A Mannan oligoszacharid-kiegészítés hatása a testtömeg-gyarapodásra és a zsír felhalmozódására a C57Bl/6J egerekben

Daniel L. Smith, Jr.

1 Táplálkozástudományi Tanszék, Alabamai Egyetem, Birmingham, Birmingham AL, 35294 USA

2 Clinical Nutrition Research Center, Alabamai Egyetem, Birmingham, Birmingham AL, 35294 USA

Tim R. Nagy

1 Táplálkozástudományi Tanszék, Alabamai Egyetem, Birmingham, Birmingham AL, 35294 USA

2 Klinikai Táplálkozási Kutatóközpont, Alabamai Egyetem, Birmingham, Birmingham AL, 35294 USA

Landon S. Wilson

3 Célzott Metabolomikai és Proteomikai Laboratórium, Alabamai Egyetem, Birmingham, Birmingham AL, 35294 USA

Shengli Dong

4 Biokémiai és Molekuláris Genetikai Tanszék, Alabamai Egyetem, Birmingham, Birmingham AL, 35294 USA

Stephen Barnes

3 Célzott Metabolomikai és Proteomikai Laboratórium, Alabamai Egyetem, Birmingham, Birmingham AL, 35294 USA

4 Biokémiai és Molekuláris Genetikai Tanszék, Alabamai Egyetem, Birmingham, Birmingham AL, 35294 USA

5 Farmakológiai és Toxikológiai Tanszék, Alabamai Egyetem, Birmingham, Birmingham AL, 35294 USA

6 Purdue-UAB botanikai központ az életkorral összefüggő betegségekkel kapcsolatban, Alabamai Egyetem, Birmingham, Birmingham AL, 35294 USA

David B. Allison

1 Táplálkozástudományi Tanszék, Alabamai Egyetem, Birmingham, Birmingham AL, 35294 USA

2 Clinical Nutrition Research Center, Alabamai Egyetem, Birmingham, Birmingham AL, 35294 USA

7 Biostatisztikai Tanszék, Alabamai Egyetem, Birmingham, Birmingham AL, 35294 USA

Társított adatok

Absztrakt

Bevezetés

Az elhízás elterjedtsége az iparosodott nemzetekben nőtt. Az elhízás számos egészségügyi problémához vezet és rontja a hosszú élettartamot (1, 2). A növekvő járvány genetikai és molekuláris alapjainak megértését célzó kutatással egyidejűleg a táplálkozási szakemberek alternatív módszereket keresnek az adipozitás csökkentésére, mivel a jelenlegi elhízási kezelések nem minden egyén számára működnek, és a műtét kivételével csak szerény hatékonyságúak, és gyakran elfogadhatatlan mellékhatásokkal társul (3, 4).

A legújabb vizsgálatok szerint a mannanoligoszacharidok (MOS) lehetnek ilyen vegyületek. Az MOS-kiegészítés csökkentette a halálozási arányt az állatállomány-vizsgálatokban (17). A laboratóriumi vizsgálatok beszámoltak a zsír felszívódásának csökkenéséről, amelynek következtében csökken a testsúly és a zsigeri zsír, miközben a rágcsálók és az emberek normális táplálékfelvételt tartanak fenn (18–22). Megfigyelték, hogy a rostszerű vegyületek sokféle jótékony hatást fejtenek ki, és az a képesség, hogy ezeket hozzáadják a meglévő étrendi összetevőkhöz, vonzóvá teszik őket az általános táplálékkiegészítésre, különösen, ha ezek utánozzák a csökkentett kalóriabevitel hatásait.

A mannán mannózalapú poliszacharid, amely számos növényben megtalálható - kávéban, bizonyos babokban stb. -, valamint az élesztő sejtfalakban (23). A konjac mannantól izolált glükomannánokat évszázadok óta alkalmazzák Ázsiában sűrítőszerként (24). Mivel az emlősök nem rendelkeznek a mannan gerinc β-1,4-hez kötött cukormaradékainak hasításához szükséges enzimekkel, úgy vélik, hogy ezek a polimerek emésztetlenül jutnak át a felső gyomor-bél traktuson (GI), és bizonyos mennyiségű hidrolízissel és felszívódással találkoznak. baktériumok a vastagbélben, ahol mannan és MOS javasolt a szelektív bifidobaktérium fajok fokozására (25–30). A glükomannán-kiegészítés elősegíti a túlsúlyos és elhízott egyének súlyvesztését, állítólag a rostfeltöltő hatás és a gyomor-bél traktuson keresztüli csökkent zsírfelvétel révén (31). Az emészthetetlen oligoszacharidok és az oldható rostok szintén beszámolnak arról, hogy megváltoztatják a különféle ásványi anyagok bélből való felvételét, elősegítve a csontok egészségét és fenntartását állatmodellekben (32–34).

A tanulmány célja egy tisztított MOS-kiegészített étrend testtömegre és összetételre gyakorolt hatásának értékelése egérmodellben, hogy megismételhessük-e a hasonló táplálékbevitel ellenére a MOS-fogyasztás eredményeként csökkent viscerális zsírtartalmú eredményeket, ezáltal a MOS mint CR utánzó potenciáljának támogatása.

Mód

Állatok

Hat hetes hím C57Bl/6J egeret szereztek be a The Jackson Laboratory-ból. Az egereket külön-külön polikarbonátban helyeztük el, standard egérketrecekben, amelyek szűrőfedéllel rendelkeznek

200 gramm sterilizált Beta Chip R ágynemű (NEPCO, Warrensburg, NY) és egy iso-BLOX gazdagító tér (# 6060 - Harlan/Teklad, Madison, WI). Az egereket a megérkezés után egy hétig a Birmingham-i Alabamai Egyetem (UAB) állattartó létesítményeihez (specifikus kórokozóktól mentes körülmények, őrszemfigyeléssel) adaptálták. Az egereket 22 ± 2 ° C-on tartottuk 12:12 fény: sötét ciklus alatt a vizsgálat során. A testtömegeket hetente mértük 0,01 gramm pontossággal a vizsgálat befejezéséig.

Hét hetes korukban minden egérnek ad libitum (AL) hozzáférést biztosítottunk a Bio-serv, Inc. (Frenchtown, NJ, USA) által gyártott magas zsírtartalmú (nyugati típusú) diétához (az étrend összetételét lásd az 1. táblázatban). . Nyolc hetes korukban az egereket két csoportra osztották, és vagy folytatták a magas zsírtartalmú western típusú étrendet (kontroll - CON, n = 24), vagy alternatívaként 1% MOS-tal kiegészített magas zsírtartalmú étrendre helyezték őket (# KL903 - 95% -os tisztaságú, Wuhan Kaili Medical & Sanitary Products, Co., LTD, Wuhan, Kína) tömeg szerint (MOS, n = 24) (1. táblázat). A MOS további tisztaságát és kémiai összetételét az online kiegészítő anyag (www.nature.com/obesity) írja le. Egy gramm pontosságú, pormentes élelmiszer-pelletet (BioServ) felosztottunk a hozzáférhetőség javítása érdekében a rendelkezésre álló etetőberendezések segítségével. Egy 4 hetes, a vizsgálat előtti kísérlet során az ételbevitel nem különbözött szignifikánsan a magas zsírtartalmú kontroll és az MOS-kiegészített étrend között (p = 0,15, az adatokat nem közöltük). Az állatonkénti összesített napi bevitelt alkalmazták a 95% -os élelmiszer-elosztás (3,74 g/egér/nap) meghatározásához a 12 hetes vizsgálat során. A CON és a MOS csoportokat is tápláltuk napi 1600 órakor (2 órával a világítás előtt) a 12 hetes vizsgálat során (8–20 hetes korban). A táplálékfelvételt naponta ellenőriztük, és a fennmaradó 95% -os mennyiséget 0,01 gramm pontossággal rögzítettük és eldobtuk.

Asztal 1

Diéta leírása - Kontroll és MOS étrend összetétele és makrotápanyag-tartalom számított relatív makrotápanyagok kalóriaértékekkel.

Összetevők: Kontroll (gm/kg) 1% MOS (gm/kg)

Dextrates	433.906	423.856
Kazein	200,00	200,00
Szacharóz	32.58	32.58
Szójabab olaj	20.00	20.00
Hidr. Növényi olaj	213,33	213,33
Rost (BW 200 cellulóz)	50.00	50.00
Vitamin keverék	10.00	10.00
L-Cisztin	3.00	3.00
Kolin-bitartarát	2.50	2.50
t-BHQ	0,014	0,014
MOS	-	10.50
Áramló szerek	Hozzáadva	Hozzáadva

Számított értékek% gramm% kcal% gramm% kcal

Szénhidrát	45,9	39.4	45,9	39.4
Fehérje	18.0	15.5	18.0	15.5
Zsír	23.3	45.1	23.3	45.1
Rost	5.0	-	5.0	-
Hamu	2.8	-	2.8	-
Nedvesség	2), a csont ásványianyag-tartalmát (BMC - gramm) és a területet (cm 2) szintén megkaptuk az egerek (12 csoport/csoport) egy részéhez a kiinduláskor (8 hetes korban) és a vizsgálat végén (20 hetes korban) . A BMD-t, a BMC-t és a területet PIXImus szoftver 1.45-ös verzióval elemeztük. A vizsgálat befejeztével az állati tetemeket feldarabolták és az egyes zsírpárnákat (inguinalis fehér zsírszövet - IWAT, dorsalis subcutan - SWAT, gonadal - GWAT, retroperitoneális - RWAT, mesentericus - MWAT és interscapularis barna zsírszövetet - IBAT) nedves tömeg 0,001 gramm pontossággal. Minden eljárást az UAB Intézményi Állattenyésztési és Felhasználási Bizottságának megfelelően hajtottak végre.

Statisztika

Az adatokat SAS 9.1 statisztikai szoftverrel (SAS Institute, Cary, NC, USA) elemeztük. A táplálékfelvételt, a testsúlyt, a zsírtömeget, a sovány tömeget és a zsír% -ot egy csoporttal elemeztük, időnként ismételt varianciaanalízissel (ANOVA). A post-hoc Bonferroni kiigazítást alkalmazták a testtömeg és a táplálékfelvétel többszörös összehasonlításához. A CON és MOS közötti különbségeket a teljes táplálékfelvétel, a végső testtömeg, a végső testösszetétel, a BMD, a BMC, a csontterület és a zsírpárna súlya között Student t-teszttel határoztuk meg. Az eredményeket akkor tekintettük szignifikánsnak, ha p≤0,05 (kétfarkú).

Eredmények

Ételbevitel és testtömeg

Ételbevitel és testtömeg. A) Heti táplálékfogyasztás (gramm/egér) csoportonként (CON: n = 24; MOS: n = 24) a 12 hetes vizsgálat során, a betét mutatja az összes táplálékfogyasztást (gramm/egér) csoportonként (átlag ± sd). B) Testtömeg (gramm/egér) csoportonként (CON: n = 24; MOS: n = 24) a 12 hetes vizsgálat során. * a szignifikanciát jelöli a p ábra 2.A. & B. ). Hasonlóképpen, a számított zsírszázalék nem volt szignifikáns különbség a 2 csoport között (2.C. ábra). A boncolt zsírpárnák súlya, a zsigeri zsír (GWAT + RWAT + MWAT: p = 0,566) között nem volt szignifikáns különbség a CON és a MOS csoport között. ) vagy a teljes zsírpárna tömege (p = 0,667; 2.D. ábra). A csont ásványi sűrűsége, a csont ásványianyag-tartalma és területe szintén nem különbözött szignifikánsan a csoportok között (CON vs. MOS (átlag ± sd), p-érték: BMD = 0,0431 ± 0,0018 vs. 0,0439 ± 0,0014, p = 0,26; BMC = 0,348 ± 0,032 vs. 0,354 ± 0,017, p = 0,57; Terület = 8,10 ± 0,52 vs. 8,08 ± 0,20, p = 0,90).

Testösszetétel és egyedi zsírraktár-tömeg. A) sovány tömeg (grammban) (p-érték: wk 3 = 0,17, wk 6 = 0,59, wk 9 = 0,73, hét 12 = 0,70) B) zsírtömeg (grammban) (p-érték: wk 3 = 0,81, wk 6 = 0,63, wk 9 = 0,85, wk 12 = 0,69) és C) zsírszázalék (zsírtömeg/testtömeg) csoportonként (CON: n = 24; MOS: n = 24), QMR-rel mérve 3 hetente, a tanulmány befejezése (átlag ± sd). D) A zsírraktárak (IWAT = inguinalis fehér zsírszövet, SWAT = szubkután WAT, GWAT = gonadal WAT, RWAT = retroperitoneális WAT, MWAT = mesenterialis WAT, IBAT = interscapularis barna zsírszövet) boncolt nedves súlya (átlag ± sd) (CON: n = 24; MOS: n = 24) (IWAT: p = 0,945; SWAT: p = 0,670; GWAT: p = 0,483; RWAT: p = 0,666; MWAT: p = 0,722; IBAT: p = 0,713).

Vita

A kontraszt másik pontja a felhasznált egerekre vonatkozik. Ez a tanulmány hím C57Bl/6J törzset használt fel, szemben a korábban közölt ICR nőstény egerekkel (20), felvetve annak lehetőségét, hogy a nemi vagy törzsbeli különbségek hozzájárulnak az eredmények különbségéhez. A C57Bl/6J egereket azonban gyakran használják étrend által kiváltott elhízási állapotokhoz, valamint CR vizsgálatokhoz, és hasznos modellként kell szolgálniuk az ilyen típusú elemzésekhez.

Különösen figyelemre méltó, hogy egy korábbi tanulmány magasabb zsírtartalmú étrendet (a zsírból származó kalória 63% -át) használt, amelyről nem jelentettek rostot (20), összehasonlítva a rágcsálók étrendjében szereplő normál rost-százalékkal (5 tömeg%). Ezzel szemben a további 1% -os MOS-kiegészítés ebben a tanulmányban csak 20% -os relatív rostnövekedést eredményezett (5 g/100 g étrendről 6 g/100 g-ra). Ez a jelenlegi vizsgálat alacsonyabb zsírtartalmával kombinálva (45% vs. 63%) csökkentheti a korábban megfigyelt alapvető rosthatásokat. Az itt bemutatott eredményeknek azonban relevánsabbaknak kell lenniük a „normálisabb” étrendek esetében, amelyek legalább bizonyos mennyiségű rostot tartalmaznak.

A 95% -os AL-os élelmiszer-elosztást úgy választották meg, hogy csökkentse az állatok és csoportok közötti táplálék-beviteli értékek variálhatóságát annak érdekében, hogy jobban fel lehessen mérni a MOS-kiegészítés hatását, ha nincsenek zavaró különbségek az élelmiszer-bevitelben (12 Ez különösen érdekes volt az MOS jövőbeni használatának értékelése CR-utánzóként. Bár a megnövekedett táplálékfogyasztás ezzel a táplálkozási paradigmával nem lenne mérhető, a korábbi kutatások jelentősen csökkentették a testtömeg és a testzsír mennyiségét annak ellenére, hogy a MOS-kiegészítőkkel nagyobb táplálékfelvétel történt (20 Ezért a testtömegre vagy a testzsír csökkentésére gyakorolt esetleges hatás nagyobb lenne, ha a megnövekedett táplálékbevitel nem megengedett. Ezenkívül mind a CON, mind a MOS csoportban több egér nem fogyasztotta el teljes mértékben napi kiosztását a vizsgálat előrehaladása során, ami arra utal, hogy a kompenzációs táplálás nem emelkedett MOS-kiegészítéssel, vagy nem serkentette az életkor előrehaladtával és a növekvő testtömeggel.

Annak ellenére, hogy nincs jelentős testtömeg-különbség (1.B. ábra), a MOS-t javasolják csökkenteni a testzsír felhalmozódását, amelyet ellensúlyozhat a sovány tömeg növekedése (20). A vizsgálat során azonban a testösszetételt három hetente mértük, és nem figyeltünk meg szignifikáns különbségeket a MOS-kiegészítéssel (2. ábra). Beszámoltak arról, hogy a MOS-kiegészítés szelektíven csökkenti a zsigeri zsírraktárakat (18, 21, 22). Annak a lehetőségnek a kezelése érdekében, hogy a zsigeri zsírraktárak csökkentek, míg más raktárak növekedtek, ami nem eredményezett különbséget a testtömegben vagy a teljes testzsírban, az egyes zsírpárnákat feldarabolták és nedves súlyokat mértek. Nem voltak szignifikáns különbségek az egyéni, a zsigeri vagy a teljes zsírpárna tömegében (2.D. Ábra), elvetve annak lehetőségét, hogy a MOS-kiegészítés szelektíven megváltoztatta a zsír felhalmozódását ebben a vizsgálatban. A sovány és a zsír mellett a csoportok között nem tapasztaltak szignifikáns különbséget a csont mennyiségében vagy sűrűségében. Bár más típusú emészthetetlen oligoszacharidokról kimutatták, hogy növelik az ásványi anyagok felszívódását és elősegítik a csonttermelést (32, 34), a jelenlegi tanulmányban használt MOS nem.

A vizsgálat során úgy tűnt, hogy az egerek tolerálják a MOS-kiegészítést, hasonló mennyiségű testtömeghez jutnak, mint a kontrollcsoport, és nem észleltek káros eseményeket. A testtömeg, a testzsír vagy a zsigeri zsír csökkenésének hiánya azonban megkérdőjelezi a MOS lehetséges alkalmazását CR utánzó vagy testösszetétel-fokozóként.

Kiegészítő anyag

Supp. Anyag

Köszönetnyilvánítás

Köszönjük Dr. Xingsheng Li-nek az MOS megszerzésében nyújtott segítséget, Dr. David G. Pritchard-nak a gázkromatográfiás elemzéshez nyújtott segítséget, Dr. Maria S. Johnson-nak a testösszetétel-méréshez nyújtott segítséget és Dr. Richard Weindruch-nak tudományos tanácsokat. Ezt a kutatást részben az NIH P50AT00477, P30DK56336, P60DK079626 és T32DK062710 támogatása támogatta. Az itt kifejtett vélemény a szerzők véleménye, nem feltétlenül az NIH vagy bármely más szervezet véleménye, amelyhez a szerzők kapcsolódnak.

Lábjegyzetek

Közzétételi nyilatkozatok:

Dr. Allison támogatásokat, tanácsadási díjakat és adományokat kapott az elhízás iránt érdeklődő több profit és nonprofit szervezetektől, beleértve az élelmiszeripari vállalatokat is, akiknek érdekeltségei vannak a rostban és az MOS-ban.