Advances in Clinical and Experimental Medicine

Title abbreviation: Adv Clin Exp Med
JCR Impact Factor (IF) – 2.1 (5-Year IF – 2.0)
Journal Citation Indicator (JCI) (2023) – 0.4
Scopus CiteScore – 3.7 (CiteScore Tracker 3.8)
Index Copernicus  – 171.00; MNiSW – 70 pts

ISSN 1899–5276 (print)
ISSN 2451-2680 (online)
Periodicity – monthly

Download original text (EN)

Advances in Clinical and Experimental Medicine

2011, vol. 20, nr 6, November-December, p. 667–676

Publication type: original article

Language: English

The Effect of Acute Experimental Nephrotoxicity on the Progression of Metabolic and Cardiovascular Abnormalities in a Rat Model of Saturated Free Fatty Acid-Induced Metabolic Syndrome

Wpływ ostrej doświadczalnej nefrotoksyczności na rozwój zaburzeń metabolicznych i układu krążenia w modelu szczurzym zespołu metabolicznego wywołanego przez nasycone wolne kwasy tłuszczowe

Zaid O. Ibraheem1,, Munavvar A. Sattar1,, Nor A. Abdullah2,, Mohammed H. Abdulla1,, Hassaan A. Rathore1,, Tan Y. Chia1,, Fiaz Uldin1,, Edward J. Johns3,

1 School of Pharmaceutical Sciences, Universiti Sains Malaysia, Penang, Malaysia

2 Department of Pharmacology, Faculty of Medicine, Universiti Malaya, Kuala Lumpur, Malaysia

3 Department of Physiology, Aras Windle, University College Cork, Ireland

Abstract

Background. Metabolic syndrome is a constellation of biomedical disorders characterized by glucose intolerance, hyperlipidemia and hypertension.
Objectives. The study evaluates the impact of acute experimental gentamin-induced nephrotoxicity on the metabolic and cardiovascular parameters in a rat model of metabolic syndrome induced by saturated free fatty acids (SAFFAs).
Material and Methods. Sprague-Dawley rats weighing 200 gm were divided into four groups. The control group was fed with standard rodent chow for 8 weeks; Group H was fed an experimental ad libitum high-fat for the same period; Group HG was fed the same diet as Group H, and was injected intraperitoneally with 80 mg/kg/day of gentamicin during the last 24 days of the feeding period; Group G was fed standard rodent chow and injected with gentamicin as described above. Oral-glucose-tolerance-tests (OGTT) and lipid profiles were performed to assess metabolic function. Serum creatinine and absolute excretion of sodium were measured to assess renal function. At the end, the rats underwent a surgical procedure to measure arterial pressure and arterial stiffness.
Results. Glucose intolerance, hyperlipidemia, hypertension and higher stiffness were observed in Group H. In Group HG, co-administration of gentamicin along with the high-fat diet deteriorated glucose tolerance without having a high impact on the lipid profile. Arterial pressure was reduced while the stiffness remained comparable to that of group H. Greater nephrotoxicity was observed in renal failure rats fed with the high-fat diet.
Conclusion. Gentamicin did not have a strong impact on the progression of SAFFA-induced metabolic and cardiovascular abnormalities. However, the high-fat diet along with gentamicin worsened nephrotoxicity.

Streszczenie

Wprowadzenie. Zespół metaboliczny jest zbiorem biomedycznych zaburzeń charakteryzujących się nietolerancją glukozy, hiperlipidemią i nadciśnieniem.
Cel pracy. W badaniu oceniono wpływ ostrej doświadczalnej nefrotoksyczności wywołanej przez gentamycynę na wskaźniki metaboliczne i układu krążenia w modelu szczurzym zespołu metabolicznego wywołanego przez nasycone wolne kwasy tłuszczowe (SAFFAs).
Materiał i metody. Szczury szczepu Sprague-Dawley o wadze 200 g podzielono na cztery grupy. Grupie kontrolnej podawano standardowy pokarm dla gryzoni przez 8 tygodni, w grupie H wprowadzono doświadczalny pokarm ad libitum o dużej zawartości tłuszczu w tym samym czasie; grupa HG była karmiona tym samym pokarmem co grupa H. Szczurom z grupy HG wstrzykiwano dootrzewnowo gentamycynę w dawce 80 mg/kg/dzień przez ostatnie 24 dni okresu karmienia. Grupie G podawano standardowy pokarm dla gryzoni i zastrzyk gentamycyny, jak opisano powyżej. Aby ocenić funkcje metaboliczne, przeprowadzono doustny test tolerancji glukozy i ocenę profilu lipidowego. Stężenie kreatyniny w surowicy i bezwzględne wydalanie sodu zmierzono w celu oceny czynności nerek. Na koniec szczury poddano zabiegowi chirurgicznemu, aby zmierzyć ciśnienie tętnicze i sztywność tętnic.
Wyniki. W grupie H zaobserwowano nietolerancję glukozy, hiperlipidemię, nadciśnienie tętnicze i większą sztywność naczyń. W grupie HG jednoczesne podawanie gentamycyny wraz z wysokotłuszczową dietą pogorszyło tolerancję glukozy, ale nie miało dużego wpływu na profil lipidowy. Ciśnienie tętnicze zmniejszyło się, a sztywność pozostała porównywalna z grupą H. Większą nefrotoksyczność zaobserwowano u szczurów z niewydolnością nerek karmionych dietą o dużej zawartości tłuszczu.
Wnioski. Gentamycyna nie miała silnego wpływu na rozwój zaburzeń metabolicznych i krążenia wywołanych przez nasycone wolne kwasy tłuszczowe. Dieta z dużą zawartością tłuszczu wraz z gentamycyną pogłębiła nefrotoksyczność.

Key words

nephrotoxicity, metabolic syndrome, glucose intolerance, creatinine clearance, arterial stiffness

Słowa kluczowe

uszkodzenie nerek, zespół metaboliczny, nietolerancja glukozy, klirens kreatyniny, sztywność tętnic

References (24)

  1. Greg C, Stephens S, Peter A, Keren O: More severe impairement of oral than intravenous glucose tolerance in rats after eating a high fat diet. J Nutr 2009, 115, 1471–1476.
  2. Mingut-Leciercoq MP, Tulken PM: Aminoglycosides: Nephrotoxicity. Antimicrob Agents Chemother 1999, 43, 1003–1012.
  3. Abdel-Gayoum AA, Ali BH, Ghawarsha K, Bashir AA: Plasma lipid profile in rats with gentamicin-induced nephrotoxicity. Hum Exp Toxicol 1993, 12, 371–375.
  4. Humphrey JD: Mechanisms of Arterial Remodeling in Hypertension: Coupled Roles of Wall Shear and Intramural Stress. Hypertension 2008, 52, 195–200.
  5. Beher T, Baker D: Inhibition of cholesterol biosynthesis by cholic acid. Am J Physiol 1959, 197, 1339–1340.
  6. Arifulislam MA, Rafiqulislam K: Oral glucose tolerance test (OGTT) in normal control and glucose induced hyperglycemic rats with coccinia cordifolial and catharanthus roseus L. Pakistan J Pharm Sci 2009, 22, 402–404.
  7. Emmanuel MH, Dominique L, Fredrique T, Paul V, Jean R: Aortic stiffness and pulse pressure amplification in Wister-Kyota and spontaneously hypertensive rats. Am J Physiol Heart Circulation Physiol 2007, 292, 2506–2512.
  8. Arner P: Not all fat is alike. Lancet 1998, 351, 1301–1302.
  9. Manco M, Greco A, Capristo E, Gniuli D, De Gaeano A, Gasbarrini G: Insulin resistance directly correlates with increased saturated fatty acids in skeletal muscle triglycerides. Metabolism 2000, 49, 220–224.
  10. Rutter GA: Insulin Secretion: Fatty Acid Signalling via Serpentine Receptors. Curr Biol 2003, 13, R403–R405.
  11. Marangou AG, Weber KM, Boston RC, Aitken PM, Heggie JC, Kirsner RL, Best JD, Alford FP: Metabolic consequences of prolonged hyperinsulinemia in humans. Evidence for induction of insulin insensitivity. Diabetes 1986, 35, 1383–1389.
  12. Pinghan Y, Yan L, Bing H, Wei Z, Fei X: Effects of different free fatty acids on insulin resistance in rats. Hepatobiliary Pancreat Dis Int 2008, 7, 91–95.
  13. Kennedy A, Martinez K, Chuang C, Lapoint K, Macintosh M: Saturated Fatty Acid-Mediated Inflammation and Insulin Resistance in Adipose Tissue: Mechanisms of Action and Implications. J Nutr 2009, 139, 1–4.
  14. Guilherm A, Vibrasius J, Puri V, Czech M: Adipocyte dysfunctions linking obesity to insulin resistance and type 2 diabetes. Nat Rev Mol Cell Biol 2008, 9, 367–377.
  15. Shihang K, Inouye K, Tzameli I, Yin H, Flier J: TLR4 links innate immunity and fatty acids induced insulin resistance. J Clin Invest 2006, 116, 3015–3025.
  16. Morris M, Velkoska E, Cole T: Central and peripheral contributions to obesity-associated hypertension: impact of early over nourishment. Exp Physiol 2005, 90, 697–702.
  17. Absher P, Schneider J, Baldor L, Russell J, Sobel B: The retardation of vasculopathy induced by attenuation of insulin resistance in the corpulent JCR:LA-cp rat is reflected by decreased vascular smooth muscle cell proliferation in vivo. Atherosclerosis [e-journal] 1999, 143, 245–251, Abstract only. Available through: PubMed database.
  18. Herlitz H, Widgren B€, Urbanavicius V, Attivall S, Persson B: Stimulatory effect of insulin on tubular sodium reabsorption in normotensive subjects with a positive family history of hypertension. Nephrol Dial Transplant 1996, 11, 47–54.
  19. Faria A, Ribiro F, Gouveia S, Zanella M: Impact of visceral fat on blood pressure and insulin sensitivity in hypertensive obese women. Obesity 2002, 10, 1203–1206.
  20. Song J, Hu X, Shi M, Knepper M, Ecelbarger C: Effects of dietary fat, NaCl, and fructose on renal sodium and water transporter abundances and systemic blood pressure. Am J Physiol Renal Physiol 2004, 287, F1204–F1212.
  21. Cheung W, Yu P, Little B, Cone D, Marks D, Mak R: Anorexia and Cachexia in Renal Failure. Is Leptin the Culprit?: Role of Leptin and Melanocortin Signaling in Uremia-Associated Cachexia. J Am Soc Nephrol 2005, 16, 2245–2250.
  22. Duivenvoorden R, Vanbavel E, Groot EDE, Stroes E, Disselhorst J, Huttien B, Lameris J, Kastelin J, Nederveen A: Endothelial Shear Stress: A Critical Determinant of Arterial Remodeling and Arterial Stiffness in Humans. A Carotid 3.0 Tesla MRI Study. Circ Cardiovasc Imaging 2010, 3, 578–585.
  23. Oseli S, Price D, Lafeel L, Lansang M, Hollenberg N: Effect of Angiotensin II Antagonist Eprosartan on Hyperglycemia-Induced Activation of Intrarenal Renin-Angiotensin System in Healthy Humans. Hypertension 2000, 36, 122–126.
  24. Carmel M, Cederbuan A, Nieto N: High-fat diet leads to the progression of non-alcoholic fatty liver disease in obese rats. FASEB J 2005, 19, 136–138.
© Wroclaw Medical University