Javascript ist derzeit in Ihrem Browser deaktiviert.Mehrere Funktionen dieser Website funktionieren nicht, wenn Javascript deaktiviert ist.freier Zugang zu wissenschaftlicher und medizinischer ForschungPeer-reviewte wissenschaftliche und medizinische Open-Access-Zeitschriften.Dove Medical Press ist Mitglied des OAI.Massennachdrucke für die pharmazeutische Industrie.Wir bieten unseren Autoren echte Vorteile, einschließlich einer beschleunigten Bearbeitung von Papieren.Registrieren Sie Ihre spezifischen Daten und spezifischen Arzneimittel von Interesse und wir gleichen die von Ihnen bereitgestellten Informationen mit Artikeln aus unserer umfangreichen Datenbank ab und senden Ihnen umgehend PDF-Kopien per E-Mail zu.Zurück zu Zeitschriften » Wirkstoffdesign, -entwicklung und -therapie » Band 16Autoren Ren Q, Chen S, Chen X, Niu S, Yue L, Pan X, Li Z, Chen XVeröffentlicht am 25. Oktober 2022 Band 2022:16 Seiten 3723—3735DOI https://doi.org/10.2147/DDDT.S381546Begutachtung durch einmaliges anonymes Peer-ReviewHerausgeber, der die Veröffentlichung genehmigt hat: Dr. Anastasios LymperopoulosQingjuan Ren,1,2 Shuchun Chen,1,3 Xing Chen,1 Shu Niu,4 Lin Yue,5 Xiaoyu Pan,1 Zelin Li,1 Xiaoyi Chen1 1Abteilung für Innere Medizin, Medizinische Universität Hebei, Shijiazhuang, 050000, Volksrepublik China;2Department of Geriatrics, Shijiazhuang People's Hospital, Shijiazhuang, 050000, Volksrepublik China;3Abteilung für Endokrinologie, Hebei General Hospital, Shijiazhuang, 050000, Volksrepublik China;4Abteilung für Endokrinologie, Volkskrankenhaus Shijiazhuang, Shijiazhuang, 050000, Volksrepublik China;5Department of Endocrinology, The Third Hospital of Shijiazhuang, Shijiazhuang, 050000, Volksrepublik China Korrespondenz: Shuchun Chen, Department of Endocrinology, Hebei General Hospital, No. 348, Heping West Road, Shijiazhuang, 050000, Volksrepublik China, Tel + 86-13833166283, E-Mail [email protected] Zweck: Diese Studie zielte darauf ab, die Wirkung von Semaglutid auf die Skelettmuskulatur und ihre Metabolomik zu untersuchen.Methoden: Insgesamt 18 männliche C57BL/6-Mäuse wurden nach dem Zufallsprinzip in eine normale Kontrollgruppe (NC), eine Gruppe mit fettreicher Ernährung (HFD) und eine Gruppe mit HFD + Semaglutid eingeteilt und erhielten eine Standarddiät, eine HFD-Diät, eine HFD-Diät plus Semaglutid, beziehungsweise.Das Körpergewicht, Gastrocnemius-Gewicht, Serumlipid, Blutzucker und Entzündungsindexwerte von Mäusen in jeder Gruppe wurden beobachtet und verglichen, und die morphologischen und strukturellen Veränderungen von Gastrocnemius wurden ebenfalls analysiert.In der Zwischenzeit wurden Metabolitveränderungen von Gastrocnemius durch ungezielte Metabolomik analysiert.Ergebnisse: Nach Semaglutide-Behandlung waren die Nahrungsaufnahme und das Körpergewicht der Mäuse offensichtlich verringert, während das relative Gastrocnemius-Gewichtsverhältnis umgekehrt erhöht war.Unterdessen wurde beobachtet, dass die Spiegel von TG, CHO, LDL, HDL, TNF-α, IL-6, IL-1β und HOMA-IR nach der Semaglutide-Intervention alle bemerkenswert abnahmen.Die histologische Analyse zeigte, dass Semaglutide die pathologischen Veränderungen des Gastrocnemius, die sich als erhöhtes Typ-I/Typ-II-Muskelfaserverhältnis, Gesamtmuskelfaserfläche, Muskelfaserdichte, Sarkomerlänge, Mitochondrienzahl und Mitochondrienfläche manifestierten, signifikant verbesserte.Darüber hinaus wurden metabolische Veränderungen von Gastrocnemius nach Semaglutide-Intervention analysiert und 141 Arten von differenziellen Metaboliten herausgescreent, die hauptsächlich in Lipiden und organischen Säuren enthalten und in 9 Stoffwechselwegen einschließlich einer Vielzahl von Aminosäuren angereichert sind.Schlussfolgerung: Semaglutide kann das Körpergewicht und die Ansammlung von intramuskulärem Fett signifikant reduzieren, die Muskelproteinsynthese fördern, den relativen Anteil an Skelettmuskulatur erhöhen und die Muskelfunktion von fettleibigen Mäusen verbessern, möglicherweise durch Veränderung des Metabolismus von Muskellipiden und organischen Säuren.Schlüsselwörter: sarkopenische Adipositas, Sarkopenie, Glucagon-ähnliche Peptid-1-Rezeptoragonisten, Semaglutid, MetabonomicsAufgrund einer alternden Bevölkerung, einer zunehmenden Prävalenz von Fettleibigkeit und Änderungen des Lebensstils in den letzten Jahrzehnten ist sarkopenische Fettleibigkeit (SO) heute ein großes Problem der öffentlichen Gesundheit mit einer globalen Epidemie.1,2 Es wurde geschätzt, dass SO 100–200 betreffen wird Millionen Menschen weltweit in den nächsten 35 Jahren.3 SO ist eine stille, fortschreitende chronische Krankheit ohne spezifische Symptome und wird daher weitgehend nicht vermutet und nicht diagnostiziert.4 Immer mehr Beweise deuten darauf hin, dass SO mit einem erhöhten Risiko für Behinderungen und Gebrechlichkeit verbunden ist , kardiometabolische Erkrankungen, Verlust der Unabhängigkeit, eingeschränkte Lebensqualität und Sterblichkeit, wodurch Einzelpersonen, Gesellschaften und Gesundheitssysteme stark belastet werden.5,6 Die Pathogenese von SO ist multifaktoriell, darunter altersbedingte hormonelle Veränderungen, sitzende Lebensweise, Insulinresistenz, Entzündungen und oxidativer Stress führen alle zu einem Verlust an Muskelmasse und einer Zunahme der Fettmasse.7 Daher ist ein tiefgreifendes Verständnis des zugrunde liegenden Mechanismus von SO unzählbarVorteile für seine genaue Diagnose und wirksame Prävention und Behandlung.Glukagon-ähnliches Peptid-1 (GLP-1) ist ein aus dem Darm stammendes Inkretinhormon, das die Glukagon-Sekretion hemmt und bei längerem Gebrauch zu Gewichtsverlust führen kann.8,9 Diese Wirkmechanismen unterstützen die klinische Entwicklung von Glukagon-ähnlichem Antiabbaumittel Peptid-1-Rezeptoragonisten (GLP-1RA) für Fettleibigkeit, die mit Typ-2-Diabetes mellitus, nichtalkoholischer Fettlebererkrankung und Herz-Kreislauf-Erkrankungen in Verbindung gebracht wurde.10,11 Obwohl es Hinweise darauf gibt, dass GLP-1RA das Körpergewicht reduzieren kann, Dieser Gewichtsverlust ist jedoch möglicherweise nicht vollständig auf die Fettmasse zurückzuführen, die auf etwa 25–33 % geschätzt wird, einschließlich einer Verringerung der mageren Körpermasse (LBM).12 Die LBM besteht hauptsächlich aus Skelettmuskeln, und eine geringere Skelettmuskelmasse kann dazu führen zu einer schlechteren glykämischen Kontrolle führen, da dies der Hauptort der Glukoseverarbeitung ist.13 Darüber hinaus wird die Verringerung der Muskelmasse bei T2DM synergistisch von der Anhäufung von Fettmasse begleitet, was zum sogenannten „SO“ führt.14 Daher zur Erhaltung der Gesundheit , Gewichtsverlust schkönnte durch klinisch relevante Reduktionen der Fettmasse und des viszeralen Fetts angetrieben werden, während LBM, Skelettmuskelmasse und Kraft erhalten bleiben.Es ist jedoch umstritten, ob diese Medikamente beim Abnehmen die Muskelmasse reduzieren.Zum Beispiel haben Yajima et al. bewiesen, dass Liraglutid das Risiko einer Sarkopenie bei Patienten mit Typ-2-Diabetes erhöhen kann,15 während Hong et al. bewiesen haben, dass Liraglutid Myogenese induzieren und beschädigte Muskelfasern reparieren kann.16Semaglutid, ein kürzlich entwickelter GLP-1RA-Agonist mit einer anhaltenden Halbwertszeit von etwa einer Woche, wurde von der US-amerikanischen Food and Drug Administration für die Behandlung von übergewichtigen/fettleibigen Personen mit damit verbundenen Komorbiditäten zugelassen.12,17 Verfügbare Daten weisen darauf hin, dass Semaglutid hat unter den GLP-1RAs den signifikantesten Gewichtsverlusteffekt, aber seine Wirkung auf die Muskulatur ist unklar.18 Daher wollten wir in dieser Studie die Wirkung von Semaglutid auf die Skelettmuskelmasse und die Metabolomik von mit Semaglutid behandelten C57BL/6-Mäusen untersuchen 12 Wochen, in der Erwartung, Leitlinien für die klinische Medikation bereitzustellen.Insgesamt 18 männliche C57BL/6-Mäuse im Alter von 6 Wochen und einem Gewicht von 20,19 ± 1,49 g, bezogen von Ex&Invivo Technology Co., Ltd. (Hebei), wurden in diese Studie eingeschlossen.Die Mäuse wurden in einer Umgebung mit einer Temperatur von 22 ± 2 °C und einer Luftfeuchtigkeit von 50 ± 5 % aufgezogen und mit ausreichend Nahrung und Wasser versorgt.Nach einer Woche adaptiver Fütterung wurden die Tiere zufällig in eine normale Kontrollgruppe (NC, n = 6) und eine fettreiche Ernährungsgruppe (HFD, n = 12) eingeteilt.Die NC-Gruppe wurde mit einer Standarddiät, 3,85 kcal/g, mit einem Fett-zu-Energie-Verhältnis von 12 % gefüttert.Die HFD-Gruppe wurde mit einer fettreichen Diät ernährt (5,24 kcal/g, 60 % Fett, 20 % Kohlenhydrate, 20 % Protein, Fett-zu-Energie-Verhältnis von 60 %).Das Futter wurde täglich von 8 bis 9 Uhr morgens gewechselt und das Futter wurde gewogen, um die Nahrungsaufnahme der Mäuse zu berechnen.Außerdem wurden die Mäuse wöchentlich gewogen, um ihre Gewichtszunahme zu überwachen.Nach 12 Wochen (18 Wochen alt) wurden die Mäuse für 12 h fasten gelassen und gewogen, und das Gewicht der HFD-Gruppe übertraf das Durchschnittsgewicht der NC-Gruppe um 20 % als Kriterium für die Beurteilung der erfolgreichen Modellierung von fettleibigen Mäusen.Nach erfolgreicher Modellierung wurden Mäuse in der HFD-Gruppe zufällig in die HFD+Semaglutide-Gruppe (HFD+S, n = 6) und die HFD-Gruppe (n = 6) eingeteilt.Die HFD+S-Gruppe wurde mit fettreicher Nahrung und Semaglutid (intraperitoneale Injektion von 8 bis 9 Uhr morgens, 30 nmol/kg/Tag) ernährt.Der Tierversuch wurde von der Tierethikkommission des Hebei General Hospital genehmigt und entsprach den International Laboratory Animal Management Regulations.Während des Experiments wurden das Körpergewicht und die Nahrungsaufnahme der Mäuse wöchentlich gemessen.Nachdem die Mäuse anästhesiert und getötet worden waren, wurde Gastrocnemius schnell isoliert, entleert und gewogen.Nach 12-wöchiger Intervention mit Semaglutide wurden die Mäuse 12 h lang nüchtern gehalten, und es wurde Schwanzblut entnommen, um den Nüchtern-Blutzucker mit einem Blutzuckermessgerät (Accu-Chek; Roche Diagnostics GmbH, Deutschland) zu messen.Maus-INS (Insulin)-ELISA-Kit (E-EL-M1382c, Elabscience Biotechnology Co., Ltd., China) wurde verwendet, um den Insulinspiegel zu bestimmen.Der Nüchtern-Insulinresistenzindex (HOMA-IR) wurde ebenfalls bewertet: HOMA-IR = Nüchtern-Glukose × Nüchtern-Insulin/22,5.Dann wurden die Mäuse mit 40 mg/kg Pentobarbital-Natrium anästhesiert, und das Blut aus dem inneren Augenwinkel wurde gesammelt und bei 2000 U/min für 20 min zentrifugiert.Schließlich wurde das Plasma abgetrennt und auf Lipid- und Entzündungsindizes getestet, darunter: Triglycerid (TG), Serumcholesterin (CHO), Low-Density-Lipoprotein (LDL), High-Density-Lipoprotein (HDL), Tumornekrosefaktor-ɑ (TNF -α), Interleukin-6 (IL-6) und IL-1β.TG und CHO wurden durch das GPO-PAP-Verfahren (NanJing JianCheng Bioengineering Institute, China) nachgewiesen.LDL und HDL wurden nach der Terminalmethode gemessen.Maus-IL-1β-ELISA-Kit (70-EK201B/3-96, MultiSciences Biotech Co., Ltd., China), Maus-IL-6-ELISA-Kit (70-EK206/3-96, MultiSciences Biotech Co., Ltd., China). ) und Maus-TNF-α-ELISA-Kit (70-EK282/4-96, MultiSciences Biotech Co., Ltd., China) wurde verwendet, um den Spiegel von IL-1β, IL-6 bzw. TNF-α zu bestimmen.Die Gastrocnemius-Gewebe (1 × 5 mm) wurden routinemäßig fixiert, dehydriert, eingebettet und geschnitten und dann 10 Minuten lang mit H&E gefärbt.Das Eclipse Ci-L-Mikroskop (Nikon, Japan) wurde für die Bildgebung verwendet, und Image-Pro Plus 6.0 (Media Cybernetics, USA) wurde für die Bildanalyse verwendet.Die Durchmesser von 5 Muskelfasern, die Gesamtfläche der Muskelfasern, die Gesamtzahl der Muskelfasern und die Dichte der Muskelfasern wurden jeweils berechnet.Die Formel: Muskelfaserdichte = Gesamtzahl der Muskelfasern/Gesamtfläche der Muskelfasern.Kurz gesagt, Gastrocnemius-Gewebe wurden routinemäßig fixiert, dehydriert, eingebettet und geschnitten und dann mit F-mshc und Ss-mhc fluoreszenzmarkiert.Das Eclipse Ci-L-Mikroskop (Nikon, Japan) wurde für die Bildgebung verwendet, und Image-Pro Plus 6.0 (Media Cybernetics, USA) wurde für die Bildanalyse verwendet.Muskelfasern vom Typ I und Typ II wurden in jedem Foto gezählt, und das Verhältnis der beiden wurde berechnet.Zuerst wurden Gastrocnemius-Proben mit 1 % Osmiumsäure fixiert und mit 0,1 M phosphatgepufferter Kochsalzlösung gespült.Dann wurden die Proben nacheinander in 50–70–80–90–95–100–100 % Alkohol – 100 % Aceton – 100 % Aceton dehydriert.Nach dem Einbetten und Schneiden (60–80 nm) wurden die Proben doppelt mit Uran-Blei gefärbt.Die Bilder wurden durch Transmissionselektronenmikroskopie (HT7700, HITACHI) aufgenommen und unter Verwendung der Software Image-Pro Plus 6.0 analysiert.Die Mitochondriendichte wurde gezählt und der Myofibrillendurchmesser, die Sarkomerlänge, die Fläche des sarkoplasmatischen Retikulums und die Mitochondrienfläche wurden gemessen.Kurz gesagt wurde der Überstand von Gastrocnemius-Proben nach Mahlen und Zentrifugieren entnommen.LC-MS/MS-Analysen wurden mit einem ACQUITY UPLC-System (Vanquish, Thermo Fisher Scientific) mit einem ACQUITY UPLC HSS T3 (2,1 mm × 100 mm, 1,8 μm) gekoppelt mit einem Q Exactive plus Massenspektrometer (Orbitrap MS, Thermo) durchgeführt.Chromatografische Bedingungen: Säulentemperatur: 45℃;Mobile Phase: A-Wasser (enthält 0,1 % Ameisensäure), B-Acetonitril (enthält 0,1 % Ameisensäure);Flussrate: 0,35 ml/min;Probenvolumen: 2 μl.Die erhaltenen Rohdaten wurden mit der Software Progenesis QI v2.3 (Nonlinear Dynamics, Newcastle, UK) verarbeitet, und die qualitative und quantitative Analyse der Verbindungen wurde mit den Datenbanken The Human Metabolome Database (HMDB), Lipidmaps (v2.3) und METLIN durchgeführt .Weitere Analyse der Daten: PCA wurde zuerst verwendet, um die Gesamtverteilung jeder Probe und die Stabilität des gesamten Analyseverfahrens zu beobachten.Dann wurden PLS-DA und OPLS-DA verwendet, um die Gesamtunterschiede der metabolischen Profile zwischen Gruppen zu unterscheiden und unterschiedliche Metaboliten zwischen Gruppen zu screenen.Die differentiell exprimierten Metaboliten sollten die Bedeutung der ersten Hauptkomponentenvariable im OPLS-DA-Modell bei Projektion VIP > 1 und P < 0,05 erfüllen.Die an verschiedenen Metaboliten beteiligten Stoffwechselwege wurden auf der Website der Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) analysiert.SPSS 25.0-Software wurde verwendet, um die experimentellen Ergebnisse zu analysieren.Vergleiche zwischen den Gruppen wurden durch Einweg-Varianzanalyse (ANOVA) durchgeführt.P < 0,05 wurde als statistisch signifikant angesehen.Wie in Abbildung 1A gezeigt, gab es im Anfangsstadium keinen signifikanten Unterschied im Körpergewicht zwischen der NC-Gruppe und der HFD-Gruppe.Nach 3-wöchiger Fütterung gab es jedoch einen statistischen Unterschied zwischen den beiden Mäusegruppen, und die Gewichtszunahme in der mit hohem Fettgehalt gefütterten Gruppe war ausgeprägter.Nach der Fütterung bis zur 12. Woche war das durchschnittliche Körpergewicht der HFD-Gruppe signifikant höher als das der NC-Gruppe, was anzeigt, dass das Adipositas-Mausmodell erfolgreich konstruiert wurde.Überraschenderweise war die Nahrungsaufnahme der Mäuse der HFD+S-Gruppe nach Semaglutide-Behandlung ab der 3. Woche offensichtlich geringer als die der HFD-Gruppe, und die Nahrungsaufnahme der HFD+S-Gruppe war durchgehend geringer als die der HFD-Gruppe der Behandlungszyklus (Abbildung 1B).Entsprechend zeigte das Körpergewicht der Mäuse in der HFD+S-Gruppe nach 4-wöchiger Behandlung mit Semaglutid einen Abwärtstrend, und es gab einen signifikanten Unterschied zwischen den beiden Gruppen in der 5. Woche (Abbildung 1A).Darüber hinaus analysierten wir das Gastrocnemius-spezifische Gewicht unter den drei Gruppen und stellten fest, dass die fettreiche Ernährung das Gastrocnemius-Gewicht bemerkenswert reduzierte, während Semaglutide die durch die fettreiche Ernährung beeinflusste Verringerung des Gastrocnemius-Gewichts signifikant umkehrte (Abbildung 1C).Intuitiv war die Größe der Mäuse in der HFD-Gruppe signifikant größer als in der NC-Gruppe und nahm nach der Semaglutid-Intervention deutlich ab (Abbildung 1D).Abbildung 1 Semaglutide verringerte signifikant die Nahrungsaufnahme und das Körpergewicht und erhöhte umgekehrt das Gastrocnemius-Gewicht bei fettleibigen Mäusen.(A) Die Veränderungen des Körpergewichts von Mäusen in der NC-Gruppe, der HFD-Gruppe und der HFD+S-Gruppe;(B) die Nahrungsaufnahme von Mäusen in der HFD+S-Gruppe und HFD-Gruppe nach Behandlung mit Semaglutide;(C) relatives Gastrocnemius-Gewicht in den angegebenen Gruppen;(D) die Größe der Mäuse in den angegebenen Gruppen.*P < 0,05, **P < 0,01, ***P < 0,001 angegeben vs. NC-Gruppe;#P < 0,05, ##P < 0,01 angegeben vs. HFD-Gruppe.Abbildung 1 Semaglutide verringerte signifikant die Nahrungsaufnahme und das Körpergewicht und erhöhte umgekehrt das Gastrocnemius-Gewicht bei fettleibigen Mäusen.(A) Die Veränderungen des Körpergewichts von Mäusen in der NC-Gruppe, der HFD-Gruppe und der HFD+S-Gruppe;(B) die Nahrungsaufnahme von Mäusen in der HFD+S-Gruppe und HFD-Gruppe nach Behandlung mit Semaglutide;(C) relatives Gastrocnemius-Gewicht in den angegebenen Gruppen;(D) die Größe der Mäuse in den angegebenen Gruppen.*P < 0,05, **P < 0,01, ***P < 0,001 angegeben vs. NC-Gruppe;#P < 0,05, ##P < 0,01 angegeben vs. HFD-Gruppe.Zusätzlich zum Vergleich von Körpergewicht, Nahrungsaufnahme und Gastrocnemius-Gewicht zwischen Gruppen von Mäusen bewerteten wir auch Veränderungen der Nüchternglukose-, Lipid- und Entzündungsindizes.In Abbildung 2 beobachteten wir einen signifikanten Anstieg von TG, CHO, LDL, HDL, TNF-α, IL-6, IL-1β und HOMA-IR bei Mäusen mit fettreicher Ernährung im Vergleich zur NC-Gruppe.Interessanterweise wurden die oben genannten Indikatoren signifikant reduziert, als die Mäuse mit Semaglutid interveniert wurden.Abbildung 2 Semaglutid reduzierte die Nüchternglukose-, Lipid- und Entzündungsindizes signifikant.Die Spiegel von TG, CHO, LDL, HDL, TNF-α, IL-6, IL-1β und HOMA-IR in verschiedenen Gruppen wurden nachgewiesen.**P < 0,01 oder ***P < 0,001 angegeben vs. NC-Gruppe;#P < 0,05 oder ##P < 0,01 angezeigt gegenüber der HFD-Gruppe.Abbildung 2 Semaglutid reduzierte die Nüchternglukose-, Lipid- und Entzündungsindizes signifikant.Die Spiegel von TG, CHO, LDL, HDL, TNF-α, IL-6, IL-1β und HOMA-IR in verschiedenen Gruppen wurden nachgewiesen.**P < 0,01 oder ***P < 0,001 angegeben vs. NC-Gruppe;#P < 0,05 oder ##P < 0,01 angezeigt gegenüber der HFD-Gruppe.Um die Wirkung von Semaglutide auf Gastrocnemius zu beobachten, beobachteten wir zuerst die pathologischen Veränderungen von Gastrocnemius durch H&E-Färbung und Fluoreszenzmarkierung.Durch H&E-Färbung wurde deutlich beobachtet, dass der Querschnitt der Muskelfasern in der NC-Gruppe rund oder oval war, mit regelmäßigen Kanten, klaren Formen und ordentlicher Anordnung.In der HFD-Gruppe waren die Ränder der Muskelfasern unregelmäßig, die Gesamtanordnung spärlich und ungeordnet und der Abstand zwischen den Muskelfasern erweitert.Nach der Semaglutide-Intervention wurden die Muskelfasern in der HFD+S-Gruppe jedoch verbessert, und obwohl einige der Kanten unregelmäßig waren, war die Gesamtanordnung straffer als die der HFD-Gruppe (Abbildung 3A).Zusätzlich wurde die Zusammensetzung der Muskelfasern durch Fluoreszenzmarkierung analysiert.Wie in Abbildung 3B gezeigt, repräsentierte die grüne Fluoreszenz die Muskelfaser vom Typ I, während die rote Fluoreszenz die Muskelfaser vom Typ II darstellte.Typ-I- und Typ-II-Muskelfasern waren kreuzverteilt, wobei Typ-II-Muskelfasern vorherrschend waren.Die fettreiche Ernährung reduzierte das Verteilungsverhältnis von Typ I/II, während Semaglutide die Reduzierung der fettreichen Ernährung auf das Typ I/II-Verhältnis umkehrte (Abbildung 4A).Abbildung 3 Semaglutide verbesserte signifikant die Läsionen und die Mikrostruktur von Gastrocnemius.(A) H&E-Färbung von Gastrocnemius-Geweben;(B) Fluoreszenzmarkierung von Gastrocnemius-Geweben;(C) die Mikrostruktur von Gastrocnemius wurde mittels Transmissionselektronenmikroskopie beobachtet.Abbildung 4 Semaglutid verbesserte signifikant die Läsionen und die Mikrostruktur von Gastrocnemius.Quantitativer Nachweis von (A) Muskelfaserverhältnis Typ I/Typ II, (B) Muskelfaserdurchmesser, (C) Muskelfasergesamtfläche, (D) Muskelfaserdichte, (E) Sarkomerlänge, (F) Fläche des sarkoplasmatischen Retikulums, (G) Mitochondrienbereich und (H) Mitochondrienzahl.*P < 0,05 oder **P < 0,01 oder ***P < 0,001 angegeben vs. NC-Gruppe;#P < 0,05 oder ##P < 0,01 angegeben vs. HFD-Gruppe;ns zeigten keine statistische Signifikanz an.Abbildung 3 Semaglutide verbesserte signifikant die Läsionen und die Mikrostruktur von Gastrocnemius.(A) H&E-Färbung von Gastrocnemius-Geweben;(B) Fluoreszenzmarkierung von Gastrocnemius-Geweben;(C) die Mikrostruktur von Gastrocnemius wurde mittels Transmissionselektronenmikroskopie beobachtet.Abbildung 4 Semaglutid verbesserte signifikant die Läsionen und die Mikrostruktur von Gastrocnemius.Quantitativer Nachweis von (A) Muskelfaserverhältnis Typ I/Typ II, (B) Muskelfaserdurchmesser, (C) Muskelfasergesamtfläche, (D) Muskelfaserdichte, (E) Sarkomerlänge, (F) Fläche des sarkoplasmatischen Retikulums, (G) Mitochondrienbereich und (H) Mitochondrienzahl.*P < 0,05 oder **P < 0,01 oder ***P < 0,001 angegeben vs. NC-Gruppe;#P < 0,05 oder ##P < 0,01 angegeben vs. HFD-Gruppe;ns zeigten keine statistische Signifikanz an.Als nächstes analysierten wir die Wirkung von Semaglutid auf die Mikrostruktur von Gastrocnemius (Abbildung 3C).In der NC-Gruppe war die Verteilung der Myofibrillen sauber und es gab keinen Bruch der Myofilamente.Die Anzahl der Mitochondrien war ohne Schwellung reichlich vorhanden, die Elektronendichte der Matrix war gleichmäßig und die Cristae waren nicht gebrochen.Die transversale Tubulus(T)-Struktur, die Z-Linie und das H-Band waren alle klar.In der HFD-Gruppe wurde eine Myofilamentruptur beobachtet.Die Anzahl der Mitochondrien im Gastrocnemius war relativ reduziert, und der Grad der Schädigung variiert und zeigt Matrixauflösung, Cristae-Verlust und Vakuolisierung.Unterdessen wurden eine leichte Dilatation des sarkoplasmatischen Retikulums und eine undeutlichere H-Bande beobachtet.In der HFD+S-Gruppe waren die Myofibrillen sauber verteilt und die Myofilamente waren gelegentlich gebrochen.Mitochondrien waren reichlich vorhanden, und einige von ihnen waren leicht geschwollen und vergrößert, mit ungleichmäßiger Matrixelektronendichte und Cristae-Bruch und -Deletion.Das sarkoplasmatische Retikulum war leicht dilatiert.Außerdem waren die transversale Tubulusstruktur, das H-Band und die Z-Linie alle klar, aber die Z-Linie war lokal diskontinuierlich.Außer der Beobachtung der mikroskopischen Morphologie wurden der Muskelfaserdurchmesser, die gesamte Muskelfaserfläche, die Muskelfaserdichte, die Mitochondrienfläche, die Mitochondrienzahl, die Sarkomerlänge und die Fläche des sarkoplasmatischen Retikulums quantitativ analysiert.Die statistischen Daten zeigten eine signifikante Zunahme des Muskelfaserdurchmessers und der Fläche des sarkoplasmatischen Retikulums sowie eine Abnahme der gesamten Muskelfaserfläche, der Muskelfaserdichte, der Sarkomerlänge, der Mitochondrienzahl und der Mitochondrienfläche nach einer fettreichen Ernährung.Interessanterweise kehrte die Zugabe von Semaglutid jedoch den Trend der oben genannten Indikatoren um.Obwohl der Muskelfaserdurchmesser, die Sarkomerlänge und die Fläche des sarkoplasmatischen Retikulums einen Änderungstrend zwischen den drei Gruppen zeigten, gab es keinen statistischen Unterschied (Abbildung 4B-J).Die multivariate statistische Analyse zeigte, dass die Gesamtverteilung zwischen den Proben stabil war, und das OPLS-DA-Score-Diagramm zeigte, dass es eine signifikante Trennung zwischen den verschiedenen Vergleichsgruppen gab (Abbildung 5A und Abbildung 5).Um einen Einblick zu gewinnen, wie Semaglutid den Gastrocnemius beeinflusst, wurden die unterschiedlichen Metaboliten zwischen NC- und HFD-Gruppen und HFD- und HFD+S-Gruppen gescreent und die damit verbundenen Anreicherungswege gleichzeitig analysiert.Wie in Abbildung 5C und Abbildung 5 gezeigt, wurden insgesamt 196 unterschiedliche Metaboliten zwischen der HFD-Gruppe und der NC-Gruppe herausgescreent.In diesen unterschiedlichen Metaboliten gab es 79 Arten von Lipiden und lipidähnlichen Molekülen, 25 Arten von organischen Säuren und Derivaten, 12 Arten von organoheterocyclischen Verbindungen, 11 Arten von organischen Sauerstoffverbindungen, 11 Arten von Benzoiden, 8 Arten von Phenylpropanoiden und Polyketiden, 7 Arten von Nukleosiden, Nukleotiden und Analoga, 4 Arten von organischen Stickstoffverbindungen, 2 Arten von Alkaloiden und Derivaten, 1 Art von Kohlenwasserstoffderivaten, 1 Art von Organoschwefelverbindungen und 35 Arten von nicht klassifizierten.Außerdem gibt es 30 Arten von Fettacylen und 16 Arten von Glycerophospholipiden unter den Lipiden und lipidähnlichen Molekülen, die einen großen Anteil einnehmen.Auch in den organischen Säuren und Derivaten, die 13 % ausmachen, gibt es 24 Arten von Aminosäuren, Peptiden und Analoga und 1 Art von Peptidomimetika.Durch die KEEG-Analyse wurden insgesamt 29 angereicherte Signalwege erhalten, nämlich Aminoacyl-tRNA-Biosynthese, Cholinstoffwechsel bei Krebs, Histidinstoffwechsel, retrograde Endocannabinoid-Signalübertragung, Geschmacksübertragung, Glycerophospholipidstoffwechsel, Ferroptose, Proteinverdauung und -absorption, Langzeitdepression, Nekroptose Purin-Stoffwechsel, Pantothenat- und CoA-Biosynthese, Phenylalanin-Stoffwechsel, Beta-Alanin-Stoffwechsel, Fc-Epsilon-RI-Signalweg, Neuroaktive Ligand-Rezeptor-Interaktion, Serotonerge Synapse, ABC-Transporter, Taurin- und Hypotaurin-Stoffwechsel, Gallensekretion, Arginin-Biosynthese, Valin, Leucin u Isoleucin-Biosynthese, Alanin-, Aspartat- und Glutamat-Stoffwechsel, Antifolat-Resistenz, Linolsäure-Stoffwechsel, Entzündungsmediator-Regulierung von TRP-Kanälen, Apoptose, Biosynthese von ungesättigten Fettsäuren und zentraler Kohlenstoff-Stoffwechsel bei Krebs (Abbildung 5G).Abbildung 5 Semaglutid beeinflusste den Metabolismus von Gastrocnemius.(A und B) Der OPLS-DA-Score-Plot zeigte, dass es eine signifikante Trennung zwischen den verschiedenen Vergleichsgruppen gab;(C und E) differenzielle Metaboliten zwischen NC- und HFD-Gruppen;(D und F) differenzielle Metaboliten zwischen HFD- und HFD+S-Gruppen;(G) die angereicherten Wege zwischen NC- und HFD-Gruppen;(H) die angereicherten Wege zwischen HFD- und HFD+S-Gruppen.Abbildung 5 Semaglutid beeinflusste den Metabolismus von Gastrocnemius.(A und B) Der OPLS-DA-Score-Plot zeigte, dass es eine signifikante Trennung zwischen den verschiedenen Vergleichsgruppen gab;(C und E) differenzielle Metaboliten zwischen NC- und HFD-Gruppen;(D und F) differenzielle Metaboliten zwischen HFD- und HFD+S-Gruppen;(G) die angereicherten Wege zwischen NC- und HFD-Gruppen;(H) die angereicherten Wege zwischen HFD- und HFD+S-Gruppen.Insgesamt 141 verschiedene Metaboliten wurden zwischen der HDF+S-Gruppe und der HDF+C-Gruppe herausgescreent, darunter 48 Arten von Lipiden und lipidähnlichen Molekülen, 24 Arten von organischen Säuren und Derivaten, 11 Arten von organoheterocyclischen Verbindungen, 9 Arten von organischem Sauerstoff Verbindungen, 8 Arten von Benzoiden, 6 Arten von Nukleosiden, Nukleotiden und Analoga, 4 Arten von organischen Stickstoffverbindungen, 3 Arten von Organoschwefelverbindungen, 2 Arten von Phenylpropanoiden und Polyketiden und 26 Arten von nicht klassifizierten.Darunter machten Lipide und lipidähnliche Moleküle mit 34 % den größten Anteil aus, darunter 22 Fett-Acyle und 16 Glycerophospholipide.Organische Säuren und Derivate machen 17 % aus, darunter 20 Aminosäuren, Peptide und Analoga (Abbildung 5D und Abbildung 5).Durch die KEEG-Analyse wurden insgesamt 9 angereicherte Stoffwechselwege erhalten, nämlich Aminoacyl-tRNA-Biosynthese, D-Arginin- und D-Ornithin-Stoffwechsel, Valin-, Leucin- und Isoleucin-Biosynthese, Pyrimidin-Stoffwechsel, Geschmacksübertragung, Proteinverdauung und -absorption, zentraler Kohlenstoffstoffwechsel bei Krebs, Apoptose, Phenylalanin-, Tyrosin- und Tryptophan-Biosynthese (Fig. 5H).Fett und Skelettmuskulatur sind wichtige Bestandteile des menschlichen Körpers und beide spielen eine unverzichtbare Rolle im Stoffwechsel des Körpers.19 Eine abnormale Zunahme und Verteilung von Fettgewebe kann zum Auftreten von Fettleibigkeit führen und die Sekretion verschiedener Adipokine fördern, was zum Verlust von Fett führt Körperhomöostase, die einen wichtigen Einfluss auf das Auftreten von Insulinresistenz und Hyperglykämie hat.20 Skelettmuskeln können am Glukose- und Lipidstoffwechsel teilnehmen, indem sie eine Vielzahl von Myokinen sezernieren, und ihre Insulinresistenz trägt wesentlich zur Pathogenese von Diabetes bei.21 Studien haben vorgeschlagen, dass Adipositas und Sarkopenie eine gemeinsame Pathogenese haben und miteinander interagieren können.Überschüssiges Fettgewebe führt zur Infiltration von Immunzellen, Makrophagenpolarisation, Sekretion einer Vielzahl entzündungsfördernder Zytokine und Adipokine, was das Auftreten lokaler und systemischer chronischer Entzündungen niedrigen Grades und Insulinresistenz fördert.Die lokale Infiltration von Adipokin in die Skelettmuskulatur kann der Mechanismus der durch Adipositas verursachten Sarkopenie sein.14,22 Darüber hinaus sind die Aktivitäten von Sarkopenie-Patienten reduziert und verschiedene Faktoren, wie Myostatin, Irisin, IL-6, IL- 8, IL-15, wird wiederum den Grad der Fettleibigkeit erhöhen.23,24 Sowohl Sarkopenie als auch Fettleibigkeit können unabhängig voneinander das Risiko nachteiliger gesundheitlicher Folgen erhöhen.Wenn die beiden Zustände kombiniert werden, können Gesundheitsrisiken synergistisch verstärkt werden.7 Epidemiologische Daten deuteten darauf hin, dass SO ein besserer Prädiktor für körperliche Behinderungen bei älteren Erwachsenen war als Sarkopenie oder Fettleibigkeit allein.25 Daher ist der Erhalt der Muskelmasse während der Behandlung zur Gewichtsabnahme besonders wichtig.In dieser Studie war das Gastrocnemius/Körpergewichtsverhältnis der HFD-Gruppe signifikant niedriger als das der NC-Gruppe, und die Zerstörung der Muskelfaserstruktur konnte auch unter dem Lichtmikroskop beobachtet werden, was darauf hindeutet, dass es eine signifikante Korrelation zwischen Fettleibigkeit gab und Sarkopenie.Das Körpergewicht der Mäuse in der HFD+S-Gruppe stellte ab der 4. Woche einen Abwärtstrend dar, der am Ende der Studie um 29,67 % niedriger war als das in der HFD-Gruppe, was einen signifikanten Gewichtsverlusteffekt zeigte.Unterdessen wurde eine Verringerung der Nahrungsaufnahme der mit Semaglutid behandelten Mäuse beobachtet, was darauf hindeutet, dass Semaglutid das Körpergewicht durch Unterdrückung des Appetits reduzieren kann.Darüber hinaus konzentrierten wir uns auch auf die Wirkung von Semaglutid auf die Muskulatur und stellten fest, dass das relative Muskelgewicht bei Mäusen der HFD+S-Gruppe signifikant erhöht war, was darauf hindeutet, dass Semaglutid den Muskelverlust bei fettleibigen Mäusen umkehrte.Zusammen haben wir gezeigt, dass Semaglutid das Körpergewicht bei fettleibigen Mäusen offensichtlich reduzieren, die Muskelmasse erhöhen und die Körperzusammensetzung optimieren kann.Das entzündliche Umfeld und die Insulinresistenz sind die Schlüsselglieder bei der Entstehung von Sarkopenie.Studien haben gezeigt, dass Fettleibigkeit niedrige Entzündungsniveaus fördern kann, was zur Sekretion von Entzündungsfaktoren wie TNF-α, IL-6 und IL-1β führt.26,27 All diese sekretorischen Veränderungen können Insulinresistenz verursachen und Muskelfasern hemmen Differenzierung, Veränderung des Proteinstoffwechselwegs, Aktivierung des Proteinabbausystems und anschließende Muskeldegeneration.Der Muskelkatabolismus wiederum erhöhte die Insulinresistenz, was zu einer Zunahme der Fettmasse führte.28 Anhäufende Daten deuteten darauf hin, dass GLP-1RAs entzündungshemmende und die Insulinresistenz modifizierende Wirkungen haben.29 Darüber hinaus deuteten auch Studien im Zusammenhang mit Muskelatrophie darauf hin, dass diese Medikamente dies können erhöhen Muskelmasse, Muskelfasergröße und Muskelfunktion, indem sie die Expression von Myostatin und Muskeldystrophiefaktor hemmen, und verbessern die Muskelatrophie, indem sie Myostatin über den GLP-1R-vermittelten Signalweg verstärken.16 Hier haben wir durch unsere Entdeckung beobachtet, dass TNF-α , IL-6, IL-1β und HOMA-IR in der HFD+S-Gruppe waren signifikant niedriger als in der HFD-Gruppe, was darauf hindeutet, dass Semaglutid positive Auswirkungen auf die Muskulatur haben könnte, indem es die Entzündungsreaktion und die Insulinresistenz reduziert, was in gezeigt wurde deutlich verbesserte Muskelfaserstruktur und erhöhte Anzahl von Mitochondrien.Mitochondrien sind der Hauptteil der Energieerzeugung, und die Anzahl der Mitochondrien kann die Muskelfunktion direkt beeinflussen.30 Daher wurde angenommen, dass Semaglutid die Muskelfunktion verbessert.Der Skelettmuskel besteht aus verschiedenen Arten von Muskelfasern, und Fettleibigkeit kann zu einem Wechsel des Fasertyps führen.31 Die Fluoreszenzmarkierung stellte eine Abnahme des Anteils der Typ-I/II-Muskelfasern in der HFD-Gruppe dar, was darauf hindeutet, dass Fettleibigkeit zu einer Abnahme der oxidativen Aktivität führte Muskelfasern und eine Zunahme glykolytischer Muskelfasern, die Stoffwechselstörungen verschlimmerten.In unserer Studie gab es nach der Behandlung mit Semaglutide eine aufregende Umkehrung des Muskelfaserverhältnisses.Zusammengenommen kann Semaglutid den Entzündungszustand und die Insulinresistenz reduzieren und die Muskelfunktion von fettleibigen Mäusen verbessern.Der Gastrocnemius ist der größte Muskel im Hinterbein von Mäusen und spielt eine wichtige Rolle im motorischen System der Tiere.Um die Wirkung von Semaglutid auf den Muskelstoffwechsel zu verstehen, wurde eine Metabolomanalyse durchgeführt.Zwischen der HFD-Gruppe und der NC-Gruppe wurden insgesamt 196 Differenzialmetabolite herausgescreent, von denen Lipide und organische Säuren den größten Anteil ausmachten.Int. J. Mol. Sci.Int. J. Mol. Sci.Alle Rechte vorbehalten.Registriert in England und Wales.