Effects of four-week high-fructose diet on gene expression in skeletal muscle of healthy men

AimsA high-fructose diet (HFrD) may play a role in the obesity and metabolic disorders epidemic. In rodents, HFrD leads to insulin resistance and ectopic lipid deposition. In healthy humans, a four-week HFrD alters lipid homoeostasis, but does not affect insulin sensitivity or intramyocellular lipids (IMCL). The aim of this study was to investigate whether fructose may induce early molecular changes in skeletal muscle prior to the development of whole-body insulin resistance.MethodsMuscle biopsies were taken from five healthy men who had participated in a previous four-week HFrD study, during which insulin sensitivity (hyperinsulinaemic euglycaemic clamp), and intrahepatocellular lipids and IMCL were assessed before and after HFrD. The mRNA concentrations of 16 genes involved in lipid and carbohydrate metabolism were quantified before and after HFrD by real-time quantitative PCR.ResultsHFrD significantly (P < 0.05) increased stearoyl-CoA desaturase-1 (SCD-1) (+50%). Glucose transporter-4 (GLUT-4) decreased by 27% and acetyl-CoA carboxylase-2 decreased by 48%. A trend toward decreased peroxisomal proliferator-activated receptor-γ coactivator-1α (PGC-1α) was observed (−26%, P = 0.06). All other genes showed no significant changes.ConclusionHFrD led to alterations of SCD-1, GLUT-4 and PGC-1α, which may be early markers of insulin resistance.

RésuméObjectifsUne alimentation riche en fructose pourrait jouer un rôle dans l’augmentation de la prévalence de l’obésité et autres troubles métaboliques. Chez l’être humain, un régime riche en fructose (HFrD) d’une durée de quatre semaines perturbe l’homéostasie lipidique, cela sans toutefois induire une résistance à l’insuline ou une accumulation de lipides intramyocellulaires (IMCL). Le but de cette étude était d’examiner si le fructose modifie l’expression génique dans le muscle squelettique, avant qu’une résistance à l’insuline ne soit observable au niveau macroscopique.MéthodesDes biopsies musculaires ont été réalisées chez cinq volontaires sains de sexe masculin, ayant précédemment participé à une étude impliquant un HFrD durant quatre semaines. Lors de cette étude, leur sensibilité à l’insuline (clamp hyperinsulinémique euglycémique) et leur concentration d’IMCL ont été mesurées. Les concentrations de mRNA de 16 gènes impliqués dans le métabolisme des lipides et glucides ont été mesurées également avant et après HFrD.RésultatsLe HFrD a augmenté de manière significative (P < 0,05) le stearoyl-CoA-desaturase-1 (SCD-1) (+50 %). Le transporteur au glucose-4 (GLUT-4) a diminué de 27 % et e’acetyl-CoA-carboxylase-2 de 48 %. Une tendance à une baisse du peroxysomal-proliferator activated-receptor-γ-coactivator 1α (PGC-1α) a été observée (−26 %, P = 0,06). Les autres gènes sont demeurés inchangés.ConclusionLe fructose modifie l’expression génique de SCD-1 et GLUT-4, ce qui pourrait constituer des marqueurs précoces de la résistance à l’insuline.