A gyömbérkivonat javítja az elhízást és a gyulladást a fehér zsírszövet mikro-RNA-21/132 expressziójának és AMPK-aktiválásának szabályozásával

Seunghae Kim

1 Táplálkozástudományi és Élelmezésgazdálkodási Tanszék, Ewha Womans Egyetem, 52 Ewhayeodae-gil, Seodaemun-gu, Szöul 03760, Korea; moc.revan@0211rykhs (S.K.); ten.liamnah@hport (M.-S.L.); moc.revan@ysocococ (S.J.); moc.liamg@eerfyhs (H.-Y.S.); moc.revan@5219niar (S.P.); moc.revan@00idosap (B.K.); moc.liamg@0939aharas (S.-Y.K.)

Mak-Soon Lee

Sunyoon Jung

Hye-Yeon Fiú

Seonyoung Park

Bori Kang

Seog-Young Kim

In-Hwan Kim

2 Integrált Orvostudományi és Élettudományi Tanszék, Koreai Egyetem, Szöul 02841, Korea; rk.ca.aerok@ni016k

Csong-Tai Kim

3 Bioprocesszoros mérnöki kutatócsoport, Koreai Élelmiszer-kutató Intézet, Wanju-gun, Jeollabuk-do 55365, Korea; rk.er.irfk@miktc

Yangha Kim

Társított adatok

Absztrakt

A gyömbér olyan növény, amelynek rizómáját fűszerként vagy népi gyógyszerként használják. Célul tűztük ki a gyömbérgyökér kivonat elhízásra és gyulladásra gyakorolt hatásának vizsgálatát magas zsírtartalmú étrenddel táplált patkányokban. A Sprague-Dawley patkányokat három csoportra osztottuk, és vagy 45% magas zsírtartalmú étrendet (HF), HF + gyömbér forró vizes kivonatot (WEG; 8 g/kg étrend) vagy HF + magas hidrosztatikus nyomású gyömbér (HPG; 8 g/kg diéta) 10 hétig. A HPG csoport testtömege és fehér zsírszövet (WAT) tömege alacsonyabb volt a HF csoporthoz képest. A HPG-csoport szérum- és máj lipidszintje alacsonyabb volt, míg a széklet lipidkiválasztása a HPG-csoportnál magasabb volt, mint a HF-csoporté. A WEG és a HPG csoport WAT-jában az adipogén gének mRNS-szintje alacsonyabb volt, mint a HF-csoporté. Sőt, a HPG csoport alacsonyabb volt a pro-gyulladásos citokinek mRNS-szintje, mint a HF-csoporté. A mikroRNS (miR) -21 expresszióját mind a WEG, mind a HPG szabályozta. Ezenkívül a miR-132 expressziót a HPG csökkentette. A HPG csoport adenozin-monofoszfát-aktivált protein-kináz (AMPK) aktivitása nagyobb volt, mint a HF-csoporté. A HPG jótékony hatással lehet az elhízásra és a gyulladásra, részben a miR-21/132 expresszió szabályozása és az AMPK aktivációja által WAT-ban.

1. Bemutatkozás

Az elhízás a testzsír túlzott felhalmozódására utal. Szisztémás alacsony fokú gyulladást vált ki, ami növeli a 2-es típusú cukorbetegség, a magas vérnyomás, a szív- és érrendszeri betegségek és bizonyos rákos megbetegedések kockázatát. Az elhízás okozta gyulladás a zsírszövetben folytonos lipidfelhalmozódás miatt következik be [1]. A zsírszövet által előállított gyulladásgátló molekulák aktív résztvevői az inzulinrezisztencia kialakulásának, és növelik az elhízással járó anyagcsere-betegségek kockázatát [1]. Ezeknek a kérdéseknek a kezelésére számos tanulmányt végeztek a lipid felhalmozódás és a gyulladáscsökkentő citokinek szintézisének gátlására élelmiszeranyagok felhasználásával. Megállapították, hogy tipikus funkcionális élelmiszer-összetevők, például kurkumin, kvercetin, resveratrol, Camellia sinensis és zöld tea enyhítik az anyagcsere-betegségek, például az elhízás és a magas vérnyomás által kiváltott lipidfelhalmozódást és gyulladást [2,3,4].

A gyömbér (Zingiber officinale Roscoe) lágyszárú növény, amelyet széles körben termesztenek fűszerként vagy természetes táplálékterápiás célokra. A hagyományos orvoslásban a gyömbért olyan betegségeknél alkalmazták, mint az emésztési zavarok, hányás, ízületi és izomfájdalmak, valamint a megfázás [5]. Sőt, különféle farmakológiai hatásairól beszámoltak, beleértve az elhízás, gyulladáscsökkentő és rákellenes hatásokat [6]. A jelenleg ismert gyömbéres extrakciós módszerek a melegvíz-kivonat, az ultrahanggal ultrahanggal kezelt kivonatok és még sok más [7]. Míg a melegítési módszer nagy eséllyel veszíti el a funkcionális vegyületeket az élelmiszerekben, a magas hőmérsékletű hidrosztatikus nyomású (HHP) módszer, egy nem termikus élelmiszer-feldolgozási technológia, a funkcionális vegyületeket könnyebben extrahálja, anélkül, hogy kovalens kötéseik és sejtmembránjuk megsemmisítésével károsítaná őket szerkezetek [8].

Ebben a tanulmányban megvizsgáltuk a gyömbér magas hidrosztatikus nyomású extraktumának (HPG) a magas zsírtartalmú (HF) étrend által kiváltott elhízásra és gyulladásra gyakorolt hatását, és megmértük az adipogenezisben részt vevő gének és a gyulladáscsökkentő citokinek fehérje szintjét zsírszövet (WAT). Ezenkívül értékeltük a mikroRNS (miR) -21 és miR-132 expresszióját, valamint az adenozin-monofoszfát-aktivált protein-kináz (AMPK) aktivitását a WAT-ban.

2. Anyagok és módszerek

2.1. Anyagok előkészítése

2.2. A 6-gingerol, a 6-shogaol és a teljes szaponin meghatározása

A 6-gingerolt és a 6-shogaolt nagy teljesítményű folyadékkromatográfiával (HPLC) elemeztük JASCO HPLC rendszer (Tokió, Japán) alkalmazásával, Moon és mtsai. [10]. A standard 6-gingerolt és a 6-shogaolt a Sigma-Aldrich-től (St. Louis, MO, USA) szereztük be.

Az egyes kivonatok összes szaponin-tartalmát Moon és munkatársai által leírt módszerrel határoztuk meg. [10]. A ginsenozid Re-t (Wako Chem. Co., Osaka, Japán) használtuk referencia standardként.

2.3. Állatok és kísérleti tervezés

Az összes kísérleti eljárást az Ewha Womans Egyetem, Koreai Intézményi Állatgondozási és Felhasználási Bizottsága (IACUC) hagyta jóvá (IACUC No. 15-002). Huszonhét Sprague – Dawley (hím, 3 hetes) patkányt külön-külön, rozsdamentes acélból készült dróthálós ketrecekben helyeztünk el ellenőrzött környezetben 22 ± 2 ° C hőmérsékletű, 55 ± 5% páratartalmú és 12 órás hőmérsékleten. világos és sötét ciklus. Egy hét adaptáció után az állatokat véletlenszerűen három csoportra osztották (n = 9/csoport), és 10 héten keresztül a következő kísérleti étrendet etették: magas zsírtartalmú étrend (HF), magas zsírtartalmú étrend, amely WEG-t tartalmaz (8 g/kg diéta), és a magas zsírtartalmú étrend, amely HPG-t tartalmaz (8 g/kg diéta). A diétás készítményeket az S1 kiegészítő táblázat mutatja. A kísérleti periódus alatt a testtömeget és a táplálékfelvételt hetente kétszer mértük digitális mérleg segítségével. Az átlagos napi bevitelt úgy határoztuk meg, hogy elosztottuk a teljes táplálékfelvételt az etetett napok számával. 12 órán át tartó éhezés után a patkányokat Zoletil 50 (Virbac Laboratories, Carros, Franciaország) és Rompun (Bayer Korea, Szöul, Korea) keverékével altattuk és eutanizáltuk. A vért szívpunkcióval vettük fel, és a szérumot centrifugálással elválasztottuk. Az összegyűjtött szérum-, máj- és epididymális zsírszövetet az elemzésig -70 ° C-on tároltuk.

2.4. Szérum biokémiai mérések

A triglicerid (TG), az összkoleszterin (TC), a nagy sűrűségű lipoprotein-koleszterin (HDL-C), az aszpartát-transzamináz (AST) és az alanin-transzamináz (ALT) szérumkoncentrációit enzimatikus kolorimetriás módszer alapján mértük kereskedelmi készlet (Asan) segítségével. gyógyszer, Szöul, Korea) a gyártó utasításainak megfelelően. Az alacsony sűrűségű lipoprotein-koleszterint (LDL-C) a Friedewald-képlettel számítottuk (LDL-C (mg/dL) = TC - HDL-C - (TG/5)) [11].

2.5. Máj- és széklet lipidelemzés

A máj és a széklet lipidjeit Bligh és Dyer [12] módszerével extraháltuk, kis módosításokkal. A máj és a széklet TG és TC szintjét a szérum lipidelemzéshez leírt enzimatikus kolorimetriás módszerrel elemeztük.

2.6. Szövettani elemzés

Az epididymális zsírszövetet egy éjszakán át 10% -os formalinos oldatban rögzítettük. A rögzített szövetet automatikus szövetfeldolgozóval dolgoztuk fel (TP1020, Leica, Mannheim, Németország). A feldolgozott szöveteket paraffinnal (Paraplast Plus, Leica) infiltráltuk, 7 μm vastag szakaszokra vágtuk, majd hematoxilinnal és eozinnal (H&E) festettük. A H&E metszetek képét mikroszkóp segítségével (Olympus, Tokió, Japán) kaptuk 200-szoros nagyítással. Az adipocita méretének meghatározásához a H&E festő képeket Image J szoftver segítségével elemeztük. Mintánként harminc sejtet vontunk be az egyes csoportok elemzésébe.

2.7. Kvantitatív valós idejű PCR (qRT-PCR)

A teljes RNS-t a epididymális zsírszövetből extraháltuk TRIzol reagenssel (GeneAll Biotechnology, Szöul, Korea) a gyártó utasításainak megfelelően. A cDNS-t a teljes RNS-ből szintetizáltuk Moloney Murine Leukeemia Virus (M-MLV) reverz transzkriptáz készlet segítségével (Bioneer Co., Daejeon, Korea). A valós idejű qPCR-t a Rotor Gene 3000 (Corbett Research, Mortlake, N.S.W., Ausztrália) és az AccuPower 2X Greenstar qPCR MasterMix (Bioneer Co., Daejon, Korea) segítségével hajtottuk végre. A valós idejű qPCR elemzéshez használt primereket az S2 kiegészítő táblázat ismerteti. Az adatok elemzését 2 -ΔΔCt módszerrel végeztük. A normalizáláshoz β-aktint használtunk referencia génként.

A miR expresszió elemzéséhez a cDNS-t miRNS cDNS szintézis készlet segítségével szintetizáltuk poli (A) polimeráz farkcsinálóval (ABM Inc., Richmond, BC, Kanada). A szintetizált cDNS-t az EvaGreen miRNS qPCR Master Mix (ABM Inc.) segítségével amplifikáltuk. A miR-ek számszerűsítését miR-21, miR-132 és U6 specifikus primerek (ABM Inc.) alkalmazásával végeztük. A valós idejű qPCR amplifikációt Rotor Gene 3000 (Corbett Research) alkalmazásával hajtottuk végre. A miR-21 és miR-132 szintjét U6 snRNS-re normalizáltuk és a 2 -ΔΔCt módszerrel meghatároztuk.

2.8. AMP-aktivált protein-kináz (AMPK) aktivitás

Az AMPK aktivitását egy AMPK Kinase Assay kit (Cyclex, Nagano, Japán) alkalmazásával értékeltük a gyártó utasításainak megfelelően. A fehérjeszinteket bicinchonininsav (BCA) protein assay kit (Thermo Scientific, Waltham, MA, USA) segítségével határoztuk meg. Az AMPK aktivitást fehérjekoncentrációra normalizáltuk, és a kontrollcsoporthoz viszonyított változásokként fejeztük ki.

2.9. Statisztikai analízis

Az adatokat átlagként ± az átlag standard hibájaként (SEM) fejezzük ki. A statisztikai elemzésekhez az SPSS szoftvert (22. verzió; IBM Corporation, Armonk, NY, USA) használták. Az adatokat a normál eloszlás szempontjából a Kolmogorov – Smirnov-normalitás teszttel teszteltük. Ezután a csoportok közötti összehasonlításokat egyirányú varianciaanalízissel (ANOVA) és Tukey post hoc többszörös összehasonlító tesztjeivel végeztük. A 0,05 alatti p-értékeket statisztikailag szignifikánsnak tekintettük.

3. Eredmények

3.1. A 6-gingerol, a 6-shogaol és a gyömbérkivonatok teljes szaponin tartalma

A 6-gingerol és a 6-shogaol kémiai szerkezetét az 1. a ábra mutatja. A 6-gingerol és a 6-shogaol HPLC-kromatogramját az 1. b – d. Ábra mutatja be.

Gyömbérkivonatok nagy teljesítményű folyadékkromatográfiás (HPLC) elemzése. (a) 6-gingerol és 6-shogaol kémiai szerkezete; HPLC kromatogramja (b) alapértelmezett, (c) gyömbér forró vizes kivonata (WEG), és (d) gyömbér magas hidrosztatikus nyomású kivonata (HPG).