Journal of Nutrition & Food Sciences
Nyílt hozzáférésű

+44 7480022449

patogenetikai

PMC/PubMed indexelt cikkek
Hasznos Linkek
Oszd meg ezt az oldalt
25+ millió webhelylátogató
Journal Flyer

Kutatási cikk - (2020) 10. évfolyam, 3. szám

Absztrakt

Cél: A kutatás célja a szénhidrát- és lipid-anyagcsere paramétereinek, a társult gyulladás markereinek dinamikájának vizsgálata volt indukált metabolikus szindróma (MetS) modellben, és megbecsülni kezelésének hatékonyságát szőlőből származó stilbene-koncentrátum (GDSC) alkalmazásával ).

Mód: A kutatást 40 SPF kategóriájú fehér Wistar hím patkányon végezték 12 héten át. A MetS-t a fruktóz modell alkalmazásával indukálták (a patkányok táplálása 24 héten át 60% -os fruktóz-tartalommal). Az indukált MetS-szel rendelkező patkányokat GDSC-vel kezeltük, amelyet a Vitis vinifera víz-alkohol extrakciójával nyertünk (Ressfood LLC, Oroszország).

Eredmények: A kísérleti MetS indukcióját a hasi elhízás, a hiperglikémia, a lipidszint emelkedése, a kardiomiopátia és az erek károsodása követte. A 4-es típusú glükóz transzporter transzporter (GLUT4) és a peroxiszóma proliferátor által aktivált receptor-γ (PPAR-γ) expressziója expresszívebb és koraibb dinamikával bír, mint biokémiai elmozdulások.

Következtetés: A kísérő gyulladásos reakciók kialakulását megerősítette a TLR4 és a C-reaktív fehérje megnövekedett expressziója a kontroll szintekhez képest. A kísérleti MetS kezelése GDSC-vel megakadályozta a kapcsolódó gyulladásos reakciókat, és megvédte a szívet és az ereket a károsodástól.

Kulcsszavak

Metabolikus szindróma; Molekuláris markerek; Társuló gyulladás; Szőlőből származó stilbene koncentrátum

Bevezetés

A metabolikus szindróma (MetS) a legveszélyesebb szívroham kockázati tényezők csoportja: a cukorbetegség és az éhomi plazma glükózszint emelkedése, a hasi elhízás, a magas koleszterinszint és a magas vérnyomás (The IDF Consensus Worldwide Definition of the Metabolic Syndrome, 2006). Jelenleg a MetS az egész világon a patológia egyik legelterjedtebb formája. Ennek a problémának a mértéke különösen riasztó jelleget öltött az iparosodott országokban, mivel ezen országok lakosságának jelentős része számos MetS kockázati tényezőnek van kitéve: ülő életmód, magas kalóriatartalmú és könnyen emészthető étrend, krónikus stressz stb. Például az Egyesült Államokban a felnőttek közel 35% -ánál és a 60 évnél idősebbek 50% -ánál van MetS [1]. A MetS gyulladásgátló, trombogén és atherogén potenciálja növeli az életveszélyes betegségek, például a 2-es típusú diabetes mellitus, a súlyos kardiovaszkuláris patológia (szívizominfarktus, ischaemiás stroke) és az onkológiai megbetegedések kockázatát [2,3]. Új adatok szerint a MetS egy multifaktoriális patológia, amely a szénhidrát- és lipid-anyagcserét, valamint az immunológiai reakcióképességet szabályozó gének polimorfizmusa és disbalansált expressziójának eredményeként alakul ki [4].

A legújabb vizsgálatok eredményei számos patogenetikai összefüggést tárnak fel az elhízással járó anyagcserezavarok és az alacsony fokú gyulladásos reakciók kialakulása között. Az egyiket a pro-gyulladásos adipokinek szekréciója okozza trigliceridekkel túlterhelt adipociták által. Gyulladáscsökkentő funkciójú immunsejtek aktiválódását okozza. Ezenkívül a fehér zsírszövet sejtjei gyulladásgátló citokineket, például interleukin-6-t (IL-6), tumor-nekrózis-faktort α (TNF-α) és monocita kemoattraktáns fehérjét-1 termelnek [11]. Sőt, a lipidekkel túlterhelt hipertrófiás adipociták a zsírszövetben a gyulladást okozhatják, függetlenül az adipocita gyulladástól, a 4-es típusú glükóz transzporter (GLUT4) plazmamembránnal történő kereskedelmének hibái következtében [12]. A GLUT4 génexpresszió szabályozása nagyon szűk tartományban (2-3-szoros) jelentős hatással van az egész test glükóz homeosztázisára, ami azt sugallja, hogy a GLUT4 szintjének egyfajta homeosztatikus kontrollja fontos adaptáció a szélsőséges fiziológiai állapotokhoz vagy krónikus adaptációhoz a kóros állapotokhoz, például az elhízáshoz [13].

A legújabb kutatások eredményei bizonyítják, hogy az anyagcserezavarok és a szubklinikai gyulladásos válasz közötti kapcsolat kétoldalú. Kimutatták, hogy a bélhámban a TLR4 jelátvitel kulcsfontosságú szerepet játszik a metabolikus szindróma szabályozásában a mikrobiális és a gazdaszervezet metabolikus útvonalainak szabályozása révén [14]. Egy másik vizsgálat eredményei azt mutatják, hogy a TLR4 fontos szerepet játszhat a steatosis kialakulásában, miután kimerülése fokozza a zsírsav oxidációt az egerek májában, megakadályozva a triglicerid felhalmozódást [15].

A MetS patogenezise komplex és multiunit jellegű, bonyolult összefüggések vannak a különböző patogenetikai mechanizmusok között. Ennek megfelelően a hatékony kezelési megközelítésnek többirányú terápiás hatással kell rendelkeznie. Jelenleg a rezveratrolt, proantocianidineket, stilbene-t vagy flavonoidokat tartalmazó növényi kivonatokon alapuló gyógyszerek használatát tartják a MetS patogenetikai terápiájának egyik ígéretes területének [16,17]. A szőlőből származó stilbene koncentrátum (GDSC) egy mostani polifenol anyag, tele stilbenekkel, különösen transz-resveratrollal és ε-viniferinnel. Számos tanulmány tárta fel a transzreszterarol gyulladáscsökkentő, antidiabetikus, lipidcsökkentő, antioxidáns és antiproliferatív hatását [18-20]. A transzresztratrol egyik hatásmechanizmusa az intracelluláris jelátviteli kaszkád TLR 4/nukleáris faktor κB (NF-κB)/jelátalakítók és transzkripció aktivátorok (STAT) patológiás aktivációjának gátlása, valamint a sejt apoptózisának csökkentése a mechanizmus révén társítva a TLR4 jelátviteli útvonalhoz/88 myeloid differenciálódási faktorhoz (MγD88)/NF-κB [21].

Megállapították a polifenolok antidiabetikus hatását és a GLUT4 és PPAR-γ expressziójának növelésére való képességüket is, ami az inzulinérzékenység helyreállításához és a metabolikus paraméterek javulásához vezet [22].

A 16 kontrollált vizsgálatot összefoglaló metaanalízist végeztük a MetS-ben a resveratrol bevitele és az anyagcsere-paraméterek közötti kapcsolat meghatározására. A vizsgálatok eredményeinek egyesítése azt is jelezte, hogy a resveratrol jelentősen befolyásolja a testsúly csökkenését, a triglicerideket (TG), a szisztolés vérnyomást, és javíthatja a lipidek szintjét [23].

Vizsgálatunk célja a szénhidrát- és lipid-anyagcsere paramétereinek dinamikájának, a társult gyulladás markereinek kutatása volt indukált MetS-modellben, és kezelésének hatékonyságának megbecsülése GDSC segítségével. Rizs, hús, joghurt, fűszerek stb.

Mód

Állatmodell és kísérleti tervezés

A kísérleteket 40 SPF kategóriájú fehér Wistar hím patkánnyal (280–290 g, 12 hét) végeztük (Laboratory Animal Nursery Pushchino, Oroszország). Az állathasználati protokollt az V.I. Etikai Bizottsága felülvizsgálta és jóváhagyta. Vernadsky Krími Szövetségi Egyetem (1. jegyzőkönyv, 2018. január 17.), és követte az Európai Közösségek Tanácsának 1986. november 24-i irányelvének (86/609/ECC) kapcsolódó irányelveit. A patkányokat öt állatot tartalmazó ketrecekben szabályozott hőmérsékletű helyiségben (20 ± 2 ° C) 60 ± 5% relatív páratartalommal és szabályozott fényciklussal (12 óra világos/sötét) szabadon hozzáférhettek az élelemhez és a vízhez. . 10 napos laboratóriumi chow-os akklimatizálás után a patkányokat véletlenszerűen négy csoportba soroltuk (n = 10 csoportonként): egészséges állatok kontroll csoportja kontroll étrenddel (Lab Rodent Diet 5001, 0,30% kcal fruktózból), patkányok kísérletileg indukált MetS (24 héten át magas fruktóz tartalmú étrend), indukált MetS patkányok, amelyeket GDSC-vel kezeltek (14. és 24. hét között), és patkányok, akiknek indukált SM-je volt, GDSC-vel kezelték (19. és 24. hét között).

Diéta

A metabolikus szindrómát a patkányok 60% -os fruktóztartalmú étrenddel (Oriental Yeast Co., Ltd, Tokió) való táplálásával végzett fruktóz-modell alkalmazásával indukálták, amely jóval magasabb, mint a standard szilárd takarmány-fruktózzal táplált patkányoké (FFR ) (Research Diets, USA) [24,25]. Mindkét étrend elegendő vitamint és ásványi anyagot tartalmazott a rágcsálók egészségének megőrzéséhez. A kéthetes éjszakai böjtök kivételével az állatok ad libitum hozzáférést kaptak az élelemhez, és mindig ad libitum hozzáférést kaptak a vízhez. A patkányok fiziológiai állapotát naponta ellenőriztük. A testtömeget és az étkezés mennyiségét kéthetente regisztrálták.

Kísérleti szőlőből származó stilbene koncentrátum

Mintagyűjtés és elemzés

Az állatokat kéthetente egy éjszakán át böjt alá vetették, mielőtt az éhomi vércukorszint-méréseket elvégezték (az alábbiakban leírják). Az ételt 1-2 órával a sötét ciklus kezdete előtt eltávolítottuk, és a vércukorszint-mérés után, körülbelül 12 órával később visszatértük. Az éhomi vércukorszintet farokszúrással kaptuk, és Freestyle glükométerrel (Abbot Laboratories, Chicago, IL) mértük. Az állatok vérmintáit farokvénás vérmintavétellel gyűjtöttük a kísérletek során, és a kísérlet végén szívszúrással. Miután szobahőmérsékleten 30 percig állt, a vért 4 ° C-on centrifugáltuk, és a plazma helyreállt. A biokémiai és lipidomikus analízishez szükséges plazma alikvot részeket Eppendorf csövekbe gyűjtöttük, majd folyékony nitrogén segítségével lefagyasztottuk, és további elemzés céljából -80 ° C-on tároltuk. A koleszterin és a TG koncentrációit kereskedelemben kapható készletekkel mértük (BioAssay Systems, Inc. USA).

24 hetes étrendi beavatkozás és GDSC kezelés után, 12 órás éhgyomri periódust követően, az egyes csoportok mindegyik patkányát ketamin/xilazin intraperitoneális injekciójával eutanizáltuk, és lefejezéssel felöltettük. Az eutanázia után a vékonybél mesenteriumában a hashártyából kivonták a hasi zsírt és lemérték (Adventurer AR 2140 elektronikus laboratóriumi mérleg). A hasi aortákat és a szíveket is beszedtük.

Gyulladásos markerek mérése

Enzimhez kapcsolt immunszorbens vizsgálatokat (ELISA) alkalmaztunk a TLR4, GLUT 4, PPAR-γ és C-reaktív fehérje szintjének mérésére a plazmában, a kereskedelemben kapható specifikus enzim immunoassay ELISA készletek (CUSABIO BIOTECH Co, Ltd) segítségével, a gyártó szerint. utasítás. A TLR4, GLUT4 és PPAR-y-t ng/ml-ben, a C-reaktív fehérjét pedig mg/ml-ben fejezzük ki, a kimutatási tartomány 0,625 ng/ml-40 ng/ml, érzékenysége 0,156 ng/ml, 1-5 órás vizsgálati idő, 50-100 μL mintatérfogat és 450 nm detektálási hullámhossz.

Szív és hasi aorta szövettana

A szív és az erek morfológiai vizsgálata látható fény és elektron pásztázó mikroszkópia alapján történt. 24 hetes kísérleti beavatkozás után az összes csoport szívét (n = 4 csoportonként) 10% semleges pufferelt formalinban rögzítettük, egyetlen paraffin blokkba ágyazottuk, metszettük (6 μm-re vágtuk), és hematoxilinnel és eozinnal festettük. A szív- és hasi aorta metszeteket egy független tapasztalt megfigyelő vizsgálta, aki megvakult a szövet kezelésére. A morfológiai technikák a marást és a következő berendezéseket használták: LEEC LTD vágóállomás (Leica, Németország), LOGOS hibrid szövettani processzor (Millestone, Olaszország), moduláris töltőközpont Leica EG 1150 (Leica, Németország), automatikus rotációs mikrotóm Leica RM 2255 (Leica, Németország), egy Leica DM2000 laboratóriumi mikroszkóp (Leica, Németország), Bond-Max immunohisto festő (Leica, Németország) és egy Aperio CS2 digitális szkenner (Leica, Németország). A pásztázó elektronmikroszkópiát REM - 106 pásztázó elektronmikroszkóppal végeztük nagy vákuum üzemmódban, 20 kV gyorsítófeszültséggel. Az előszárított szívmintákat 20 nm-es aranyréteg alakú vezetőképes bevonattal vákuummal permetezték. Az összes kép N_Plan 40x vagy N Plan 10 SL objektívvel és Leica DFC 495 kamerával készült.

Statisztikai analízis

A statisztikai elemzést a Statistica 10.0 programmal végeztük, paraméteres (Student's T-teszt) és nem-parametrikus (Wilcoxon's W-teszt) tesztekkel, vagy varianciaanalízissel utólagos tesztekkel több összehasonlítás céljából, amint azt az ábra jelmagyarázata jelzi. A szignifikanciát p ≤ 0,05-nek rendeltük.

Eredmények

Vizsgálatunk kimutatta, hogy a MetS kísérleti modellezése együtt jár a metabolikus rendellenességek expressziójával. A kísérletileg kiváltott MetS kialakulása a Met klasszikus jeleihez vezet, beleértve a hasi elhízást, a hiperglikémiát, a hiperkoleszterinémiát és a hipertrigliceridémiát. A MetS-hasi elhízás fő tünetét jelezték. A hasi zsír a MetS csoportban 2,5-szerese volt a kontroll csoportét (az első héten a hasi zsír 2,2-szeresére csökkent (a második héten a hasi zsír 40,0% -kal csökkent a MetS-csoportban nem kezelt zsír mennyiségéhez képest). GDSC (1.ábra).

1.ábra: Hasi zsír. 1. MetS csoport kezelés nélkül; 2. ábra: GDSC-vel kezelt MetS csoport a 14. héttől kezdve; 3: a 19. héten át GDSC-vel kezelt MetS-csoport; 4: kontrollcsoport. * - p. héten a glükózszint emelkedni kezdett a kontrollokéhoz képest. A 24. hétre az indukált MetS patkányokban a vércukorszint átlagos értéke elérte maximális értékét (6,8 mmol/l), amely 17,2% volt (a p. Hét 5,0 mmol/l-re csökkent, ami 36,0% volt (p hét kevésbé volt hatékony; ebben a csoportban a glükózszint 13,0% -kal csökkent (fruktóz etetés hete. A stilbene koncentrátum kísérleti alkalmazása megakadályozta a koleszterinszint emelkedését. Patkányokban, akiknek a GDSC kezelése a 14. héten kezdődött, a koleszterinszint 28,0% volt (p. hét, a koleszterinszint 17,3% (p. Hiperglikémiás férfiak szívdarabjai. Paraffin vágás. Hematoxilinnel és eozinnal festett)
В1. A bal kamra szívizma. A stasis és a perivaszkuláris ödéma jelenségei a vérsejtek felszabadulásával az erek lumenéből
В2. Endocardium, myocardium. A kardiomiocita kötegek hasadása (vékony nyíl), endotheliális károsodás (vastag nyíl).

A kísérleti MetS kezelése GDSC-vel pozitív hatással volt a szív és az aorta morfológiai változásaira. Ezt megerősítette a mentett szív- és érszerkezet, mentett kardiomiocita myofibril sztriatió és bőséges szívizom-érrendszeri kezelés a MetS csoporthoz képest kezelés nélkül (6A. És 6B. Ábra). A biokémiai rendellenességek kialakulása előtt a 14. etetési héten a GLUT4 koncentrációja már jelentősen megváltozott - 3,5-szeresére nőtt (p. Hét (B).

Vizsgálataink során a GDSC-t használtuk a MetS kísérleti kezelésére: ez egy kísérleti gyógyszer, amely a gyártó információi szerint természetes fitoalexineket, proantocianidineket, resveratrolt, katechint és egyéb hatóanyagokat tartalmaz. Kutatásunk eredményei azt mutatták, hogy a stilbene koncentrátummal végzett kezelésnek jelentős pozitív hatása van a kísérleti MetS metabolikus, molekuláris és morfológiai markereinek többségére.

Ennek ellenére a kezelés hatékonysága eltérő volt, attól függően, hogy mikor kezdődött. Külön figyelemre méltó volt a metabolikus markerek hatékonyságának különbsége. Így a kísérleti kezelés megkezdése korábban (a 14. héten) sokkal nagyobb hatással volt a glükóz, koleszterin és triglicerid szint csökkenésére, mint a kezelés megkezdése a 19. héten.

A kísérleti MetS indukcióját a GLUT 4 szint 67x növekedése kísérte (a GDSC-vel kezelt csoport 125x növekedése) a kontrollértékekhez képest. Javasoljuk, hogy a fő transzmembrán glükóz transzporter ilyen lenyűgöző növekedése kompenzációs reakció, amely elősegítette a vér normális glükózszintjének megőrzését a kísérlet kezdeti időszakában. A GLUT4 expresszívebb dinamikája a GDSC hatására valószínűleg több inzulinérzékenységet okoz, és megakadályozza a glükóz és lipid rendellenességeket.

A MetS fejlődése változásokat okozott a PPAR-y receptorok koncentrációjában, ami fokozta a fő transzmembrán glükóz transzporter expresszióját. Ezt megerősítették tanulmányunk eredményei, amelyek a PPAR-γ és a GLUT4 párhuzamos növekedését jelzik a MetS kísérleti modellezésében a korai stilbene koncentrátum használatával párosulva a kutatás 14. hetétől kezdődően. Ezenkívül a PPAR-γ fontos szerepet játszik az adipociták differenciálódásának és a bennük lévő lipidek felhalmozódásának energia homeosztázis-szabályozásában [32,33].

A MetS indukciójával járó akut fázisú gyulladásos reakció markerei szintén szignifikáns emelkedést mutattak. Így a C-reaktív fehérje szintjét az indukált MetS modellben az eredeti szint több mint kétszeresére növelték, és a TLR4 expresszió szintje négyszeres emelkedést mutatott. E tekintetben megfelelőnek tűnik a celluláris válaszok molekuláris markereinek és a kapcsolódó gyulladásos válasz indikátorainak használata a MetS korai diagnosztizálásához és súlyosságának felméréséhez.

Következtetés

Összefoglalva, a molekuláris markerek, mint például a GLUT4, PPAR-γ és TLR4, expresszívebb dinamikát mutatnak, mint a biokémiai metabolikus szindrómában, ami alátámasztja azt az ajánlást, hogy a felsorolt ​​molekuláris markereket használják a korai diagnózis és a hatékony kezelés megvalósítására. A metabolikus szindróma kezelése a kísérleti szőlőből származó stilbene koncentrátummal csökkenti az anyagcserezavarok súlyosságát. A GDSC többvektoros terápiás hatása csökkenti a metabolikus szindrómához kapcsolódó gyulladásos folyamat súlyosságát. Érdemes megjegyezni azt is, hogy hatékonyabb, ha a kezelést a lehető legkorábban elkezdik.

Összeférhetetlenség

A szerzők nem jelentenek összeférhetetlenséget.

Finanszírozás

Ezt a munkát részben támogatta a V.I. Vernadsky Krími Szövetségi Egyetem Fejlesztési Programja a 2015-2024.

Hivatkozások

Szerző információ

Idézet: Petrenko V, Ganji V (2020) A metabolikus szindróma kialakulásának patogenetikai mechanizmusai és korrekciója a szőlőből származó stilbén-koncentrátummal. J Nutr Food Sci 10: 769. doi: 10.35248/2155-9600.20.10.769.

Kapott dátum: 2020. február 02. Elfogadott dátum: 2020. február 26./Közzététel dátuma: 2020. március 4