A kapszaicin helyi alkalmazása csökkenti a zsigeri zsírzsírt azáltal, hogy befolyásolja az adipokin szintjét a magas zsírtartalmú étrend okozta elhízott egerekben †

Orvostudományi Tanszék, Orvostudományi Kar, Ulsani Egyetem, Ulsan, Korea

Hallym Egyetem Orvosi Központ Patológiai Osztálya, Szöul, Korea

Biológiai Tudományok Tanszék, Ulsani Egyetem, Ulsan, Korea

Élelmiszertudományi és táplálkozási tanszék, Ulsani Egyetem, Ulsan, Korea

Ulsani Egyetemi Kórház Belgyógyászati Klinika és Orvostudományi Kar, Ulsani Egyetem, Ulsan, Korea

Neung ‐ Hwa Park, Ulsani Egyetemi Kórház Belgyógyászati Klinikája és Orvostudományi Kar, Ulsani Egyetem, Ulsan, Korea

In-Seob Han, Ulsani Egyetemi Kórház Belgyógyászati Klinika és Orvostudományi Kar, Ulsani Egyetem, Ulsan, Korea; Biológiai Tudományok Tanszék, Ulsani Egyetem, Ulsan, Korea;

Biológiai Tudományok Tanszék, Ulsani Egyetem, Ulsan, Korea

Neung ‐ Hwa Park, Ulsani Egyetemi Kórház Belgyógyászati Klinikája és Orvostudományi Kar, Ulsani Egyetem, Ulsan, Korea

In-Seob Han, Ulsani Egyetemi Kórház Belgyógyászati Klinika és Orvostudományi Kar, Ulsani Egyetem, Ulsan, Korea; Biológiai Tudományok Tanszék, Ulsani Egyetem, Ulsan, Korea;

Orvostudományi Tanszék, Orvostudományi Kar, Ulsani Egyetem, Ulsan, Korea

Hallym Egyetem Orvosi Központ Patológiai Osztálya, Szöul, Korea

Biológiai Tudományok Tanszék, Ulsani Egyetem, Ulsan, Korea

Élelmiszertudományi és táplálkozási tanszék, Ulsani Egyetem, Ulsan, Korea

Ulsani Egyetemi Kórház Belgyógyászati Klinika és Orvostudományi Kar, Ulsani Egyetem, Ulsan, Korea

Neung ‐ Hwa Park, Ulsani Egyetemi Kórház Belgyógyászati Klinikája és Orvostudományi Kar, Ulsani Egyetem, Ulsan, Korea

In-Seob Han, Ulsani Egyetemi Kórház Belgyógyászati Klinika és Orvostudományi Kar, Ulsani Egyetem, Ulsan, Korea; Biológiai Tudományok Tanszék, Ulsani Egyetem, Ulsan, Korea;

Biológiai Tudományok Tanszék, Ulsani Egyetem, Ulsan, Korea

Neung ‐ Hwa Park, Ulsani Egyetemi Kórház Belgyógyászati Klinika és Orvostudományi Kar, Ulsani Egyetem, Ulsan, Korea

In-Seob Han, Ulsani Egyetemi Kórház Belgyógyászati Klinika és Orvostudományi Kar, Ulsani Egyetem, Ulsan, Korea; Biológiai Tudományok Tanszék, Ulsani Egyetem, Ulsan, Korea;

Közzététel: A szerzők nem jelentettek be összeférhetetlenséget.

Lásd a cikk online ICMJE összeférhetetlenségi űrlapjait.

Absztrakt

Célkitűzés:

A zsigeri elhízás hozzájárul az elhízással kapcsolatos rendellenességek, például cukorbetegség, hiperlipidémia és zsírmájbetegségek, valamint szív- és érrendszeri betegségek kialakulásához. Ebben a tanulmányban meghatároztuk, hogy a kapszaicin helyi alkalmazása csökkentheti-e a zsírfelhalmozódást a zsigeri zsírszövetekben.

Módszerek és eredmények:

Először azt figyeltük meg, hogy 0,075% kapszaicin helyi alkalmazása magas zsírtartalmú étrenddel táplált hím egereknél jelentősen csökkentette a súlygyarapodást és a zsigeri zsírt. A zsírsejtek jelentősen kisebbek voltak a kapszaicin krémmel kezelt egerek mesenterialis és epididymális zsírszöveteiben. A kapszaicin-kezelés csökkentette az éhomi glükóz, az összkoleszterin és a trigliceridek szérumszintjét is. Az immunblot-analízis és az RT-PCR az adiponektin és más adipokinek, köztük a peroxiszóma proliferátor-aktivált receptor (PPAR) a, a PPARy, a visfatin és az adipszin fokozott expresszióját mutatta, de csökkent a tumor nekrózis-faktor és az IL-6 expressziója.

Következtetések:

Ezek az eredmények azt mutatják, hogy a kapszaicin helyi alkalmazása elhízott egereknél korlátozza a zsír felhalmozódását a zsírszövetekben, csökkentheti a gyulladást és növelheti az inzulinérzékenységet.

Bevezetés

Bár az elhízás összefügg az inzulinrezisztenciával, amely mind a 2-es típusú cukorbetegség, mind a szív- és érrendszeri betegségek kockázati tényezője ((1)), az egész testzsír felhalmozódásának mértéke nem feltétlenül határozza meg e betegségek előfordulását. Valójában a zsigeri elhízás a trigliceridek adipocitákban történő nem megfelelő tárolásának fő kockázati tényezője, és a zsigeri zsírszövetekben a zsír felhalmozódása döntő szerepet játszik az elhízással kapcsolatos rendellenességek, például a 2-es típusú cukorbetegség, a hiperlipidémia, a magas vérnyomás és a metabolikus szindróma kialakulásában ( (2), (3)). Az adipociták erősen specializált sejtek, amelyek számos biológiailag aktív adipokin kiválasztásával befolyásolják az energia homeosztázisát. Az adipokinek kutatása erősen befolyásolta a megnövekedett zsírszövet és az elhízás kapcsolatának megértését ((4)). Valójában az adiponektin lefelé történő szabályozása olyan mechanizmus, amely révén az elhízás inzulinrezisztenciát és cukorbetegséget okozhat ((5)). A zsigeri elhízással összefüggő adipokinek megcélzása ezért hasznos stratégia lehet az elhízás által kiváltott metabolikus patológiák megelőzésében.

Az adiponektin egy 30 kDa-s adipokin, amely erősen expresszálódik az adipocitákban, és koncentrációja fordítottan összefügg a zsigeri zsír felhalmozódásával. Antidiabetikus, vérnyomáscsökkentő és antiaterogén tulajdonságokkal rendelkezik, valamint gyulladáscsökkentő és antionkogén hatásokkal rendelkezik ((2)). Bár az a mechanizmus, amellyel az adiponektin plazmaszintje csökken a magas zsigeri zsírtartalmú egyéneknél, nem egyértelmű, a zsigeri zsírral együtt történő tenyésztés gátolja az adiponektin szekrécióját a szubkután adipocitákból ((6) Ez a megállapítás arra utal, hogy a zsigeri zsírszövet felszabadít valamilyen tényezőt, amely gátolja az adiponektin szintézisét vagy szekrécióját. Az adiponektin javítja az inzulinérzékenységet azáltal, hogy növeli az energiafelhasználást és a zsírsav oxidációt az adenozin-monofoszfát-aktivált protein-kináz (AMPK) aktiválása révén, és növeli a peroxiszóma-proliferátor-aktivált receptor α (PPARα) célgénjeinek, például a zsírsav-transzolokáz/CD36 expresszióját, acil-CoA-oxidáz és a szétkapcsoló fehérje (UCP) 2 ((5)).

A kapszaicin, a forró chili és más paprika fő csípős összetevője, közvetlen hatással van az izolált zsírsejtekre in vitro ((7), (8)), és elhízás elleni aktivitással rendelkezik állatmodellben ((9), (10)). Ezenkívül epidemiológiai bizonyítékok vannak összefüggésre a kapszaicinoid tartalmú ételek fogyasztása és az elhízás alacsonyabb előfordulása között ((11), (12)). Shin és Moritani ((13)) arról számoltak be, hogy a kapszaicin 1 órával az alacsony intenzitású edzés előtt történő fogyasztása javította a lipolízist, és ezért értékes kiegészítő lehet hiperlipidémiás és/vagy elhízott egyének kezelésében. Ezen állat- és humán vizsgálatok szerint az étrendi kapszaicin funkcionális ágensnek tekinthető, amely segít megelőzni az elhízást. Azonban nem ideális az emberek elhízásának kezelésére, mert a kapszaicin hosszú távú fogyasztását csípőssége korlátozhatja. A kapszaicint általában helyileg alkalmazzák a fájdalmak és az égető érzések, a fájdalmas neuropátia gyakran jelzett tüneteinek csökkentésére ((14)). Jelenleg helyi krémekben és nagy dózisú bőrtapaszokban használják a perifériás neuropátiák, például az övsömör okozta postherpeticus neuralgia fájdalmának enyhítésére, és közvetlenül alkalmazhatók hasi bőrre mellékhatások nélkül állatmodellekben és emberekben (15), (16).

Ebben a tanulmányban egy in vivo magas zsírtartalmú étrenddel táplált egérmodell (HFD a lokálisan alkalmazott kapszaicin hatásának vizsgálatára a zsigeri elhízás megelőzésére.

Módszerek és eljárások

Állati és emberi kísérletek

Hím C57BL/6 egereket használtunk ebben a vizsgálatban. Az összes kísérleti eljárást az Ulsani Egyetem Állattenyésztési és Felhasználási Bizottsága hagyta jóvá, és megfelelt az Országos Egészségügyi Intézet irányelveinek. Az egereket 60% HFD-vel etették (Research Diets, New Brunswick, NJ), és két csoportra osztották őket: egy kontroll csoportra (n = 7), és egy kísérleti csoport (n = 7) naponta egyszer 0,075% kapszaicin krémmel kezelve. A kapszaicin krémet úgy készítettük, hogy a kapszaicint összekevertük egy hidrofil krémalappal (Sigma, St. Louis, MO), és 100 mg-ot alkalmaztunk borotvált hasi bőrre. A kapszaicin utókezeléséhez az elhízott egereket 7 hétig 60% -os HFD-vel etették, majd kontroll krémet kaptak (n = 8) vagy a 0,075% kapszaicin krém (n = 7) további 7 hétig, miközben még mindig a HFD-n van. Ezután az egereket megmértük és megöltük méhnyak elmozdulásával. Minden egér mesenterialis zsír epididymális zsírját összegyűjtöttük, lemértük, és a vért a szívből gyűjtöttük.

Szövettani elemzés

A zsigeri zsírszövetet 10% semleges pufferelt formalinban rögzítettük 24 órán át, apró darabokra vágtuk, és szövettani elemzés céljából paraffinba ágyazottuk. A mintákat mikrotómával kivágtuk, D-polilizinnel bevont üveglemezekre szereltük, xilolban deparaffinizáltuk, és hematoxilinnal és eozinnal festettük az adipocita méretének értékelésére. Az adipociták által elfoglalt területet az Image J program úszó morfológiájával számoltuk ki (http://rsb.info.nih.gov/ij/).

RNS izolálás és elemzés

A zsigeri zsírszöveteket TRIzollal (Invitrogen, Carlsbad, CA) homogenizáltuk. RT-PCR-t használtunk a génexpresszió szintjének mérésére, amelyet a GAPDH mRNS mennyiségére normalizáltunk. A cDNS-eket Go Taq DNS-polimerázzal (Promega, Madison, WI) szintetizáltuk egy MyCycler Thermal Cyclerben (Bio-Rad). A polimeráz láncreakció termékeit elektroforézissel elemeztük agaróz gélekben, és etidium-bromiddal festettük, hogy ellenőrizzük, hogy a várt méretben egyetlen amplikonokat kaptunk-e.

Western blot elemzés

A zsigeri zsírszöveteket proteázzal kiegészítve HNTG lízispufferben (50 mmol/l 4- (2-hidroxietil) -1-piperazin-etánszulfonsav, 150 mmol/l NaCl, 1% triton X-100 és 10% glicerin) homogenizáltuk. inhibitor koktél (Sigma). A lizátumokat centrifugálással tisztítottuk 12000-nélg 20 percig 4 ° C-on. A fehérjekoncentrációkat Bradford-vizsgálattal (Pierce, Rockford, IL) határoztuk meg, és azonos mennyiségű fehérjét elválasztottunk SDS-poliakrilamid gélelektroforézissel, és nitrocellulóz membránokra vittük át. A membránokat Tris-pufferolt sóoldatban blokkoltuk 5% zsírmentes száraz tejet tartalmazó Tween 20-mal, 2 órán át szobahőmérsékleten. A megkötött primer antitesteket peroxidázzal kapcsolt szekunder antitesttel és fokozott kemilumineszcencia detektáló rendszerrel (Pierce) detektáltuk. A sáv intenzitását densitometriai analízissel határoztuk meg a Gel Doc gél dokumentációs rendszerrel (Bio-Rad, Hercules, CA) és az Image J programmal (NIH), és β-aktinná normalizáltuk. Valamennyi vizsgálatot két példányban hajtottuk végre.

Plazmaelemzés

A vért haparinizált csövekbe gyűjtöttük, és a plazmát azonnal centrifugálással készítettük (890g, 4 ° C, 15 perc). A glükóz, a triglicerid és az összkoleszterin plazmakoncentrációit kereskedelmi enzimatikus kolorimetriás készlettel (Asan Pharm, Szöul, Korea) mértük.

Statisztikai analízis

Az adatok átlagként ± s.e.m. Kétfarkú t-Teszteket használtunk a testtömeg-gyarapodás és a táplálékfelvétel különbségeinek elemzésére, a plazmaadatokat pedig kétirányú ANOVA-val elemeztük. A statisztikákat a GraphPad Prism 5.0 verziójú szoftverrel számoltuk (GraphPad Software, La Jolla, CA).

Eredmények

A kapszaicin csökkenti az elhízott egerek testsúlyát

Egy korábbi tanulmány kimutatta, hogy az étrendi kapszaicin csökkentette az elhízás okozta inzulinrezisztenciát a HFD-vel táplált elhízott egerekben ((17)). Ebben a vizsgálatban a kapszaicin krémet helyileg alkalmazták a HFD-vel táplált egerek bőrére 8 hétig. A kontroll HFD-vel táplált egereknél tapasztalt testtömeg-növekedést nem figyelték meg a 0,75% -os kapszaicinnel kezelt csoportban (1a. Ábra). A zsigeri zsír vizsgálatához megmértük a máj, valamint a mesenterialis és epididymális zsírszövetek súlyát. A kapszaicinnel kezelt egerek mesenterialis zsírszövete kisebb volt, mint a kontroll elhízott egereké (1b. Ábra), és sokkal kevésbé volt megnagyobbodva, mint a kontroll elhízott egereké (1c. Ábra).

A kapszaicin helyi alkalmazása csökkenti az adipozitást. A kapszaicin krémet (0,075%) alkalmazták a C57BL/6 egereknek 7 hétig magas zsírtartalmú étrenddel (HFD). (a) Teljes testtömeg (BW), (b) Az egerek testtömegének és zsírszövetének súlya. (c) A kontrollegerek és a kapszaicin krémmel kezelt egerek reprezentatív anatómiai fényképei. A testtömeg és a szövet tömegét analitikai mérleggel mértük. Az adatok átlag ± s.e.m. *P

A kapszaicin hatásának vizsgálata a már elhízott egerek zsírszöveteinél 7 hétig etettük az egereket a HFD-vel, majd a felüket további 7 hétig kapszaicin krémmel kezeltük, miközben továbbra is a HFD-t szolgáltattuk. A 2a. Ábra azt mutatja, hogy a testtömeg folyamatosan nőtt a kontrollcsoportban, míg a kapszaicinnel kezelt csoportban alig vagy egyáltalán nem nőtt a testsúly (P

A kapszaicin helyi alkalmazása elhízott egereknél csökkenti a BW és a zsírszövet további növekedését. Az egereket 14 hétig folyamatosan HFD-vel etették. 7 hét elteltével az egereket két csoportra osztották, amelyek közül az egyik 0,075% kapszaicin krémet kapott a fennmaradó 7 hétben, a másik kontroll krém. a) Teljes BW-nyereség. (b) Az egerek testtömegének és zsírszövetének súlya. c) A zsírszövetek össztömege. d) Teljes táplálékfelvétel. e) napi étkezési kalória (kcal/nap). Az adatok átlag ± s.e.m. egerek. ***P

A kapszaicin csökkenti a zsigeri szövetek lipidcseppjeit és az elhízott egerek inzulinrezisztenciáját

Összehasonlítottuk az elhízott egerek zsigeri szöveteinek lipidtartalmát kapszaicint alkalmazva és anélkül, a 2. ábrán leírt kísérletben. A mesenterialis és epididymális zsírszövet és a máj keresztmetszete a lipidcseppek jelentős csökkenését vagy teljes hiányát mutatta. a kapszaicinnel kezelt egerekben (3a. ábra). A kapszaicin-kezelés szintén csökkentette a nagy és közepes méretű (50–100 µm 2 és 40–50 × 10 2 µm 2) adipociták gyakoriságát mind a mesenterialis, mind az epididymális zsírszövetben (3b. Ábra).

A kapszaicin helyi alkalmazásának hatása a zsírszövetre, a plazma glükózra és a lipidekre. (a) A mesenterialis és epididymális zsírszövetek reprezentatív szövettani képei (H&E). (b) A sejt méretét morfometriával határoztuk meg. (c) A leölt egerek plazmájában a glükóz, az összes koleszterin és a triglicerid szintje. Az adatok átlag ± s.e.m. egerek mindegyik csoportjában a 2. ábra jelmagyarázatában leírt típusú kísérletben. **P

A plazma glükóz-, koleszterin- és trigliceridszintje a kapsaicin-kezelés után, az előzőekben leírtak szerint ((17)) szintén alacsonyabb volt a kapszaicinnel kezelt egerekben, összhangban a szövettani adatokkal.

Annak érdekében, hogy jobban megértsük azt a molekuláris mechanizmust, amellyel a kapszaicin alkalmazása csökkenti a lipidfelhalmozódást a mesenterialis zsírszövetben, megmértük számos gyulladásban és lipidanyagcserében részt vevő gén transzkriptumszintjét. Amint a 4a. Ábra mutatja, a tumor nekrózis-faktor α (TNF-α) és IL-6 expressziója valamivel alacsonyabb volt a kapszaicint topikálisan alkalmazó elhízott egerekben, mint az elhízott kontrollcsoportban. Jelentős növekedést figyeltek meg azonban számos lipid metabolizmushoz kapcsolódó adipokin és gén, például adiponektin, adipszin, visfatin, lipoprotein lipáz (LPL), PPAR (α, β/δ, γ), UCP2, zsírsav expressziójában -Kötő fehérje 4 (FABP4), zsírsav transzporter 1 és acil-CoA szintetáz hosszú láncú családtag (ACSL1) (4b. Ábra), valamint a Western blotok azt mutatták, hogy az adiponektin és a leptin expresszió fehérje szinten is növekedett (4c. Ábra) ). Ezek a megállapítások azt sugallják, hogy a kapszaicin helyi alkalmazása gátolja a lipogenezist a mesenterialis zsírszövetekben az adipokinek, különösen az adiponektin és a leptin.

A kapszaicin helyi alkalmazásának hatása az elhízással kapcsolatos gének expressziójára a mesenterialis zsírszövetekben. (a) TNF ‐ α és IL ‐ 6 gének expressziója. (b) Adiponektin, adipszin, visfatin, LPL, ACSL1, FABP4, FATP1, UCP2 és PPAR gének expressziója. mRNS. ACSL1, acil-CoA szintetáz hosszú láncú családtag 1; FATP1, 1 zsírsav-transzporter; LPL, lipoprotein lipáz; PPAR, peroxiszóma proliferátor-aktivált receptor; UCP2, a protein 2 szétkapcsolása (c) Az adiponektin és a leptin fehérje szintjét Western blot analízissel határoztuk meg adiponektin és anti-leptin antitestekkel.

Vita

A zsírszövet fontos endokrin szervként vesz részt az energia homeosztázis szabályozásában, amely számos biológiailag aktív adipokint szekretál (5). Korábban kimutattuk, hogy a kapszaicin étrendi bevitele vagy intraperitoneális injekciója csökkenti a zsigeri zsírt és az elhízás okozta gyulladást az adiponektin expressziójának stimulálásával ((7), (17)). Az adiponektin, mint adipokin, a közelmúltban nagy figyelmet keltett. A vázizomzatban növeli a zsírsavak transzportjában, a zsírsavak elégetésében és az energia eloszlásában részt vevő molekulák expresszióját. Ezek a változások csökkentik a szöveti triaciglicerid tartalmat ((31)). A fentiekben megmutattuk, hogy az adiponektin expressziója lényegében felfelé volt szabályozva a topikális kapszaicin kezeléssel. Mivel a plazma adiponektin szintje csökken az elhízásban ((5)), eredményeink azt sugallják, hogy a kapszaicin helyi alkalmazásából adódó csökkent zsigeri zsír felhalmozódás adiponektin szekrécióhoz vezet a zsigeri zsírszövetből. Az is lehetséges, hogy a kapszaicin helyi alkalmazása növeli az energia-anyagcserét a szenzoros-centrális szimpatikus idegtengelyen keresztül és elnyomja a zsigeri zsír felhalmozódását, csakúgy, mint a tranziens receptor-potenciál vanilloid I szájon át történő beadása ((32), (33)).

Adataink együttvéve azt sugallják, hogy a kapszaicin helyi alkalmazása megváltoztatja az adipocita funkciót oly módon, hogy csökkenti a zsigeri elhízást és gyulladást, valamint növeli az inzulinérzékenységet.