A kínai magas zsírtartalmú étkezési szokások differenciális hatása a lipid anyagcserére: mechanizmusok és egészségügyi következmények

Absztrakt

Háttér

A hagyományos kínai étrendben a zsír és növényi olaj keveredik, így a telített zsírsavak, egyszeresen telítetlen zsírsavak és többszörösen telítetlen zsírsavak bevitt aránya közel 1: 1: 1. A zsír és növényi olaj keverékének a lipid anyagcserére gyakorolt hatását azonban még soha nem vizsgálták. Jelen tanulmányunkban a zsíros kínai étkezési szokások szimulálásával feltártuk a zsír és a növényi olaj keverékének a lipid anyagcserére gyakorolt hatását.

Mód

Véletlenszerűen 50 hím C57BL/6 J egeret rendeltünk 5 csoportba (mindegyik csoportban 10-et), és zsírral, napraforgóolajjal (SFO), szójaolajjal (SBO), napraforgóolajjal kevert sertészsírral (L-SFO) vagy zsírral keverve etettük őket. szójaolajjal (L-SBO) 12 hétig.

Eredmények

Megállapítottuk, hogy a sertészsír csoportban az egerek végső testtömege szignifikánsan magasabb volt, mint az SFO és az SBO csoport egereinek testtömege. A zsírsavak testzsír aránya és zsírsejtjeinek mennyisége szignifikánsan magasabb volt, mint az SFO, SBO és L-SBO csoportoké. A sertészsír csoport máj triglicerid szintje szignifikánsan emelkedett a többi csoporthoz képest. Bár a testzsír és a máj triglicerid szintje az SBO és az SFO csoportokban csökkent a többi csoportéhoz képest, a nagy sűrűségű lipoprotein koleszterin/alacsony sűrűségű lipoprotein koleszterin arány az SBO és az SFO csoportokban is szignifikánsan csökkent.

Következtetések

Megállapítottuk, hogy a sertészsíros étrend a testzsír, a máj és a szérum lipidek felhalmozódását indukálta, ami növelheti az elhízás, az alkoholmentes zsírsav májbetegség és az érelmeszesedés kockázatát. A növényi olaj-diéta koleszterin-anyagcsere-rendellenességeket eredményezett, annak ellenére, hogy nem vezetett elhízáshoz. A kevert olajos étrend testzsír felhalmozódást váltott ki, de nem okozott lipid felhalmozódást a májban és a szérumban. Így a differenciális olaj/zsír étrend hatással van az egér lipid anyagcseréjének differenciális aspektusaira.

Grafikai absztrakt

Háttér

Az elhízás közegészségügyi problémává vált világszerte. Az elhízás nagymértékben társul a hiperlipidémia, az alkoholmentes zsírmájbetegség (NAFLD) és a szív- és érrendszeri betegségek (CVD) kialakulásához [1]. Az elhízás a szabad zsírsavak (FFA-k) és a triacil-glicerin (TG) fokozott felhalmozódásához vezet a szérumban, amelyek a CVD kialakulásának kockázati tényezői [2]. A hepatocitákban a túlzott TG felhalmozódás kulcsfontosságú a NAFLD fejlődésében [3].

A nyugati étkezési szokások általában magas zsírtartalmú fogyasztást jelentenek. Az elmúlt évek nyugatosodása miatt a tipikus kínai étrend ma már magas zsírtartalmat is tartalmaz [4, 5]. A kínai lakosok táplálkozási és egészségi állapotának felmérése szerint a kínai lakosok étkezési olaj vagy zsír átlagos napi bevitele 42,1 g/nap (37,3 g növényi olaj, 4,8 g zsír) és 41,4 g/nap (32,7 g növényi olaj) és 8,7 g sertészsír) 2012-ben, illetve 2002-ben [6]. A kínai lakosokra vonatkozó étrendi irányelvek (2016) szerint a kínai lakosok több mint 5% -ának napi főzési zsír-/olajfogyasztása meghaladja a 95 g/nap értéket, étrend zsírenergiája pedig legfeljebb 35

40% [7, 8]. Ráadásul a disznózsír bevitele csökken a zsírral kapcsolatos negatív jelentések miatt.

Az Egészségügyi Világszervezet (WHO) szerint a zsírból/olajból nyert energia napi bevitele kevesebb, mint 30%, a telített zsírsavaké pedig kevesebb, mint 10% [9].

Mód

Állatok, diéták és kísérleti tervezés

Ötven hím C57BL/6 J 6 hetes egeret vásároltunk a Hunan Silaike Laboratory Animal Co., Ltd.-től (Changsha, Kína). Az SBO-t és a napraforgóolajat (SFO) a China Oil & Foodstuffs Co. Ltd.-től (Peking, Kína), a FuLinMen-től és az First Degree Press Oil-től vásárolták. A levélzsírt a helyi TangRenShen Co., Ltd. szupermarketből vásárolták. Minden egeret ad libitum táplálékkal és vízzel láttak el, és 12 órás világos-sötét ciklus alatt tartották 22 ± 1 ° C hőmérsékleten és 65 relatív páratartalom mellett. ± 5%. 1 hetes akklimatizáció után az egereket véletlenszerűen öt csoportba osztották, és különböző étrendekkel etették: sertészsír, SFO, SBO, sertészsír, amelyet SFO-val kevertek (L-SFO), és a sertészsír, amelyet SBO-val (L-SBO) kevertek 12 hétig. A diéták összetételét az S1 táblázat, míg a zsír/olajok zsírsavösszetételét az S2 táblázat mutatja. Az etetési periódus végén az összes egeret 12 órán át éheztettük és altattuk, mielőtt leöltük őket. Ezután összegyűjtötték a vizsgálathoz szükséges vért és szerveket.

Mintagyűjtés és előkészítés

Vérmintákat gyűjtöttünk a retro orbitális plexusból, és egy éjszakán át állni hagytuk 4 ° C-on. A szérumot 3500 g-vel 10 percig 4 ° C-on végzett centrifugálással izoláltuk, és a további elemzésig azonnal -80 ° C-on tároltuk. A májat, az epididymális zsírszöveteket és a perirenalis zsírszöveteket összegyűjtöttük és lemértük. A máj- és epididymális zsírszöveteket öt részre vágtuk és sóoldattal mostuk. Az egyik részt 10% semleges pufferolt formalinban rögzítettük, míg a fennmaradó részeket az elemzésig -80 ° C-on azonnal fagyasztottuk.

A lipid mérése a plazmában és a májban

A szérum TG, az összes koleszterin (TC), a nagy sűrűségű lipoprotein koleszterin (HDL-C) és az alacsony sűrűségű lipoprotein koleszterin (LDL-C) szintjét a Mindray Biochemical Analyzer BS-190 (Shenzhen, Kína) alkalmazásával mértük. A szérum FFA-kat, a TG-t és a TC-t a Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute-tól (Nanjing, Kína) beszerzett vizsgálati készlet segítségével határoztuk meg.

Szövettani elemzés

Az epididymális fehér zsírszöveteket (WAT) és a máj bal oldalsó lebenyét 4% paraformaldehidben rögzítettük 24 órán át. A WAT-ot ezután hematoxilinnal és eozinnal (H&E), a májszövetet pedig Oil Red O-val (Sigma, USA) festettük. A festett területeket Olympus Photomicroscope (Olympus Inc., Tokió, Japán) alkalmazásával figyeltük meg 400 × WAT és 200 × májszövet nagyítással. Az epididymális adipocita területét öt egyedi zsírsejt öt mezőjével mértük, és az epididymális adipocyta keresztmetszet területét (CSA) az Image-Pro Plus 5.1 (Media Cybernetics, Inc. Silver Spring, Maryland, USA) segítségével számítottuk ki. A májolaj vörös O-festett területét szintén megmértük, minden csoportban öt egyedi minta öt mezőjével, és az Image-Pro Plus 5.1 alkalmazásával kiszámítottuk.

Western blot elemzés

A máj Western-blot-analízisének módszere olyan volt, mint egy korábbi tanulmányban [22]. Ebben a módszerben olyan antitesteket alkalmaztak, amelyek tartalmazzák a szterin szabályozó elemeket megkötő fehérjéket (SREBP) -1c (Biosynthesis Biotechnology Co., Ltd., Peking, Kína), a zsírsav szintetázt (FAS) (Epitomics, Inc. USA), a peroxiszóma proliferátorral aktivált alfa receptort (PPARα) (Epitomics, Inc. USA), hormon-érzékeny lipáz (HSL) (Santa Cruz, Inc. USA) glicerinaldehid-3-foszfát-dehidrogenáz (Proteintech, Inc. USA) és torma-peroxidáz-konjugált másodlagos antitestek (Proteintech, Inc. USA).

Statisztikai analízis

A takarmány-hatékonysági arányt (FER) úgy számítottuk ki, hogy a teljes súlygyarapodást (g) elosztottuk a táplálékbevitellel (g) × 100. A csoportok közötti átlagos különbségeket egyirányú varianciaanalízissel (ANOVA) elemeztük, majd a legkevésbé szignifikáns különbség (LSD) utólagos elemzést végeztük az SPSS 17.0 (SPSS Inc., Chicago, USA) szoftverrel. A P-érték

Eredmények

Testtömeg, takarmányhatékonysági arány és testzsír felhalmozódás

A kezdeti testtömegben nem volt szignifikáns különbség a csoportok között (1b. Ábra). 12 hetes kísérleti étrend után az SFO és SBO csoportok végső testtömege lényegesen alacsonyabb volt, mint a sertészsír csoporté (1c. Ábra). Az L-SFO és L-SBO csoportok szignifikánsan nagyobb végső testsúlyt mutattak az SFO és SBO csoportokhoz képest (1c. Ábra). A takarmány-hatékonysági arány azonban nem különbözött a csoportok között (1a. Ábra). A zsírzsír bevitele jelentősen megnövelte az epididymális WAT, a perirenalis WAT súlyát, a testzsírtömeget és a testzsír arányát az SFO és az SBO beviteléhez képest (1d-g. Ábra). Az SFO és SBO csoportok szignifikánsan alacsonyabb epididymális adipocita CSA-t mutattak, mint a csak zsírral táplált csoport (1h ábra). Az SFO és SBO csoportok szignifikánsan alacsonyabb epididymális adipocita CSA-t mutattak, mint az L-SFO és L-SBO csoportok (1h ábra).

TC felhalmozódás a szérumban és a májban

A szérum TC és HDL-C szintje szignifikánsan alacsonyabb volt az L-SFO és L-SBO csoportokban, összehasonlítva a csak zsírral etetett csoporttal (2a., B. Ábra). A „kevert olaj” és a „növényi olaj” csoportok összehasonlításakor az LDL-C szérumszint szignifikánsan alacsonyabb volt az L-SFO és az L-SBO csoportokban, mint a másik három csoportban; azonban nem figyeltünk meg különbséget az SFO és az SBO csoportok összehasonlításával a sertészsír csoporttal (2c. ábra). Ezek az eredmények azt mutatják, hogy egy olajkeverék bevitele csökkentheti a szérum TC és az LDL-C szintjét önmagában a sertészsír beviteléhez képest. Ezenkívül a TC-szint észrevehető csökkenése, amelyet a növényi olajjal táplált egereknél tapasztaltak, elsősorban a csökkent HDL-C-szintnek tudható be. Így a HDL-C/LDL-C arány az SFO és az SBO csoportban szignifikánsan alacsonyabb volt, mint a másik három csoport (2d. Ábra). A máj TC szintje az L-SFO és az L-SBO csoportokban szintén alacsonyabb volt, mint az SFO és az SBO csoportban (2e. Ábra).

A TG felhalmozódása a szérumban és a májban

A szérum TG, FFA és a máj TG szintje a csak disznózsírral táplált csoportban szignifikánsan magasabb volt, mint a másik négy csoportban, ami azt jelzi, hogy a sertészsíros étrend TG felhalmozódást eredményezhet a szérumban és a májban egyaránt (3a-c. ). Nem figyeltünk meg szignifikáns különbséget a máj TG értékeiben az SFO, SBO, L-SFO és L-SBO csoportok között (3c. Ábra). Az olajvörös O festési eredmény igazolta a máj TG-tartalmát (3d. Ábra). Eredményeink tehát azt mutatták, hogy a vegyes olajtartalmú étrend a testtömeg növelése ellenére sem okoz lipidfelhalmozódást a szérumban és a májban.

A rokon fehérjék expressziója kísérleti táplálékkal etetett egerek májában

A disznózsír-étrendhez képest a kevert olajos étrend fokozta az SREBP-1c és FAS fehérjék expresszióját, miközben egyidejűleg felfelé szabályozta a PPARα és a HSL fehérje expresszióját. A sertészsír-étrendhez képest a növényi olaj-étrend csökkentette az SREBP-1c és FAS fehérjék expresszióját, és fokozta a PPARα és a HSL fehérjék expresszióját. Ezek az eredmények azt illusztrálják, hogy a zsírsavszintézist gátolták, és a TG hidrolízisét növényi olaj elősegítette, hozzájárulva az alacsonyabb lipidfelhalmozódáshoz a disznózsír-étrendhez képest (4. ábra).

Vita

Ebben a tanulmányban a magas zsírtartalmú kínai étkezési szokások szimulálásával feltártuk az olajkeverék (zsír és növényi olaj) egerek lipidanyagcseréjére gyakorolt hatását. Eredményeink azt mutatták, hogy a sertészsír-étrend vezetett a legnagyobb zsírtömeghez, majd a zsír és a növényi olaj, majd a növényi olaj keveréke következett. Másrészt a növényi olaj-étrend a legkisebb zsírtömeg mellett is a koleszterin anyagcseréjének zavarait eredményezte.

E tanulmány eredményeink azonban ellentmondanak korábbi kutatási eredményeinknek [22]. Ennek oka lehet a zsírenergia különbségei, mivel korábbi tanulmányunk 25% zsírenergiát szolgáltatott, szemben a jelen tanulmányban szolgáltatott 35% zsírenergiával. A magas zsírtartalmú diétás egérmodellben általában 50–60% -os zsírenergia-összetétel figyelhető meg. A legtöbb kutató ezeket az értékeket alkalmazza egy elhízási modell [33] vagy egy diabéteszes modell [34] létrehozására. Catta-Preta et al. [23] a 60% zsírtartalmú étrendben (zsír, zsír, olívaolaj, SFO és repceolaj külön-külön) csak a zsír a zsírtömeghez (10% zsírenergia) járul hozzá; Vizsgálatunkban az egerek 35% zsírenergiát kaptak, összhangban vannak ezzel a jelentéssel. Bargut és mtsai. kimutatta, hogy az egerek testtömeg-tömege akkor változott, ha az egereket különféle magas zsírtartalmú étrendekkel etették (50% zsírenergia), a legnagyobb testzsírtömeget a zsírból, a legkisebbet pedig a halolajból nyerték [35]. Alapvetően az alapvető tápanyagokat a hiány elkerülése érdekében minimális szint felett, a toxicitás elkerülése érdekében pedig a maximális szint alatt kell fogyasztani. Az U alakú összefüggés logikus a tápanyagok és az egészség között. Azonban az olaj extrém bevitelét mindig alkalmazzák a kutatás során, amikor az egészségre gyakorolt hatását értékelik [36].

A testzsír felhalmozódási aránya az L-SBO csoportban alacsonyabb volt, mint az L-SFO csoportban. Az n-3/n-6 PUFA aránya fontos tényező a lipid anyagcserében. Tanulmányok kimutatták, hogy az étrendi olaj magas n-3/n-6 PUFA aránya javíthatja az oxidatív stressz erejét az FFA szérumtartalmának csökkentése révén [37]. Az n-3/n-6 PUFA aránya az L-SBO-ban magasabb volt, mint az L-SFO-ban.

Ebben a vizsgálatban a növényi olajjal táplált egerekben jelentősen megnőtt az SREBP-1c. Tao Jiang et al. [40] megállapította, hogy az SREBP-1c szintje fokozottan szabályozva volt azoknál az egereknél, amelyek zsírját 60% zsírenergiával táplálták, míg az SREBP-1c kiütött egerekben a vese lipidfelhalmozódása javult. A legtöbb szövetben az SREBP-k expresszálódnak, és ezek szabályozzák a lipogén génexpressziót [41]. Továbbá szabályozzák a zsírsav-szintáz (FAS) transzkripcióját, amely a lipidszintézis útjának kulcsfontosságú eleme [42]. Az endogén zsírsavakat főleg a FAS szintetizálja, amely hosszú szénláncú zsírsavakká szintetizálja az acetil-CoA-t és a malonil-CoA-t [43]. Ezek a megállapítások arra utalnak, hogy a zsírzsír elősegíti a zsírsavak szintézisét.

A PPARα egy transzkripciós faktor, amely a nukleáris hormon receptor szupercsaládjához tartozik, és arról számoltak be, hogy a HSL és a zsírszegény triglicerid lipáz expresszióját indukálja, amelyek mindkettő hozzájárulnak a TG-k mobilizálásához [44]. Az irodalomban a máj PPARα fehérje megnövekedett a zsírral táplált egerekben [45]. A zsírral etetett egereknél azonban csökkent a másik négy csoporthoz képest; így a HSL-fehérje disznózsírral etetett egerekben volt a legalacsonyabb, ami azt jelzi, hogy a sertészsír hidrolízis képessége a legalacsonyabb.

Tanulmányok kimutatták, hogy a hiperkoleszterinémiát elsősorban a szérum LDL-C rendellenesen magas szintje okozza [46]. A magas LDL-C és az alacsony HDL-C szint a CVD kockázatának növekedésével jár [47]. A HDL-C/LDL-C arány fontos mutató a CVD kockázatának felmérésében, és érzékenyebb a CVD kockázatának előrejelzésében, mint a TG és a TC. A növényi olajjal etetett egerek HDL-C/LDL-C aránya lényegesen alacsonyabb volt, mint az olajkeverékkel etetett egereké. Ezek az eredmények azt mutatják, hogy a növényi olaj bevitele növeli a CVD kockázatát, összehasonlítva más olajok bevitelével. A MUFA-k aránya olyan tényező lehet, amely befolyásolja a koleszterin metabolizmusát. Duavy és mtsai. (2017) kimutatta, hogy a MUFA-ban gazdag olívaolaj bevitele csökkentette a szérum LDL-C szintjét az SFO diétához képest [48]. Bár a jelen tanulmányban hasonló eredményeket figyeltünk meg, az eredmények hátterében álló mechanizmusokat még tovább kell vizsgálni. A sertészsír bevitele magasabb szérum TG és FFA szinthez vezet, mint a növényi olajok bevitele önmagában vagy olajkeverékben. A magas szérum TG- és FFA-szint növeli az érelmeszesedés kockázatát. Ez összefüggésbe hozható a szalmitzsír Sn-2 helyzetében lévő magas palmitinsav-tartalommal, ami közvetlenül a bélből szívódik fel [49].

Jelen tanulmányban a zsírsavak fokozott zsírsavszintézise és a TG gyengített mobilizálása, valamint a növényi olajhoz viszonyítva járulnak hozzá a legnagyobb zsírfelhalmozódáshoz. Az olajkeverék-étrend szintén fokozta a zsírsavszintézist a növényi olajhoz képest; azonban nem figyeltek meg különbségeket a TG mobilizálódási arányában azok között az egerek között, amelyek fogyasztották az olajkeveréket, és azok között, amelyek a növényi olajat tartalmazó étrendet fogyasztották. Ez annak tulajdonítható, hogy alacsonyabb a máj TG-tartalma a növényi olajjal és olajkeverékkel etetett egerek étrendjében, mint a zsírral.

Ez a tanulmány azonban csak ötféle olajdiétát hasonlított össze, kontrollcsoport nélkül. Így a különféle olajos étrendek hatását a lipidek anyagcseréjére a 35% zsír energiafogyasztás alapján vitattuk meg a jelen tanulmányban.

Következtetés

Összességében a kínai lakosok magas zsírtartalmú étkezési szokásainak szimulálása után a zsír és növényi olaj keverékének bevitele nem volt elhízásgátló hatású a növényi olajokhoz képest. Ezenkívül azt tapasztaltuk, hogy a zsírzsír bevitele testzsír felhalmozódást és lipid felhalmozódást váltott ki a májban és a szérumban, és fokozta az elhízás és az érelmeszesedés kockázatát. A növényi olaj bevitele a koleszterin anyagcserével kapcsolatos rendellenességeket eredményezett, amelyek megnövelték a CVD kockázatát, annak ellenére, hogy ez nem vezetett elhízáshoz. Az olajkeverék bevitele, annak ellenére, hogy nem eredményez lipid felhalmozódást a májban és a szérumban, elkerülhetetlenül előidézte a testzsír felhalmozódását. Így a differenciális olaj/zsír étrend hatással van az egerek lipid anyagcseréjének differenciális aspektusára.

Az adatok és anyagok rendelkezésre állása

Az összes létrehozott vagy elemzett adatot ez a cikk tartalmazza.