A halolaj-étrend csökkentheti a középkorú patkányok májának gyulladásos szintjét

Tárgyak

Absztrakt

Az étrendi szójababolaj, a zsírzsír és a halolaj hatása a fiziológiai válaszokra középkorban kevéssé tanulmányozott. Ebben a tanulmányban az oxidatív stressz, a gyulladásos citokinek, a telomer hosszúság és az életkorral összefüggő génexpresszió változását vizsgáltuk középkorú patkányok májában a fenti három zsírdiéta hatására. Férfi Sprague Dawley patkányokat (12 hónapos) 3 hónapig AIN-93M táplálékkal etették, amelyben a szójaolajat ekvivalensen helyettesítették zsírral vagy halolajjal. A disznózsír-étrendhez képest a halolaj-étrend bevitele jelentősen csökkentette a testtömeg-növekedést, a fehérvérsejtszámot és a máj triacil-glicerin, az összes koleszterin, a zsír felhalmozódása, az alacsony sűrűségű lipoprotein, az oxidatív stressz és a gyulladásos citokinek szintjét (P

Bevezetés

A zsír az emberi étrend fontos eleme, tápértéke nagymértékben függ a zsírsav-összetételtől 1. A különböző zsírforrásoknak különböző alkalmazásuk van. A sertészsírokat sok évvel ezelőtt főleg a nyugati országokban működő pékségekben és élelmiszer-házi készítésben alkalmazták, és az egészségi problémákat növényi olajokkal, köztük szójabab-, napraforgó- és olívaolajokkal helyettesítették 2, 3. A zsírsavakat azonban még mindig széles körben fogyasztják néhány fejlődő országban. Vannak, akik úgy vélik, hogy a sertészsír nem rossz, ahogy mi a 4. képet ábrázoljuk. A halolajat általában kiegészítő szerként alkalmazzák, mivel magas n-3 zsírsavtartalommal rendelkezik, és megelőzhet bizonyos betegségeket 5 .

A zsírtartalmú étrend zsírsavösszetétele összefüggésben van oxidációval és gyulladással. A telített zsírsavak (SFA-k) jobban ellenállnak az oxidációnak, mivel nem tartalmaznak telítetlen kötéseket. A magas telített zsírtartalmú étrend azonban növelheti a gyulladás szintjének kockázatát az egérmodellekben 6. Másrészt az n-3 többszörösen telítetlen zsírsavak (PUFA-k) antioxidáns aktivitással bírnak, mivel az NF-κB útvonalat gátolhatják az eikozahexaénsav (EPA), a dokozahexaénsav (DHA) és ezek metabolitjai 7. Az n-3 PUFA hiánya elősegítheti a lipogén génexpressziót és a máj steatosisát a máj X receptorán keresztül. Éppen ellenkezőleg, az n-6 PUFA-ban gazdag étrend az öregedés során magasabb szintű lipidperoxidációhoz és DNS-oxidatív szünetekhez vezethet a patkányszövetekben és a vérben, míg a MUFA-alapú étrend kevesebb oxidációt mutatott 9. Úgy gondolják, hogy az n-3 PUFA-k szisztémásan csökkentik a gyulladásos reakciókat azáltal, hogy az NF-κB inaktivációval 10 csökkentik a gyulladásos génexpresszió szabályozását. Az n-6 zsírsavak, különösen a linolsav (18: 2 n-6), azonban gyulladásgátló hatást fejthetnek ki11. Kimutatták, hogy az egyszeresen telítetlen zsírsavak (MUFA-k), beleértve az olajsavat (OA), kettős szerepet játszanak a gyulladásban 6, 12,13,14 .

Az oxidatív stresszt számos fiziológiai változás kritikus tényezőjeként ismerik el, különösen a 15, 16 öregedési folyamatban, amelyet krónikus és szubklinikai gyulladásos állapotként jellemeznek 17. Az öregedési folyamatot általában genomiális instabilitás, telomer kopás, epigenetikai változások, proteosztázis elvesztése, mitokondriális diszfunkció és sejtes öregedés kíséri 18. A középkor az öregedési folyamat korábbi szakasza, amelynek során fokozatos fizikai változások és néhány krónikus betegség fordulhat elő 19. Az ilyen változások 20 évesen befolyásolják az eredményeket. Számos tanulmány hangsúlyozta a diéták öregedésre gyakorolt hatását. Kevés adat áll rendelkezésre azonban az étrendi zsírok középkori fiziológiai válaszokra gyakorolt hatásáról.

Ennek érdekében megvizsgáltuk, hogy a szójaolaj, a zsírzsír és a halolaj bevitele hogyan befolyásolta a középkorú patkányok oxidatív és gyulladásos állapotát, az életkorral összefüggő génexpressziót, a telomer hosszát és az egyéb kapcsolódó paramétereket. A mögöttes mechanizmusra is javaslatot tettek.

Eredmények

Zsírfelhalmozódás

Szövettani megfigyelések Oil Red O festéssel azt mutatták, hogy a zsírzsírcseppek mennyisége és nagysága a sertészsír csoportban nagyobb volt, mint a szójaolaj és a halolaj csoportban (1a – c. Ábra). Ennek megfelelően a máj triacil-glicerin (TAG) és az összes koleszterin (TC) a zsírsav csoportban szignifikánsan magasabb volt, mint a halolaj csoportban (1d. Ábra), P 0,05). A sertészsír-csoport nagyobb testtömeg-növekedést és májindexet mutatott, mint a halolaj és a szójababolaj-csoportok (P 0,05, 1. táblázat). A vérben a TAG, a TC és az alacsony sűrűségű lipoprotein (LDL) magasabb volt a sertészsír csoportban, mint a halolaj és a szójaolaj csoportokban (P 0,05).

Oxidatív állapot

A katalázt (CAT), a szuperoxid-diszmutázt (SOD), a glutation-peroxidázt (GSH-PX) és a teljes antioxidáns-kapacitást (T-AOC) elemeztük a máj reaktív oxidatív fajok (ROS) termelésének közvetett értékeléséhez (2. ábra). A SOD és a T-AOC aktivitása a halolaj csoportban magasabb volt, mint a sertészsír csoporté (P 0,05, 2a. És c. Ábra), a mérsékelten szigorú Duncan többszörös összehasonlításai szignifikáns különbséget mutattak a CAT- és a GSH-Px-aktivitások között a halolaj- és sertészsírcsoportok között (S1. Ábra). A szójaolaj-csoport nem mutatott szignifikáns különbséget ezekben a változókban a halolaj-csoporttól (P > 0,05, 2. ábra). Ez azt jelzi, hogy a zsírzsír bevitele nagyobb mértékben károsíthatja az antioxidáns aktivitást, mint a halolaj.

Gyulladásos állapot

A fehérvérsejtszám (WBC) a szójaolaj és a halolaj csoportban szignifikánsan alacsonyabb volt, mint a zsírsav csoport (P 0,05, 3a. És c. Ábra). Az IL-1β és a TNF-a mRNS szintje nem különbözött a szójaolaj és a zsírsav csoport között (P > 0,05, 3b. És d. Ábra).

Az öregedéssel kapcsolatos génexpresszió

Mint fentebb bemutattuk, a zsírsav bevitele a középkorú patkányokat lényegesen eltérő fiziológiai válaszokra késztette, mint a másik két zsírdiéta. Az alapul szolgáló molekuláris mechanizmusok további feltárása érdekében az öregedéssel kapcsolatos PCR tömb elemzéseket hajtottunk végre, és összehasonlítottuk az mRNS adatait, amelyekben a sertészsír csoportot állítottuk be kontrollként. Az eredmények azt mutatták, hogy a halolajcsoportban és a szójaolajcsoportban 41, illetve 32 gén szabályozása volt alacsonyabb, mint a sertészsír csoportban (P 0,05) és 2,13 redő a halolaj csoportban (P 4. ábra

A PCR tömb adatainak génkészlet-elemzése kimutatta, hogy a szójaolaj-csoport génjeiben 32, különböző módon expresszált génből 16, 3, 2, 4 és 3 kapcsolódott a gyulladásos válaszokhoz, az apoptózishoz, a DNS-kötődéshez, a proteosztázishoz és a telomer kopáshoz (4d. Ábra). . A génkészlet-dúsítási elemzés azt is jelezte, hogy ezek a gének részt vettek a komplement- és koagulációs kaszkádok, az oxidatív károsodások, a komplementaktiváció és az autópályaszerű receptor szignálozás útvonalaiban (S1. Kiegészítő táblázat). A halolajcsoportban 41 különböző módon expresszált gén közül 19, 2, 2, 3, 2, 2 és 4 gén társult gyulladásos válaszokkal, apoptózis, DNS-kötődés, telomer-kopás, laminopátiák, neurodegeneráció, oxidatív stressz és mitokondriális diszfunkció ( 4e. Ábra). A dúsítási elemzés ezeket a géneket hat útvonalhoz illesztette, azaz a komplement- és koagulációs kaszkádokkal, az oxidatív károsodásokkal, a komplementaktiválással, az autópálya-receptor jelzéssel, a mitokondriális génexpresszióval, valamint a HSP-szabályozás FAS útjával és stresszindukciójával (S2. Kiegészítő táblázat).

Telomer hossza

A telomer hosszát jó mutatónak tekintették az öregedési folyamat szempontjából 18. A máj abszolút telomer hosszát (aTL) RT-PCR-rel mértük. Az eredmények azt mutatták, hogy az aTL értékek szignifikánsan nagyobbak voltak (P 0,05). Így a halolaj bevitele késleltetheti a középkorú patkányok telomer kopását, összehasonlítva a zsírsavval.

Vita

Egyre több bizonyíték jelzi, hogy az étkezési zsírsavak típusa bizonyos hatással van az állatok egészségére azáltal, hogy megváltoztatja a lipidanyagcserét 21,22,23. Például a sztearinsav bevitele drámai mértékben csökkenti a zsigeri zsírt 24, még akkor is, ha a sztearinsav könnyebben elraktározható a májban az étkezés utáni időszakokban (24

48 óra), mint a linolénsav vagy az olajsav 25. A palmitoleinsav és a konjugált linolsav megakadályozhatja a zsír lerakódását a májban 26, 27. Ezenkívül a DHA és az arachidonsav (ARA) bevitele jelentősen csökkentheti a máj súlyát, a szérum TAG és TC, epididymális zsírt a palmitinsavhoz képest, ami fokozott zsírsav-β-oxidációval, lefelé szabályozott mRNS zsírsav-szintázzal és szterin szabályozó elem kötő fehérje-1c expresszió 28. Így a hosszú láncú telített zsírsavak (a 12-nél nagyobb szénvázak száma) bevitele növelheti a lipid-lerakódást, míg az egyszeresen vagy többszörösen telítetlen zsírsavak gátolják a lipid-lerakódást. Ez a hatás függhet a vizsgált alanyok életkorától és a zsírsavak típusától.

Az életkor hatása viszonylag összetett, mivel a gyulladás szintje az életkor függvényében nagyban változik, amely során a Toll-szerű receptorok (TLR) kritikus szerepet játszanak a gyulladásos és immunválaszok kiváltásában 29. Fiatal patkányokban az SFA-k nagyobb mértékben hozzájárulhatnak a gyulladásgátló folyamatokhoz, mint más zsírsavak, mivel az SFA-k a TLR-2 és a TLR-4 ligandumaként szolgálhatnak, ami az NF-κB jelátvitel aktiválásával indukálja a proinflammatorikus géntranszkripciót. kaszkádok 30. Kimutatták, hogy az n-6 zsírsavak (például linolsav) 31 gyulladásgátló hatást fejtenek ki, és átalakíthatók ARA -vá. Fiatal TLR4 knockout egerekben az EPA és a DHA gátolta a TLR-4 jelátviteli utat. Azonban az n-3 PUFA-kiegészítés (1,68 g EPA és 0,72 g DHA/d) idős egyéneknél 3 hónapig nagyobb valószínűséget mutatott a gyulladásos citokinek (IL-1β, IL-6, TNF-a) csökkentésére, mint fiataloknál 32. Az n-3 PUFA enyhítheti az életkorral összefüggő betegségeket a gyulladás szintjének csökkentésével 33. A fenti eredmények az étrendre vagy az életkorra gyakorolt hatásokra összpontosítottak különböző modellekben, beleértve a magas zsírtartalmú étrendet is. A diétás készítmények meglehetősen eltértek a szokásos étrendtől.

Ezért a jelen tanulmány célja az volt, hogy feltárja, hogy az étrendben lévő zsírsavak hogyan befolyásolják a középkorú patkányokban a zsír felhalmozódását, az oxidatív státust, a gyulladásos állapotot, az öregedéssel összefüggő génexpressziót és a telomer hosszát.

Felismerték, hogy a nyugati stílusú étrend, amely jellemző az n-6 PUFA-k, SFA-k és transz-zsírsavak magas szintjére, de alacsony az n-3 PUFA-k szintje, a metabolikus szindrómák növekvő gyakoriságával hozhatók összefüggésbe, amelyeket a gyulladásos válaszok 44. Az SFA-k helyettesítése MUFA-val azonban csökkentené a gyulladásos reakciókat 6, a MUFA-val dúsított mediterrán étrend pedig csökkentheti a metabolikus szindrómák előfordulását 13 .

Jelen tanulmányban az étrendi zsírok jelentős gyulladás fenotípus-változásokat váltottak ki középkorú patkányokban. A sertészsírral etetett patkányok a fehérvérsejtek és a vérlemezkék számlálásával érzékenyebbek voltak a gyulladásra, mint a szójabab és a halolajok. Halolajban viszonylag magas palmit-olajsavszint (16: 1) szerepet játszhat az inzulinérzékenység szabályozásában, a gyulladás gátlásában és a máj zsírfelhalmozódásának megakadályozásában 55. Ezenkívül az ARA átalakulhat prosztaglandinokká és leukotriénekké, amelyek fontos gyulladásgátló mediátorok és ROS termelést indukálhatnak 56. A szójaolajban lévő linolsav átalakítható ARA 57-vé. Ezenkívül az olívaolajjal (magas OA-tartalmú) történő kiegészítés súlyos gyulladást okozhat a proinflammatorikus molekulák intrahepatikus génexpressziójának fokozott szabályozásával 12. A szójaolajban található magasabb olajsav- és linolsavak nagyobb fokú gyulladást válthatnak ki, mint a halolaj.

A disznózsír csoportban az LDL magasabb szintje összefüggésbe hozható gyulladással. Az LDL gazdag koleszterinben és koleszteril-észterben, amelyek könnyen oxidálódhatnak és aggregálódnak. Oxidált LDL indukál TLR4-közvetített jelátviteli út (CD36 – TLR4 – TLR6 gyulladásos), és aktiválja az NF-κB-t és a Pro-IL-1β-t, amelyeket az kaszpáz 1 hasíthat az IL-1β-ra, és tovább indukálja a gyulladást 58 .

A PCR tömb eredményei tovább megerősítették, hogy az étkezési zsírok különböző szintű gyulladást indukáltak. A sertészsírcsoporthoz képest a szójaolaj bevitele 16 gyulladásos reakcióban részt vevő gén és 19 gyulladással kapcsolatos gén szabályozását okozta. Az útvonal-dúsítási elemzés azt mutatta, hogy a szójabab és a halolaj bevitele csökkentheti a gyulladásos reakciókat azáltal, hogy lefelé szabályozza a gén expresszióját, amely magában foglalja a komplement aktiválást és az autópályaszerű receptor jelátvitelt. Ezenkívül az oxidatív stresszt és a mitokondriális diszfunkcióval járó géneket is csökkentették a halolaj csoportban, és ez összhangban volt a máj antioxidáns enzim aktivitásának változásával. A szójabab és a halolaj bevitele a FOXO 1, aminek oka lehet a máj kevesebb zsírfelhalmozódása, és ezáltal csökken az inzulinszint. Ugyanakkor a magasabb inzulin aktiválhatja az NF-κB-t a foszforilezésével FOXO a PI3K/Akt jelzési útvonalat eredményeznek, és az MnSOD és a CAT lefelé történő szabályozását eredményezik. Ez növelné a ROS szintet, ami viszont aktiválhatja az NF-κB-t, és ennek eredményeként fokozhatja a gyulladást 53 .

Megjegyzendő, hogy az étkezési zsírok gyulladásra gyakorolt hatása normál dózisban viszonylag kicsi volt. Az étrend hatása azonban fokozódhat, ha megnő az étrend zsírdózisa. Ennek ellenére a jelen tanulmány még mindig jelentős eredményeket szolgáltatott egyes fiziológiai válaszokról. Bizonyos mértékben az eredmények fokozatos oxidatív stresszt és gyulladást tükröznek a diétás zsírok által középkorban. További munkát kell végezni az étrend zsírhatásainak összehasonlítása a fiatal, a közép- és az időskorúak körében, valamint a diéta hatásának értékelése nagyobb dózisok mellett. Ezenkívül számszerűsíteni kell az autofágiával kapcsolatos markereket annak értékeléséhez, hogy különböző zsírforrások indukálják-e az autofágiát középkorban.

Összefoglalva, javasolták a zsír által kiváltott oxidációs gyulladás alapmechanizmusát középkorú patkányokban (6. ábra). A zsír felhalmozódása fokozhatja a ROS termelést, amely indukálhatja a fehérjék, lipidek és DNS oxidációját, következésképpen a sejtek apoptózisát, öregedését és öregedését. Az étrendben lévő SFA-k, oxidált zsírsavak és n-6 PUFA-k a citoplazmába szállíthatók TLR-ek, majd aktiválja az NF-κB-t és gyulladást vált ki. Az n-3 PUFA-k azonban elnyomhatják TLR-indukálta NF-κB aktivációt. A ROS közvetlenül aktiválhatja az NF-κB-t és indukálhatja CASP-1 a pro-IL-1β hasítására az IL-1β előállításához. A TNF-α, IL-6 és IL-1β viszont aktiválhatja az NF-κB-t, és tovább súlyosbíthatja a gyulladásokat. A TNF-α, az apoptózis és az öregedés indukálná a ROS termelést. Ezenkívül az inzulin aktiválódhat FOXO 1, de gátolják az MnSOD-t és a CAT-t, és ennek következtében fokozzák az ROS-termelést.

A zsír által kiváltott oxidáció/gyulladás/öregedés javasolt alapmechanizmusa. ROS, reaktív oxigénfajok; FA: zsírsavak; n-3: n-3 zsírsavak; n-6: n-6 zsírsavak; SFA: telített zsírsav; TLR: autópálya-szerű receptor; NF-κB: nukleáris transzkripciós faktor κB; FOXO 1: villás fejláda O 1; Pro-IL-1β: pro-interleukin 1β; MnSOD: Mn szuperoxid-diszmutáz; CAT: kataláz; IL-6: interleukin 6; TNF-a: tumor nekrózis faktor a; IL-1β: interleukin 1β; lila vonal jelzi a CASP-1 közvetített út; zöld vonal jelzi az inzulin által kiváltott utat; a piros vonal a TNF-α-t, a sejtes apoptózist és az öregedési útvonalakat jelöli, amelyek növelik a ROS termelést; a kék pont vonal jelzi az IL-6 és IL-1β által indukált automatikus aktiválási hurkot.