Hatása Lactobacillus gasseri BNR17 a vércukorszintről és a testtömegről 2-es típusú cukorbetegség egérmodelljében

K + F Központ, BIONEER Co., Daejeon, Dél-Korea

Absztrakt

Célok: A hatásának kivizsgálása Lactobacillus gasseri Az emberi anyatejből izolált BNR17 vércukorszintre és testtömegre 2-es típusú cukorbeteg állatokban.

Módszerek és eredmények: db/db az egereket egy kontrollcsoportba és öt mintacsoportba osztottuk; a mintacsoportok BNR17-et (10 7, 10 8, 10 9 és 10 10 CFU) vagy roziglitazont (8 mg kg -1) kaptak orálisan naponta kétszer, 12 héten keresztül. A BNR17 csoportok dózisfüggő mértékben csökkentették az ételt, a vízfelvételt és az ürülék mennyiségét. A testsúlycsökkenést a BNR17 csoportokban nem tapasztalták. Az éhomi és étkezés utáni 2 órás vércukorszint szignifikánsan alacsonyabb volt a BNR17 (1010 CFU) csoportban a kontroll csoporthoz képest. A HbA1c a BNR17 csoportban csökkent, bár statisztikailag nem volt szignifikáns. Az orális glükóz tolerancia teszt során a BNR17 csoportok dózisfüggő javulást mutattak a glükóz érzékenységben.

Következtetések: Lactobacillus gasseri A BNR17 elnyomja a vércukorszintet és javítja a cukorbetegség tüneteit db/db egerek.

A tanulmány jelentősége és hatása: A vércukorszint-csökkentő tejsavbaktériumok várhatóan hasznosak lehetnek a 2-es típusú cukorbetegség kezelésében embereknél.

Bevezetés

Az elhízás szintjének növekedése olyan magatartási és kulturális tényezők miatt, mint az édes és magas zsírtartalmú ételek túlzott bevitele és az elégtelen testmozgás, az előrejelzések szerint jelentősen megnöveli a 2-es típusú cukorbetegség előfordulását. A 2-es típusú cukorbetegség az anyagcsere-betegségek csoportja, amelyet hiperglikémia jellemez, amely az inzulin szekréciójának, az inzulin működésének és a máj glükóztermelésének megnövekedéséből ered. A 2-es típusú cukorbetegség krónikus hiperglikémiája a különféle szervek, különösen a szemek, a vesék, az idegek, a szív és az erek hosszú távú károsodásával, diszfunkciójával és elégtelenségével is jár (Schuster és Duvuuri 2002).

Számos új gyógyszert engedélyeztek a 2-es típusú cukorbetegség kezelésére. Jelenleg az orális antidiabetikus szerek öt csoportja áll rendelkezésre: szulfonilureák, meglitinidek, alfa-glükozidáz inhibitorok, tiazolidindionok és biguanidok. Ezenkívül számos típusú inzulin és inzulinanalóg áll rendelkezésre a hiperglikémia kezelésére (McCormick és Quinn 2002). Ezeknek a gyógyszereknek azonban számos korlátja van, például mellékhatások és másodlagos kudarc.

Sok erőfeszítést fordítottunk a hagyományos gyógyszerek (ginzeng, zöld tea, eperfa gyümölcsök, selyemhernyó és gyógynövény kivonatok stb.) Kifejlesztésére, kiegészítő vagy alternatív cukorbetegség kezelésére, mivel ezeket a természetes termékeket évek óta szedik különféle betegségekre mellékhatások nélkül. vagy toxicitás (Kim et al. 1996; Xie et al. 2002; Tsuneki et al. 2004; Mang et al. 2006; Lee et al. 2007). Az elmúlt években beszámoltak arról, hogy a probiotikumok [tejsavbaktériumok (LAB)] hatékonysággal rendelkeznek a cukorbetegség progressziójával kapcsolatban (Matsuzaki et al. 1997a, b; Tabuchi et al. 2003; Tudok et al. 2007; Yadav et al. 2007). Ezekben a vizsgálatokban a LAB különböző kísérleti modellekben megakadályozta vagy késleltette a cukorbetegség kialakulását, beleértve a vegyi vagy étrend által kiváltott és genetikailag mutált állatokat (db/db egerek). Kevés tanulmány készült azonban a LAB-ról, mint a cukorbetegség kezeléséről, annak ellenére, hogy a bizonyítékok azt mutatják, hogy képesek csökkenteni a cukorbetegség előfordulását (Matsuzaki et al. 1997a, b; Tabuchi et al. 2003; Tudok et al. 2007).

Lactobacillus gasseri A BNR17-et korábban izolálták az emberi anyatejből, és probiotikus tulajdonságait értékelték, beleértve a sav-/epe-toleranciát, a bélsejtekhez való tapadást és az antimikrobiális vegyületek termelését laboratóriumunkban. Ebben a tanulmányban azt vizsgáltuk, hogy a BNR17 befolyásolja-e a C57BL/KS/J vércukorszintjét db/db egerek. Ez a diabéteszes egérmodell a diabetes db gén spontán mutációjából jön létre. A db/db az egerek hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a 2-es típusú cukorbetegségben szenvedők, beleértve az elhízást, a hiperglikémiát és az extrém inzulinrezisztenciát (Chang et al. 2006). Itt arról számolunk be, hogy a BNR17 csökkenti a db/db egereken és javítja a különféle diabéteszes tüneteket, beleértve a polidipsziát, a hiperfázisot és a polyuriát.

Anyagok és metódusok

Bakteriális szuszpenziók előállítása

Lactobacillus gasseri Az ebben a vizsgálatban használt BNR17-et laboratóriumunkban izolálták az emberi anyatejből. Lactobacillus gasseri Az állatoknak beadandó BNR17 mintákat úgy készítettük el, hogy liofilizált bakteriális port foszfáttal pufferolt sóoldatban (PBS) szuszpendáltunk. A BNR17 liofilizálásának segédanyagaként sovány tejet, trehalózt és fruktooligoszacharid keveréket használtak [2: 1: 1 (w/v)].

Állatok és kísérleti vizsgálatok

A kísérlet megkezdése előtt (0. hét), valamint a 3., 6., 9. és 12. héten orális glükóz tolerancia teszteket (OGTT) hajtottak végre. Minden vizsgálat előtt az egereket 16 órán át éheztettük, majd megmérettük a vércukorszintet (idő = 0). 1 g kg -1 testtömeg koncentrációjú glükózoldatot készítettünk, majd beadtuk az egereknek. A vércukorértékeket 30 percenként határoztuk meg egy 2 órás periódus alatt.

A vércukor-koncentrációt glükométerrel (Allmedicus, Anyang, Dél-Korea) elemeztük. A HbA1c-et Nycocard Readerrel mértük (Nycomed Pharma As. Oslo, Norvégia; normál tartomány 4-5,5-7%).

A kísérleti adatokat standard hibákkal jelentettük. A különbségek statisztikai szignifikanciáját egyirányú anovával elemeztük (SPSSWIN 12.0 szoftver; SPSS Inc., Chicago, IL, USA). P

Eredmények

Amint az az 1. ábrán látható, a testtömeg a kontrollcsoportban 8 hétig nőtt, de ezt követően a kísérlet végéig csökkent. Ez a tendencia a többi csoportban nem volt tapasztalható. A többi csoport testtömegének tendenciája nőtt a kísérleti időszak alatt; a rosiglitazonnal kezelt állatok testtömege azonban tovább nőtt, míg a BNR17 csoportok testtömeg-növekedése lassú volt vagy megszűnt a 8. hét után.

A testtömeg változása db/db beadott egerek Lactobacillus gasseri BNR17 12 hétig. *P

Az 1. táblázatban a roziglitazon csoportban az átlagos heti táplálékfelvétel 12 hét alatt a legkevesebb volt a kísérleti csoportok között (P 1. táblázat: A beadott állatok testtömeg-növekedésének, a víz- és táplálékbevitel átlagos értéke, valamint az ürülék mennyisége Lactobacillus gasseri BNR17 12 hétig

Csoport Testtömeg-gyarapodás (g nap −1) Ételbevitel (g nap −1) Vízbevitel (ml nap −1) Az ürülék mennyisége (g nap −1)

Ellenőrzés	0,21 ± 0,9	6,50 ± 0,21	17,29 ± 1,25	13,63 ± 0,75
Roziglitazon	0,32 ± 0,3 *	4,89 ± 0,14 ***	3,35 ± 0,7 ***	3 · 03 ± 0 · 11 ***
BNR17 (7)	0,22 ± 0,6	6,26 ± 0,16 *	13 · 72 ± 1 · 53 ***	11,37 ± 1,2,3 ***
BNR17 (8)	0,20 ± 0,09	6,33 ± 0,12	14,28 ± 0,33 ***	11,96 ± 0,9 **
BNR17 (9)	0,25 ± 0,8	5 · 85 ± 0 · 38 **	12 · 07 ± 2 · 67 ***	9 · 91 ± 1 · 86 ***
BNR17 (10)	0,25 ± 0,7	5,44 ± 0,39 ***	9 · 11 ± 3 · 49 ***	7 · 18 ± 2 · 48 ***

Az éhomi (a) és az étkezés utáni 2 h (b) vércukorszint-változás db/db beadott egerek Lactobacillus gasseri BNR17 12 hétig. *P

A kísérlet végén a rosiglitazon csoportban az egerek HbA1c szintje szignifikánsan alacsonyabb volt (P 2. táblázat: A beadott állatok glikozilezett hemoglobin (HbA1c) szintje Lactobacillus gasseri BNR17 12 hétig

HbA1c csoport (%) 0 hét 6 hét 12 hét

Ellenőrzés	4 · 70 ± 0 · 52	7,86 ± 0,60	8 · 70 ± 0 · 61
Roziglitazon	4 · 48 ± 0 · 48	4,18 ± 0,51 *	4,66 ± 0,36
BNR17 (7)	4,52 ± 0,75	7,54 ± 0,47	8,22 ± 0,61
BNR17 (8)	4 · 60 ± 0,26	7 · 52 ± 0 · 72	8,94 ± 0,86
BNR17 (9)	4,46 ± 0,26	6,94 ± 0,73	8,38 ± 0,93
BNR17 (10)	4,34 ± 0,21	6 · 80 ± 0 · 52	7,44 ± 0,62

- orális glükóz tolerancia db/db beadott egerek Lactobacillus gasseri BNR17 12 hétig. A vércukorszintet 0, 30, 60, 90 és 120 percnél határoztuk meg. *P

Vita

A hatása Lact. gasseri Az emberi anyatejből izolált BNR17-et 2-es típusú cukorbetegség esetén db/db egereket vizsgáltak.

Korábban értékeltük a probiotikus tulajdonságait és biztonságosságát Lact. gasseri BNR17. Az életképes baktériumsejtek savval (pH 2, 0, 2 óra) és epes sókkal (0,3% oxgall, 9 óra) végzett kezelés után megmaradtak, ami azt jelzi, hogy a BNR17 képes ellenállni a gyomor-bélrendszeri környezetnek. A BNR17 tapadt a Caco ‐ 2 sejtekhez (humán vastagbélsejtek), ami arra utal, hogy képes kolonizálni az emberi gyomor-bél traktust. Lactobacillus gasseri A BNR17 antibakteriális hatást mutatott az élelmiszer által közvetített patogén baktériumok, mint pl Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Salmonella typhimurium és Proteus mirabilis. A BNR17 rezisztens volt néhány antibiotikummal, beleértve a gentamicint, a kanamicint, a sztreptomicint, a bacitracint, a neomicint, a nalidixinsavat, a ciprofloxacint, a polimixin B-t és a trimetoprimot, de nem volt rezisztens a vankomicinnel szemben. Azok az állatok (SD patkányok), akiket 8 hétig BNR17-vel etettek, egészségesek maradtak, és nem figyeltek meg makroszkopikus változásokat a mesenterialis nyirokcsomókban, a lépben, a vese vagy a máj morfológiájában, ami arra utal, hogy a BNR17-nek csekély vagy egyáltalán nincs mellékhatása.

Megállapították, hogy a BNR17 hatékonyan csökkenti a vércukorszintet és javítja a cukorbetegség tüneteit, mint például a polydipszia, a hiperpázia és a poliuria. A 2-es típusú diabéteszes egereknél gyakran megfigyelt testtömeg-csökkenést BNR17 adagolással is megakadályozták. A roziglitazont használtuk pozitív kontrollként a BNR17 antidiabetikus potenciáljához képest, mivel ez egy fő orális antidiabetikus gyógyszer, amely csökkenti az inzulinrezisztenciát a peroxiszóma proliferátor által aktivált receptorok aktiválásával. A túlzott testsúlynövekedés a rosiglitazon ismert súlyos mellékhatását képezi. Vizsgálatunkban a roziglitazon csoport a testtömeg folyamatos növekedését mutatta a kísérleti időszak alatt. A roziglitazonnal ellentétben a BNR17 egyik dózisa sem vezetett a testtömeg túlzott növekedéséhez.

Az éhomi és étkezés utáni 2 órás vércukorszintet és az OGTT-t a kísérleti periódus alatt konzerváltuk a BNR17 beadásával. A 6. és 9. héten az AUCglucose-értékek szignifikáns csökkenést regisztráltak a kontroll csoporthoz képest csak a BNR17 (10) csoportoknál, az alacsonyabb dózisok tendenciájával. Még akkor is, ha ezek a hatások a 12. héten lassan csökkentek, ezek az eredmények azt jelzik, hogy a BNR17 pozitív kezelési hatással van a 2-es típusú cukorbetegségre.

A BNR17 10 10 CFU dózisban történő beadása csökkentette a HbA1c értékeket, de ez statisztikailag nem volt szignifikáns. A HbA1c fontos tényező, amelyet a hosszú távú vércukor-egyensúly figyelemmel kísérésére használnak, mert tükrözi a vörösvértestekben a hemoglobinhoz kötődő glükózmolekulák számát. Feltételezzük, hogy a HbA1c szint javulásának hiánya és a glükózszint enyhe növekedése a 12. héten részben az állatmodell genetikai torzításának volt köszönhető. Vagyis a db/db a spontán mutálódott egerek szigorúak a LAB-val, mivel ez nem kémiai vegyület. Meg kell nézni, hogy a BNR17 jelentősen csökkentheti-e a HbA1c értékeket és az OGTT szintet a cukorbetegség különböző állatmodelljeiben.

Néhány jelentés érkezett a LAB antidiabetikus mechanizmusáról. Cukorbetegség esetén a Lactobacillus casei mind a nem elhízott cukorbetegek, mind az inzulinfüggő cukorbeteg állatok számára az immunrendszer aktivitásának szabályozásával hatékonyan gátolták a cukorbetegség előfordulását (Matsuzaki et al. 1997a, b). Beszámoltak arról, hogy a glükóz intolerancia és a hiperglikémia emelkedését jelentősen késleltette az etetés Lactobacillus GG a streptozotocin által kiváltott cukorbetegség progressziójában patkányokban (Tabuchim et al. 2003). Probiotikus dahi tartalmazó Lactobacillus acidophilus és Lact. casei jelentősen késleltette a cukorbetegség előrehaladását a magas zsírtartalmú étrendű állatokban a biokémiai változások lelassításával (Yadav et al. 2007).

A közelmúltban sok kutató az emlős gazda-bél mikrobiómájának a cukorbetegséghez való viszonyára összpontosított, ami arra utal, hogy a bél mikroorganizmusai fontos szerepet játszanak az anyagcserében és a betegség kialakulásában (Bajzer és Seeley 2006; Ley et al. 2006; Turnbaugh et al. 2006; Ryu et al. 2008). Tudok et al. (2007) beszámolt arról, hogy a bél bifidobaktérium tartalom növekedése szignifikánsan és pozitívan korrelált a javult glükóz toleranciával, az inzulin szekrécióval és a normalizált gyulladásos tónussal. Ezenkívül Owen et al. (2006) szerint a csecsemőkorban történő szoptatás a későbbi életben a 2-es típusú cukorbetegség csökkent kockázatával jár. Márton et al. (2003) egészséges anyák tejéből, emlő areloa és emlőbőréből izolált LAB-t, valamint szoptatott csecsemőik orális tamponjait és székletét elemezték. Azt javasolták, hogy a szoptatás jelentős LAB-forrás lehet a csecsemő belében, és hogy a tejben jelen lévő LAB endogén eredetű lehet. Ezért tanulmányunkban arra tippelünk, hogy az anyatejben található LAB lehet a cukorbetegség megelőzésének egyik fontos összetevője, bár még nem derült ki, hogy az anyatejben melyik anyag kapcsolódik a jótékony antidiabetes hatáshoz.

Összegzésként bemutattuk a Lact. gasseri BNR17 emberi anyatejből származik, szájon át történő etetéssel db/db egerek. A BNR17 csökkentette a vércukorszintet és javította a cukorbetegséggel járó tüneteket. További vizsgálatokat tervezünk a BNR17 hatásáról a cukorbetegség kialakulására magas fruktóztartalmú étrendű patkány állatmodell alkalmazásával.