A kitozánnal történő kiegészítés hatása a testsúlyra, a kardiometabolikus és egyéb kockázati indexekre a normál és magas zsírtartalmú/magas koleszterinszintű étrendben táplált Wistar patkányokban

Suhad M Bahijri

1 Klinikai Biokémiai Tanszék, Orvostudományi Kar, Abdulaziz King Egyetem (KAU), Jeddah, Szaúd-Arábia.

2 Szaúdi Cukorbetegség Kutatócsoport, Abdulaziz Király Egyetem (KAU), Jeddah, Szaúd-Arábia.

Lubna Alsheikh

1 Klinikai Biokémiai Tanszék, Orvostudományi Kar, Abdulaziz King Egyetem (KAU), Jeddah, Szaúd-Arábia.

2 Szaúdi Cukorbetegség Kutatócsoport, Abdulaziz Király Egyetem (KAU), Jeddah, Szaúd-Arábia.

Ghada Ajabnoor

1 Klinikai Biokémiai Tanszék, Orvostudományi Kar, Abdulaziz King Egyetem (KAU), Jeddah, Szaúd-Arábia.

2 Szaúdi Cukorbetegség Kutatócsoport, Abdulaziz Király Egyetem (KAU), Jeddah, Szaúd-Arábia.

Borai Anwar

2 Szaúdi Cukorbetegség Kutatócsoport, Abdulaziz Király Egyetem (KAU), Jeddah, Szaúd-Arábia.

3 Abdullah király Nemzetközi Orvosi Kutatóközpont, Saud bin Abdulaziz King Egészségtudományi Egyetem, Jeddah, Szaúd-Arábia.

4 Patológiai Osztály, Abdulaziz Medical City király, Jeddah, Szaúd-Arábia.

Absztrakt

A cél a kitozánnak az elhízás és a kardiometabolikus kockázat markereire gyakorolt hatásának vizsgálata volt normál chow (NC) vagy magas zsírtartalmú/magas koleszterinszintű étrendben (HF/HCD) táplált patkányokban. Negyven hím patkányt 3 hónapig tápláltak NC-vel vagy HF/HCD-vel, majd 4 csoportra osztották: A csoportba táplált NC, B csoport: NC + kitozán, C csoport: HF/HCD és D csoport: HF/HCD + kitozán. A táplálékfelvételt és a súlyt feljegyeztük, és a szérum glükózszintet, lipidprofilt, inzulint, leptint, gamma-glutamil-transzferázt (GGT) és a tumor nekrózis faktort α mértük 12 hét elején és után. Számítottuk az aterogén indexet (AI), az alacsony sűrűségű lipoprotein koleszterint: a nagy sűrűségű lipoprotein koleszterint (LDL-C: HDL-C) és az inzulinrezisztencia homeosztatikus modelljének értékelését (HOMA-IR). A vizsgálat végén az élelmiszer-bevitel jelentősen megnőtt a B csoportban; a trigliceridek, az összkoleszterin, az LDL-C, az LDL-C: HDL-C és az AI átlagos értéke csökkent a B és a D csoportban; az átlagos leptin növekedett az A csoportban és csökkent a B csoportban; és az inzulin, a HOMA-IR és a GGT átlagértékei növekedtek a C csoportban. E tanulmány eredményei arra utalnak, hogy a kitozán javította a HF/HCD okozta lipidprofilt, inzulinérzékenységet és oxidatív stresszt.

Bevezetés

Az elhízást a közelmúltban olyan betegségnek tekintik, amely kezelést igényel, mivel számos súlyos betegség és krónikus rendellenesség fokozott kockázatával jár együtt. 1 A jelentések szerint az elhízás növeli a korai halálozás kockázatát és befolyásolja az életminőséget, jelentősen megnövelve az egészségügyi ellátás költségeit. 2 Sajnos az elhízás elterjedtsége globálisan növekszik 3 és különösen Szaúd-Arábiában. 4 Sajnos azonban csak korlátozott kezelési lehetőségek állnak rendelkezésre.

Anyagok és metódusok

Állatok és étrend

Negyven hím, 3 hetes Wistar patkányt, átlagos kezdeti testtömegük 31–42 g volt, a King Fahd Orvosi Kutatóközpont (KFMRC) állattartó egységétől vásároltunk. Az állatokat polikarbonát ketrecekben tartottuk 22 ± 2 ° C-on, 12 órás világos-sötét ciklus alatt az állati egységnél. A tanulmány étrendjét ugyanabban a központban az „Élelmiszer- és táplálkozáskutatási egység” -ben készítették és lemérték.

Dizájnt tanulni

A vizsgálat 2 fázisból állt, az alábbiak szerint:

Első fázis

Az állatok felét (n = 20) magas zsírtartalmú/magas koleszterinszintű táplálékkal táplálták (zsírtartalom: az energia 30% -40% -a, vaj keverékéből a juh farokzsírjával 60%: 40% tömeg) elhízás, 3 hónapig, heti súlyméréssel. A fennmaradó patkányokat (n = 20) normál chow-val etették (zsírtartalom az összes energia 11% -a).

Második szakasz

Biokémiai és endokrin mérések

A glükózt, az összes koleszterint, a TG-t és a HDL-C-t ARCHITECT c4000 Clinical Chemistry Analyzer (Abbott, Chicago, Illinois, USA) alkalmazásával mértük Bio-Rad assay készletekkel (Bio-Rad, Hercules, CA, USA) és az LDL-C-t. a Friedewald-egyenlet felhasználásával számítva. 34 Az LDL-C: HDL-C arányt és az aterogén indexet (AI) 35 kiszámítottuk. Az inzulin-, leptin- és GGT-szinteket patkány-specifikus enzimhez kapcsolt immunszorbens vizsgálati készletekkel mértük (CUSABIO Company, Wuhan, Kína). Az inzulinrezisztencia (HOMA-IR) homeosztatikus modelljének értékelését az alábbi egyenlettel számoltuk: éhomi inzulin (mIU/L) × éhomi glükóz (mmol/L)/22,5. 36

A TNF-α expressziójának megbecsléséhez a teljes RNS-t a teljes vérből TRIzol (Life Technologies) segítségével izoláltuk a gyártó utasításai szerint. A Thermo Scientific NanoDrop 2000c (Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, USA) kivont RNS-ek minőségének és mennyiségének ellenőrzését követően kvantitatív polimeráz láncreakció (PCR) elemzést végeztek az iTaq Universal SYBR Green One-Step Kit (Bio) segítségével. -Rad). A TNF-α és a β-aktin, mint háztartási gén, primereit a Primerdesign cégtől (Chandler's Ford, UK) szereztük be (1. táblázat). A PCR reakciókat a StepOnePlus Real-Time PCR rendszer segítségével hajtottuk végre az Applied Biosystems-től (Foster City, CA, USA). A reakciót a következőképpen állítottuk be: 30 perc/50 ° C a reverz transzkripcióhoz, 15 perc/95 ° C PCR kezdeti aktiválási lépés, 40 denaturálási ciklus 20 másodpercig/95 ° C és izzítási lépés 60 másodpercig/60 ° C. A génexpressziós szintek mérését az endogén kontroll β-aktin alapján számított delta ciklus küszöbérték (ΔCT) átlagának felhasználásával végeztük.

Asztal 1

A kvantitatív polimeráz láncreakcióban alkalmazott génspecifikus oligonukleotid primerek.

Statisztikai analízis

A négy vizsgálati csoport (A csoport táplált NC, B csoport: NC + kitozán, C csoport: HF/HCD és D csoport: HF/HCD + kitozán) súlyváltozása a második fázisban. A HF/HCD magas zsírtartalmú/magas koleszterinszintű étrendet jelez; NC, normális chow.

Az összes csoport ételfogyasztása a második szakaszban látható (2. ábra). A magas zsírtartalmú/magas koleszterinszintű étrend (C csoport) bevitele a fázis elején és végén kevésbé volt összehasonlítva a szokásos étrenddel (A csoport), de a különbség nem érte el a statisztikai szignifikanciát (P =, 093 illetve .314).

Élelmiszerbevitel minden csoportban (A csoport táplált NC, B csoport: NC + kitozán, C csoport: HF/HCD és D csoport: HF/HCD + kitozán) a kísérletek második szakaszában. A HF/HCD magas zsírtartalmú/magas koleszterinszintű étrendet jelez; NC, normális chow.

Miután kitozánt adtak a chow-étrendhez, a B-csoportban a táplálékfelvétel átlagos súlya figyelemre méltóan megnőtt és szignifikánsan magasabb volt, mint a vizsgálat végén az A-csoporté (P = 0,015). Ezt azonban nem figyelték meg a másik 2 csoportra (C és D) (P = 0,98).

Becsült biokémiai és endokrin változók eredményei

A becsült biokémiai és endokrin változók eredményeit a 2. és a 3. táblázat tartalmazza. 3. Ennek a fázisnak az elején nem voltak szignifikáns különbségek a becsült paraméterek átlagértékei között a megfelelő csoportokban (A és B, valamint C és D), kivéve, hogy a B csoportban a leptin átlaga szignifikánsan magasabb volt az A csoporthoz képest (P = .008).

2. táblázat

Becsült biokémiai és endokrin változók értékei standard chow-étrendben lévő patkánycsoportok esetében.

3. táblázat

A becsült biokémiai és endokrin változók értékei magas zsírtartalmú/magas koleszterinszintű étrendben lévő patkánycsoportok esetében.

A vizsgálat végén a B csoport (kitozánnal táplált) TG, LDL-C és összkoleszterinszintje szignifikánsan csökkent a vizsgálat kezdetéhez képest (P = 0,031, 0,002 és 0,313), kivéve a leptin átlagát, amely szignifikáns növekedést mutatott (P =, 008)

A kitozánnal történő kiegészítés különböző eredményeit kaptuk, amikor megvizsgáltuk a magas zsírtartalmú/magas koleszterinszintű étrenddel (C és D) táplált csoportok vizsgált paramétereinek átlagértékeit. A vizsgálat végén a D-csoport (kitozánnal táplált) TG, LDL-C és összkoleszterinszintje (P = 0,001, 105). Jelentősen növekedtek azonban az inzulin, a HOMA-IR és a GGT átlagértékei a C csoportban a kiindulási átlagértékekhez képest (P = 0,003, 0,004 és 0,003).

A TNF-α génexpresszió RQ-ja

A TNF-α génexpresszió relatív számszerűsítését átlag ± SD-ként a 3. ábra mutatja be az A és B csoportokra, valamint a 4. ábrán a C és D csoportokra. Az RNS-koncentráció a minták esetében 101,7 és 1203,3 ng/μL között volt, és a 260 arány/280 az RNS minták esetében 1,87 és 2,09 között mozgott. A megfelelő csoportokban (A és B, illetve C és D) (P = 0,928 és 0,27) a TNF-α expresszió RQ-értékének átlagértékében nem volt szignifikáns különbség az átlag észlelt magas szórása miatt.

A TNF-α génexpresszió relatív kvantifikálása standard táplálékon (A csoport táplált NC, B csoport: NC + kitozán). NC az normális chow, RQ, relatív kvantifikációt jelzi; TNF-α, tumor nekrózis faktor α.

A tumor nekrózis faktor α gén expressziójának relatív kvantitatív meghatározása magas zsírtartalmú/magas koleszterinszintű étrendben (HF/HCD) szenvedő patkánycsoportok esetében (C csoport: HF/HCD, és D csoport: HF/HCD + kitozán). NC az normális chow, RQ, relatív kvantifikációt jelzi; TNF-α, tumor nekrózis faktor α.

Vita

Tanulmányok tisztázták a zsírszövet szerepét az inzulinrezisztencia, a dyslipidaemia, a magas vérnyomás és a cukorbetegség kialakulásában, és ezáltal a megnövekedett kardiovaszkuláris kockázatot. 37, 38 Az elhízott egyének a magas koleszterinszintet, TG-t és LDL-C-szintet csökkentő gyógyszerek szedésével próbálják csökkenteni a diszlipdémiás fenotípus hatását a szív- és érrendszeri betegségek kockázatának csökkentése érdekében. Ezen gyógyszerek bizonyos káros mellékhatásai miatt azonban növekszik az érdeklődés a természetes termékek, köztük a kitozán iránt.

Ebben az állatkísérletben sikeresen létrehoztuk az étrend által kiváltott elhízás modelljét azáltal, hogy az első fázisban magas zsírtartalmú étrendet tápláltunk, és sikerült a tervezett étrenden lévő állatok súlyát jelentősen megnövelnünk a szokásos étrenddel összehasonlítva.

Tanulmányunk nem volt az első. Valójában számos vizsgálatot végeztek a kitozánnak az állatok étrendjéhez történő hozzáadásának különféle hatásainak tanulmányozására. 9, 10, 14 - 18 Az eredmények azonban nem voltak meggyőzőek, valószínűleg a vizsgálat megtervezésében, a felhasznált kitozán típusában és mennyiségében, valamint a kiegészítési vizsgálat hosszában és számos más különbségben. Például az alkalmazott étrendek étrendi összetétele, amelyről ismert, hogy befolyásolja a különböző becsült paramétereket, eltérő volt. Egy másik ok a mikrobiota különbsége lehet a használt állatok belében, mivel az étrend befolyásolja a bél mikrobiota összetételét. immunfunkció. 42 Ezenkívül a kitozán jelenléte az étrendben arról számolt be, hogy az erjedés helyét a disztális vastagbél felé tolja, ezáltal befolyásolva a széklet baktérium enzim aktivitását, növelve a patkányokban a széklet rövid láncú zsírsavkoncentrációit, és növelve a rostból származó energia betakarítását. Ezenkívül a legtöbb vizsgálatban nem figyelték meg az étrendi bevitelt.

Ezért vizsgálatunk második szakaszában a korábbi vizsgálatok néhány korlátozását elkerülték. Azokat az állatokat, amelyeket ugyanabból az állattartó házból nyertek, és ezért várhatóan hasonló mikrobiotájú összetételűek voltak, vagy rendszeres táplálékkal táplálták, amely az energia 11% -át adta zsírral, vagy a magas zsírtartalmú/magas koleszterinszintű étrendet (30–40 tömeg%), így sokkal magasabb az energia% -a), kitozán hozzáadásával és anélkül, miközben figyelemmel kísérik a bevitelt és lehetővé teszik a patkányok számára, hogy ad libitum enni tudjanak, tanulmányozhatnák a kitozán különféle étrendhez való hozzáadásának hatását az élelmiszer-bevitelre és a súlygyarapodásra, valamint glükóz homeosztázis, inzulinrezisztencia, lipidprofil, leptinszint mint a fokozott zsírraktározás markere, TNF-α mint gyulladásos válasz markere, és GGT mint oxidatív stressz markere, 33, 44, miközben ellenőrzik a mikrobiota különbségének hatását . Ezért a tanulmány eredményeinek bármely eltérése a korábbi eredményektől elsősorban a tanulmány tervezésének tudható be.

A kitozán jótékony hatását a plazma lipidekre különféle 14 - 18, 47, 54 - 56 állatkísérletekben és humán vizsgálatokban jelentették. 48 - 53 Az eredmények azonban nem voltak következetesek, egyesek a TG-k csökkenéséről számoltak be, 14, 18, 52 mások a HDL-C növekedéséről, 18, 52, 57 csökkenésről számoltak be, 15, 16, 55, 57 - 60 és/vagy LDL-C. 15, 16, 52, 57 - 59 Ezen tanulmányok egy része nagyon rövid volt, 2-6 hétig tartott, csak 18, 50, 54, 57, 58, 60; ezért a lipidfrakciók változása minimális volt. Ez a vizsgálat 12 hétig tartott, így megfelelő időt biztosított a plazma lipidek változásának kimutatására. Megállapították, hogy a kitozán mindkét vizsgált csoportban (B és D) szignifikánsan csökkentette az összkoleszterin és az LDL-C, a TG, az LDL-C: HDL-C arány és az AI átlagértékeit (P 14 - 18, 47, 54 - 56 különböző étrendi rendek alkalmazásával.

A közölt eredmények részben megegyeznek a magas koleszterintartalmú étrendet fogyasztó patkányok 15, 16 korábbi eredményeivel, amelyek az összkoleszterin és az LDL szintjének jelentős csökkenéséről számoltak be, a HDL-C-re nem volt hatással, de nem számolták ki az LDL- C: HDL-C arány vagy az AI, mint mi tettük. A jelen megállapításokkal egyetértésben azonban egy másik, a brojlercsirkével foglalkozó tanulmány arról számolt be, hogy a kitozantartalmú étrendek etetése általában csökkentette a plazma teljes koleszterinszintjét és a HDL-C-t. 55 Ezenkívül egy másik, magas zsírtartalmú étrenddel (pl. Kitozán-oligoszacharid) 3 héten át táplált patkányokon végzett vizsgálatok szerint a kitozán csökkentette a TG-ket és emelte a HDL-C-szintet, de semmilyen hatással nem volt az LDL-C-re, 18 egyetértés a jelenlegi eredményekkel. Az elhízott patkányokon végzett vizsgálatban hasonló hatásokról számoltak be a TG szintre. 14

Annak ellenére, hogy nem találtunk változást az átlagos HDL-C-ben a standard étrendet és kitozánt fogyasztó csoportban, csökkent LDL-C: HDL-C arányt figyeltünk meg. Erről korábban egy közepesen túlsúlyos személyeken végzett humán vizsgálatban számoltak be. 48 Ezenkívül a kitozán-kiegészítéssel járó csökkent AI átlagértékek jelenlegi megállapításai a B és D csoportban összhangban vannak a korábbi vizsgálattal, 54 amelyet magas koleszterinszinttel táplált patkányokkal folytattak 4 hétig.

Különböző állatkísérletek során felvetették, hogy a kitozán-kiegészítéssel a lipidprofil javulása összefügg a zsírmegkötő tulajdonságokkal. 13., 17., 56. Ha ez valóban a kitozán valódi hatásmechanizmusa, akkor a hosszú távú alkalmazás egyik lehetséges mellékhatása a zsírban oldódó vitaminok és az esszenciális zsírsavak hiánya lesz. Ezt azonban eddig egyetlen tanulmány sem vizsgálta.

Nem figyeltünk meg változást a glükóz homeosztázisban a standard táplálékkal és kitozánnal táplált csoportban, az éhomi glükóz, az inzulin és a HOMA-IR átlagértékei nem mutattak szignifikáns különbséget a kiegészítés előtti átlagértékekhez képest. A magas zsírtartalmú/magas koleszterinszintű étrenddel táplált csoportban (C csoport) azonban a vizsgálat végén jelentősen megnőtt az inzulin és a HOMA-IR értéke, amelyet a kitozánnal kiegészített csoport nem figyelt meg ( D csoport) (3. táblázat). Ez ellentétben áll azzal a jelentéssel, hogy a kitozán-kiegészítõ szérum inzulin szignifikánsan csökkent a 47. kontrollcsoporthoz képest, és további jelzéssel szolgál az étrendi összetételnek a kapott eredményekre gyakorolt hatásáról. Továbbá ugyanez a tanulmány 47 a szérum TNF-α és GGT szignifikáns csökkenéséről számolt be, ami ellentétben van a jelenlegi eredményekkel, mivel sem a TNF-α, sem a GGT esetében nem csökkent a kitozán standard vagy magas zsírtartalmú/magas koleszterinszint hozzáadása. diéta. Valójában a GGT jelentős növekedése volt a C csoportban (3. táblázat). A jelenlegi eredmények közötti különbség oka lehet a vizsgálat hosszabb időszaka (21 összehasonlítva ebben a vizsgálatban a 12 héttel), valamint az étrend különbsége, mivel Zhou és mtsai 47 tanulmányát magas fruktóz-tartalmú táplálékkal etetett patkányokon végezték étrend okozta máj steatohepatitis kialakulásához vezet.

Összefoglalva elmondható, hogy a tanulmány eredményeiből, valamint a fent említett egyéb vizsgálatokból felvethető, hogy a kitozán étrendhez való hozzáadása bizonyos egészségügyi előnyökkel jár, különös tekintettel a lipidanyagcserére és az inzulinérzékenységre. Így ez az olcsó és látszólag biztonságos természetes termék megoldást jelenthet az elhízás okozta diszlipidémia és az inzulinrezisztencia járványára, és így megelőzheti katasztrofális egészségre gyakorolt hatásait. Továbbá a jelenlegi eredmények azt mutatják, hogy a kitozán nem közvetlenül befolyásolja az étvágyat, de hasznos lehet a testsúly szabályozásában étrendi korlátozás alatt. Jobban megtervezett és kontrollált klinikai vizsgálatokra van azonban szükség a leghatékonyabb dózis és a lehetséges hosszú távú lehetséges mellékhatások kivizsgálásához.

Köszönetnyilvánítás

A szerzők köszönetet mondanak Dr. Huda Ahmednek és Tamer Shakir úrnak, a Fahd King Orvosi Kutatóközpont Állategységének segítségéért, külön köszönetet mondva Dr. Ashraf Dallolnak a technikai támogatásért. Ezúton is szeretnék köszönetet mondani Mohmmad Zaki Elassoulinak, Ahmed Makkinak és Fares Mohammad Alshahrani úrnak, Hyatham Khalil úrnak és Naglaa Flemban asszonynak. Különösen köszönetet mondanak a KAKI kardiovaszkuláris betegségek és cukorbetegség genetikai tanulmányainak elnökének a genetikai vizsgálatokban nyújtott technikai segítségükért. Az állatokat a Fahd király Orvostudományi Kutatóközpont igazgatója, Dr. Ghazi Damanhouri kérte ingyenesen.

Lábjegyzetek

TÁRSASÁGI ÁTTEKINTÉS Hét szakértői véleményező közreműködött a szakértői jelentés elkészítésében. A bírálók jelentése összesen 1824 szót tartalmazott, kivéve az akadémiai szerkesztőhöz intézett bizalmas megjegyzéseket.

FINANSZÍROZÁS: A szerző (k) nem kaptak pénzügyi támogatást a cikk kutatásához, szerzőségéhez és/vagy publikálásához.

NYILATKOZAT A KONFLIKTIKUS ÉRDEKEKRŐL: A szerző (k) nem nyilatkoztak potenciális összeférhetetlenségről a cikk kutatásával, szerzőségével és/vagy publikációjával kapcsolatban.

Szerző közreműködései

Az SMB és az LA tervezte és tervezte a kísérleteket, és megírta a kézirat első vázlatát. LA, GA, AB és SMB elemezte az adatokat; egyetért a kéziratok eredményeivel és következtetéseivel; közösen kidolgozta a cikk felépítését és érveit; kritikus módosításokat hajtott végre és jóváhagyta a végleges verziót. A GA és az AB hozzájárult a kézirat megírásához. Minden szerző átnézte és jóváhagyta a végleges kéziratot.