A vöröshagymakivonatok enyhítik a hiperglikémiát és az inzulinrezisztenciát magas zsírtartalmú étrendben/streptozotocin által kiváltott diabéteszes patkányokban

Ji Young Jung

1 Táplálkozástudományi és Élelmezésgazdálkodási Tanszék, Ewha Womans Egyetem, 11-1 Daehyeon-dong, Seodeamun-gu, Szöul 120-750, Koreai Köztársaság

Yeni Lim

1 Táplálkozástudományi és élelmiszer-gazdálkodási tanszék, Ewha Womans Egyetem, 11-1 Daehyeon-dong, Seodeamun-gu, Szöul 120-750, Koreai Köztársaság

Min Sun Hold

1 Táplálkozástudományi és élelmiszer-gazdálkodási tanszék, Ewha Womans Egyetem, 11-1 Daehyeon-dong, Seodeamun-gu, Szöul 120-750, Koreai Köztársaság

Ji Yeon Kim

1 Táplálkozástudományi és élelmiszer-gazdálkodási tanszék, Ewha Womans Egyetem, 11-1 Daehyeon-dong, Seodeamun-gu, Szöul 120-750, Koreai Köztársaság

Oran Kwon

1 Táplálkozástudományi és élelmiszer-gazdálkodási tanszék, Ewha Womans Egyetem, 11-1 Daehyeon-dong, Seodeamun-gu, Szöul 120-750, Koreai Köztársaság

Absztrakt

Háttér

A hagymában található kvercetin-származékokat a legfontosabb flavonoidoknak tekintik a diabétesz állapotának javítására a sejtekben és az állatmodellekben. Jelen tanulmány célja a magas kvercetint tartalmazó hagymahéj-kivonat (OPE) hipoglikémiás és inzulin-szenzibilizáló képességének vizsgálata volt magas zsírtartalmú étrendben/streptozotocin-indukált cukorbeteg patkányokban, valamint annak inzulin-szenzibilizáló hatásának mechanizmusának tisztázása.

Mód

A hím Sprague-Dawley patkányokat 41,2% zsírtartalmú módosított AIN-93G táplálékkal etették és intraperitoneálisan egyetlen dózis streptozotocint (40 mg/testtömeg-kg) injektáltak. Az injekció beadása után egy héttel a patkányokat, akiknek éhomi vércukorszintje meghaladta a 126 mg/dl-t, véletlenszerűen 4 csoportba osztottuk 0-os (diabéteszes kontroll), 0,5 vagy 1% OPE vagy 0,1% kvercetin (kvercetin-ekvivalens) tartalmú magas zsírtartalmú étrend kezelésére. az OPE 1% -áig) 8 hétig. Az OPE hatásmechanizmusának vizsgálatához megvizsgáltuk a biokémiai paramétereket (inzulinérzékenység és oxidatív stressz), valamint a fehérje- és génexpressziókat (gyulladásgátló citokinek és receptorok).

Eredmények

A diabéteszes kontrollhoz képest az 1% -os OPE hipoglikémiás és inzulin-szenzibilizáló képességét a görbe alatti inkrementális területen kifejezett glükóz tolerancia jelentős javulásával igazolták (P = 0,0148). Az OPE inzulin-szenzibilizáló hatását a máj és a vázizmok megnövekedett glikogénszintje is alátámasztotta (P Kulcsszavak: Hagymahéj kivonat, kvercetin, 2. típusú cukorbetegség, sztreptozotocin, antioxidáns

Háttér

A 2-es típusú diabetes mellitus (T2DM) a világ egyik leggyakoribb krónikus betegsége, mivel az életmód megváltoztatása csökkent fizikai aktivitáshoz és fokozott elhízáshoz vezet [1]. A T2DM korai jelensége az inzulinérzékenység, amelynek nemcsak negatív metabolikus következményei vannak [2-5], hanem hozzájárul a későbbi hasnyálmirigy β-sejtek kimerüléséhez is, ami a klinikai hiperglikémia megjelenését eredményezi [6]. Így az inzulinreakció szabályozásának megértése és a kapcsolódó mechanizmusok meghatározása fontos a T2DM korai kezelésében és megelőzésében. Számos hipotézist javasoltak a T2DM patogenezisének magyarázatára, és az elmúlt évtizedekben nagy figyelmet fordítottak a lipid toxicitásra és az alacsony fokú gyulladásra, mint az inzulinérzékenység fő okaira [7,8].

Számos módszert javasoltak az inzulinérzékenység javítására, mivel a korai kezelés és a megelőzés kulcsfontosságú szerepet játszik a cukorbetegség népességterhelésének csökkentésében. Az életmód megváltoztatása, például a fogyás, a testmozgás és az étrend figyelése gyakran ajánlott, de hosszú távon nehéz volt fenntartani őket. Javasolták a betegség agresszív korai kezelésére szolgáló gyógyszerészeti tényezők előnyeit, de a gyógyszerek nemkívánatos mellékhatásokkal járhatnak. Így egyre nagyobb az érdeklődés a növényi gyógymódok iránt, amelyek a legkevesebb mellékhatással és a maximális megelőző eredménnyel vezethetők be az általános populációba [9]. Ebben az összefüggésben a növényi élelmiszerekben természetesen előforduló flavonoidok kívánatosak. Számos tanulmány kimutatta, hogy a cukorbetegség késleltethető vagy megelőzhető az étrendi flavonoidokkal történő beavatkozással. A kvercetin az egyik legelterjedtebb flavonoid az élelmiszerekben, és arról beszámoltak, hogy javítja a cukorbetegség állapotát az oxidatív stressz csökkentésével [10-12] vagy a máj génexpressziójának zavarainak csökkentésével [13]. A legtöbb vizsgálatot azonban általában nagyon tisztított kvercetin felhasználásával végzik, nem pedig kvercetinnel dúsított élelmiszer-kivonatokkal.

A hagymahagymákat elismerték az étrendi flavonoidok leggazdagabb forrásaként. Legalább 25 különböző flavonoidot jellemeztek, és a kvercetin és annak glikozidjai a legfontosabbak [14]. Különösen nagyobb kvercetin-koncentráció fordul elő a hagymahagyma külső száraz rétegeiben [15]. Az előző tanulmányban csapatunk kimutatta, hogy a hagymagumó külső, száraz rétegeinek erős antioxidáns aktivitása van, és a kvercetint javasolta ennek a tevékenységnek a fő felelőseként [16]. Bár néhány tanulmány bemutatja a hagymabőr kivonat antidiabetikus hatásait in vivo [17,18], további bizonyítékokra van szükség inzulinérzékenyítő képességének alátámasztására. Ezért a jelen vizsgálatot az OPE hatékonyságának a hiperglikémia és az inzulin-érzéketlenség modulálásában történő elvégzésére végeztük magas zsírtartalmú étrend (HFD)/sztreptozotocin (STZ) által kiváltott diabéteszes patkány modell alkalmazásával. Vizsgálták az OPE hatását az FFA plazmakoncentrációjára, a máj oxidatív stresszének és gyulladásának biomarkereire, az inzulinreceptor (INSR) és a 4-es típusú glükóztranszporter (GLUT4) expressziójára is a vázizomzatban.

Anyagok és metódusok

Az OPE elkészítése

Az OPE-t szívesen biztosította a Changnyeong hagyma bioipar központja (Changwon, Korea). Röviden: a hagymagumók (Allium cepa L.) külső száraz rétegeit 60% -os etanollal extraháltuk 5,5-re beállítva 50 ° C-on 3 órán át. Az extraktumot bepároljuk, majd fagyasztva szárítjuk. Az összes polifenol és a kvercetin mennyisége 618,10 ± 14,51 mg/g és 101,28 ± 6,95 mg/g volt a Folin-Ciocalteu [19] és Hertog és mtsai. [20], ill. A tiszta kvercetint a Wako Pure Chemical Industries, Ltd.-től (Oszaka, Japán) vásárolták.

Állatok, cukorbetegek kiváltása és étrend

Orális glükóz tolerancia teszt

12 órán át tartó éjszakai éhgyomor után az állatoknak glükózt (1 g/testtömeg-kg) adunk vízben oldva szondával. A vércukor-koncentrációt a farokvénából Accu-check segítségével határoztuk meg 0, 30, 60, 90 és 120 percnél. A görbe alatti inkrementális területet (IAUC) Thomas MS Wolever et al. [21].

A plazma inzulin és a szabad zsírsav mérése

A plazma inzulint és az FFA-kat kereskedelmi készletekkel (Rat inzulin ELISA készlet, Mercodia, Uppsala, Svédország; FFA kvantifikációs készlet, Biovision, Mountain view, CA, USA) mértük. Minden eljárást a gyártó utasításainak megfelelően hajtottunk végre. A homeosztázis-modell-inzulinrezisztencia (HOMA-IR) kiszámítása a kísérleti táplálékkal etetett patkányok inzulinérzékenységének mérésére a következő képlettel [22,23]: [éhomi plazma inzulin (μg/L) × éhomi vércukorszint (mg) /dL)]/22.5.

A glikogénszintézis mérései

A májban és a vázizomban lévő glikogént LO és mtsai [24] által leírt módszerrel határoztuk meg. Röviden, a mintákat KOH-oldatban homogenizáltuk, és forrásban lévő vízben inkubáltuk 30 percig. 90% -os etanol hozzáadása után egy éjszakán át 4 ° C-on inkubáltuk, majd 1000 g-vel 30 percig 4 ° C-on centrifugáltuk (H50A-8 centrifuga, Hanil, Szöul, Korea). Vizet, 5% fenolreagenst és H2SO4 oldatot adunk a standardhoz és a mintákhoz. Szarvasmarha májglikogént (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA) használtunk standardként. Az abszorbanciát 490 nm-nél spektrofotométerrel határoztuk meg (Genesys 10UV, Thermo Electron Co., Madison, WI, USA).

Az oxidatív stressz májmarkereinek mérése

A máj malondialdehid (MDA) és a szuperoxid-diszmutáz (SOD) aktivitását a Cayman Chemicaltól (Ann Arbor, MI, USA), illetve a Dojindo Lab-tól (Kumamoto, Japán) vásárolt kereskedelmi készlet segítségével mértük. Az MDA esetében a májat 250 µl proteázinhibitort tartalmazó radioimmunprecipitációs pufferben homogenizáltuk, és 40 másodpercig 15 másodpercig ultrahanggal kezeltük. Miután 1600 g-vel 10 percig 4 ° C-on centrifugáltuk, a felülúszót összegyűjtöttük az MDA-koncentráció mérésére a gyártó utasításai szerint. . A SOD aktivitás szempontjából a májat 10 térfogat (50 mM) 50 mM foszfát - 0,25 M szacharóz - 0,5 mM EDTA pufferben (pH 7,4) homogenizáltuk. A homogenizátumot 10 000 g-vel 20 percig 4 ° C-on centrifugáltuk. Öt milliliter felülúszót ultrahangoltunk kétszer 30 másodpercig. Ezután 2 ml öt térfogat kloroformot és három térfogat etanolt tartalmazó oldatot adunk hozzá, és 2 percig erősen keverjük. Az elegyet 20 000 g-vel 20 percig 4 ° C-on centrifugáltuk. A végső felülúszót összegyűjtöttük és megmértük a SOD aktivitását a gyártó utasításainak megfelelően.

Western blottolás

Ugyanolyan mennyiségű máj teljes lizátumot választottunk el SDS-poliakrilamid gélelektroforézissel, polivinilidén-difluorid membránokra vittük át, blokkoló pufferben inkubáltuk és primer antitestekkel kezeltük: tumorellenes nekrózis faktor (TNF) -α (Abcam, Cambridge, Egyesült Királyság), anti-interleukin (IL) -6 (Abcam, Cambridge, Egyesült Királyság) és anti-a-tubulin (Cell Signaling Technology, Danvers, MA, USA). Megfelelő szekunder antitesteket alkalmaztunk, és a sávokat ChemiDoc XRS System segítségével vizualizáltuk, majd a Quantity One szoftverrel (Bio-Rad, CA, USA) elemeztük.

Kvantitatív valós idejű reverz transzkripció-polimeráz láncreakció (RT-PCR) elemzés

A teljes RNS-t a májból vagy a vázizomból extraháltuk TRIZOL reagenssel (Invitrogen Co., Carlsbad, CA, USA). Az RNS koncentrációját és minőségét BioSpec-nanóval (Shimadzu Corp., Tokió, Japán) mértük. A cDNS-t nagy kapacitású RNS felhasználásával állítottuk össze cDNS-készlettel (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA). Az mRNS expresszióját PCR-rel mértük TaqMan módszerrel és egy ABI StepOne Plus rendszerrel (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA). A célgének primerkészletei patkányokban INSR [Insr; Rn01637243_m1], GLUT-4 [Slc2a4; Rn00562597_m1], TNF-a [Tnf; Rn99999017_m1], IL-6 [Il6; Rn01410330_m1] és β-aktin [Actb; Rn00667869_m1]. Ezen mRNS-ek relatív mennyiségét a β-aktin mennyiségére normalizáltuk.

Statisztikai analízis

Valamennyi eredményt átlag ± standard hiba (SE) formájában mutatjuk be. A statisztikai elemzéseket az SAS 9.2 (SAS Institute, Cary, NC, USA) segítségével végeztük. Az adatelemzéseket egyirányú varianciaanalízissel (ANOVA) végeztük, post hoc Dunnet többszörös összehasonlító teszttel. A statisztikai szignifikanciát P jelezte (1A ábra). 1A). A diabéteszes kontroll és az 1% OPE-vel kezelt csoport közötti különbség marginálisan szignifikáns volt a 60 perces időpontokban (P = 0,0597). Amint az az 1B. És 1B. Ábrán látható, a diabéteszes kontrollhoz képest az 1% OPE-vel kezelt patkányok szignifikánsan csökkent IAUC-t (P = 0,0148) mutattak, míg a kvercetin-ekvivalens csoport nem mutatott szignifikáns csökkenést. A HOMA-IR, az FBG és az inzulin szekréciója jelentéktelen csökkenést mutatott az összes kezelésnél (2. ábra). Nem volt különbség a testtömegben, az ételbevitelben és a szervek tömegében a csoportok között (az adatokat nem közöljük).

Összefoglalva, a jelen tanulmány bebizonyította az OPE képességét a hiperglikémia és az inzulinrezisztencia enyhítésére cukorbeteg patkányokban. Az OPE modulálja a glükózfelvételt és az anyagcserét a perifériás szövetekben az INSR és a GLUT4 gén expressziója révén a vázizomzatban. Továbbá az OPE csökkentette a plazma FFA szintjét, és elnyomta az oxidatív és gyulladásos stresszt a májban. Ezek az eredmények megalapozzák a hagymahéj használatát, és fontos következményekkel járnak a T2DM megelőzésében és korai kezelésében is.

Versenyző érdekek

A szerzők kijelentik, hogy nincsenek versengő érdekeik.

A szerzők hozzájárulása

JYK és OK tervezte ezt a kutatást; JYJ, YL és MSM kutatásokat végzett; JYJ, JYK és OK írták a lapot; a JYK és az OKé volt az elsődleges felelősség a végső tartalomért. Minden szerző elolvasta és jóváhagyta a végleges kéziratot.

Köszönetnyilvánítás

Hálásak vagyunk Yong-Jun Cha professzornak, a Changwoni Nemzeti Egyetem kedves OPE-szolgáltatásáért és hasznos vitáért. Ezt a projektet a Tudás- és Gazdasági Minisztérium (RITD program, projektszám: 70004683) és az Oktatási, Tudományos és Technológiai Minisztérium (Brain Korea 21, 2006-0519-4-7 projektszám) támogatta.