000000000002891.Lee A.R., Baek S.M., Lee S.W., Kim T.U., Han J.E., Bae S. et al. Nuclear VEGFR-2 expression of hepatocytes is involved in hepatocyte proliferation and liver regeneration during chronic liver injury. In Vivo. 2021;35(3):1473–1483. DOI: 10.21873/invivo.12400.Lee A.R., Baek S.M., Lee S.W., Kim T.U., Han J.E., Bae S. et al. Nuclear VEGFR-2 expression of hepatocytes is involved in hepatocyte proliferation and liver regeneration during chronic liver injury. In Vivo. 2021;35(3):1473–1483. DOI: 10.21873/invivo.12400.Wang P., Lu Z., He M., Shi B., Lei X., Shan A. The effects of endoplasmic-reticulum-resident selenoproteins in a nonalcoholic fatty liver disease pig model induced by a high-fat diet. Nutrients. 2020;12(3):692. DOI: 10.3390/nu12030692.Wang P., Lu Z., He M., Shi B., Lei X., Shan A. The effects of endoplasmic-reticulum-resident selenoproteins in a nonalcoholic fatty liver disease pig model induced by a high-fat diet. Nutrients. 2020;12(3):692. DOI: 10.3390/nu12030692.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.