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Label-free analysis of the β-hydroxybutyricacid drug on mitochondrial redox states repairment in type 2 diabetic mice by resonance raman scattering - 29/02/24

Doi : 10.1016/j.biopha.2024.116320 
Na Wang a, b, 1, Anqi Yang c, 1, Xiong Tian b, Jiaqi Liao c, Zhenyu Yang b, Yixiao Pan b, Yiqing Guo b, Sailing He a, c, d,
a Taizhou Hospital, Zhejiang University School of Medicine, Linhai, China 
b Key Laboratory of Minimally Invasive Techniques & Rapid Rehabilitation of Digestive System Tumor of Zhejiang Province, Taizhou Hospital of Zhejiang Province Affiliated to Wenzhou Medical University, Linhai, China 
c Centre for Optical and Electromagnetic Research, National Engineering Research Center for Optical Instruments, Zhejiang Provincial Key Laboratory for Sensing Technologies, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China 
d School of Electrical Engineering, Royal Institute of Technology, Stockholm S-100 44, Sweden 

Corresponding author at: Taizhou Hospital, Zhejiang University School of Medicine, Linhai, China.Taizhou Hospital, Zhejiang University School of MedicineLinhaiChina

Abstract

Background

Mitochondrial redox imbalance underlies the pathophysiology of type2 diabetes mellitus (T2DM), and is closely related to tissue damage and dysfunction. Studies have shown the beneficial effects of dietary strategies that elevate β-hydroxybutyrate (BHB) levels in alleviating T2DM. Nevertheless, the role of BHB has not been clearly elucidated.

Methods

We performed a spectral study to visualize the preventive effects of BHB on blood and multiorgan mitochondrial redox imbalance in T2DM mice via using label-free resonance Raman spectroscopy (RRS), and further explored the impact of BHB therapy on the pathology of T2DM mice by histological and biochemical analyses.

Findings

Our data revealed that RRS-based mitochondrial redox states assay enabled clear and reliable identification of the improvement of mitochondrial redox imbalance by BHB, evidenced by the reduction of Raman peak intensity at 750 cm−1, 1128 cm−1 and 1585 cm−1 in blood, tissue as well as purified mitochondria of db/db mice and the increase of tissue mitochondrial succinic dehydrogenase (SDH) staining after BHB treatment. Exogenous supplementation of BHB was also found to attenuate T2DM pathology related to mitochondrial redox states, involving organ injury, blood glucose control, insulin resistance and systemic inflammation.

Interpretation

Our findings provide strong evidence for BHB as a potential therapeutic strategy targeting mitochondria for T2DM.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Highlights

First use of RRS to investigate BHB's impact on mitochondrial redox in T2DM mice.
Assessed mitochondrial redox in blood and tissues using Raman peaks at 750 cm−1 and 1128 cm−1.
RRS results indicate that BHB can improve mitochondrial function in T2DM mice.
Administration of BHB also attenuates T2DM pathology related to mitochondrial dysfunction.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Type 2 diabetes, β-hydroxybutyric acid, Mitochondrial redox state, Raman spectroscopy, Label-free


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