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Intravenous calcitriol administration improves the liver redox status and attenuates ferroptosis in mice with high-fat diet-induced obesity complicated with sepsis - 23/07/24

Doi : 10.1016/j.biopha.2024.116926 
Ya-Ling Chen a, b, Jin-Ming Wu c, Kuen-Yuan Chen c, Ming-Hsun Wu c, Po-Jen Yang c, Po-Chu Lee c, Po-Da Chen c, Ting-Chun Kuo c, Sung-Ling Yeh c, Ming-Tsan Lin c, ⁎
a School of Nutrition and Health Sciences, College of Nutrition, Taipei Medical University, Taipei 11031, Taiwan 
b Nutrition Research Center, Taipei Medical University Hospital, Taipei 11031, Taiwan 
c Department of Surgery, National Taiwan University Hospital and College of Medicine, National Taiwan University, Taipei 100, Taiwan 

⁎ Correspondence to: Department of Surgery, National Taiwan University Hospital, 7 Chung-Shan S. Road, Taipei 100, Taiwan. Department of Surgery, National Taiwan University Hospital 7 Chung-Shan S. Road Taipei 100 Taiwan

Abstract

Obesity aggravates ferroptosis, and vitamin D (VD) may inhibit ferroptosis. We hypothesized that weight reduction and/or calcitriol administration have benefits against the sepsis-induced liver redox imbalance and ferroptosis in obese mice. Mice were fed a high-fat diet for 11 weeks, then half of the mice continued to consume the diet, while the other half were transferred to a low-energy diet for 5 weeks. After feeding the respective diets for 16 weeks, sepsis was induced by cecal ligation and puncture (CLP). Septic mice were divided into four experimental groups: OS group, obese mice injected with saline; OD group, obese mice with calcitriol; WS group, weight-reduction mice with saline; and WD group, weight-reduction mice with calcitriol. Mice in the respective groups were euthanized at 12 or 24 h after CLP. Results showed that the OS group had the highest inflammatory mediators and lipid peroxide levels in the liver. Calcitriol treatment reduced iron content, enhanced the reduced glutathione/oxidized glutathione ratio, upregulated nuclear factor erythroid 2-related factor 2, ferroptosis-suppressing protein 1, and solute carrier family 7 member 11 expression levels. Also, mitochondrion-associated nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase 1, peroxisome proliferator-activated receptor-γ coactivator 1, hypoxia-inducible factor-1α, and heme oxidase-1 expression levels increased in the late phase of sepsis. These results were not noted in the WS group. These findings suggest that calcitriol treatment elicits a more-balanced glutathione redox status, alleviates liver ferroptosis, and enhances mitochondrial biogenesis-associated gene expressions. Weight reduction alone had minimal influences on liver ferroptosis and mitochondrial biogenesis in obese mice with sepsis.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Graphical Abstract




 : 

Schematic overview of the effects of weight reduction and/or calcitriol administration on sepsis-induced liver injury in obese mice. Abbreviations: W R : weight reduction; Cal: calcitriol treatment; W R +Cal: weight reduction + calcitriol treatment. FSP, ferroptosis-suppressing protein; GSH/GSSG, reduced glutathione (GSH)/oxidized glutathione (GSSG) ratio; GPX, glutathione peroxidase; HIF1α, hypoxia-inducible factor 1 α; HO-1, heme oxygenase 1; NOX1, NADPH oxidase 1; Nrf2, nuclear factor erythroid 2-related factor 2; PGC1, peroxisome proliferator-activated receptor coactivator 1; PTGS2, prostaglandin-endoperoxide synthase 2; SLC7A11, solute carrier family 7 member 11. TFRC, transferrin receptor


Schematic overview of the effects of weight reduction and/or calcitriol administration on sepsis-induced liver injury in obese mice. Abbreviations: W R : weight reduction; Cal: calcitriol treatment; W R +Cal: weight reduction + calcitriol treatment. FSP, ferroptosis-suppressing protein; GSH/GSSG, reduced glutathione (GSH)/oxidized glutathione (GSSG) ratio; GPX, glutathione peroxidase; HIF1α, hypoxia-inducible factor 1 α; HO-1, heme oxygenase 1; NOX1, NADPH oxidase 1; Nrf2, nuclear factor erythroid 2-related factor 2; PGC1, peroxisome proliferator-activated receptor coactivator 1; PTGS2, prostaglandin-endoperoxide synthase 2; SLC7A11, solute carrier family 7 member 11. TFRC, transferrin receptor

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Highlights

•
Obesity aggravates whereas calcitriol may inhibit ferroptosis.
•
Weight reduction with lower liver TG attenuates inflammation and improves function.
•
Weight reduction has minimal influences on liver ferroptosis during sepsis.
•
Calcitriol elicits a more-balanced liver glutathione redox status in sepsis
•
Calcitriol alleviates ferroptosis and improves mitochondrial function in sepsis.

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Keywords : Iron content, Nuclear factor erythroid 2-related factor 2, Ferroptosis-suppressing protein 1, SLC7A11, Mitochondrial biogenesis


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Vol 177

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