Az Arctium lappa L. gyökerek vizes kivonatának hatása a szérum lipid anyagcserére

Bo Hou

1 Kardiológiai Osztály, Csingtaói Egyetem Kórháza, Csingtao, Shandong tartomány, Kína

Wencheng Wang

2 Qingdao Városi Betegségmegelőzési és Megelőzési Központ, Qingdao, Shandong tartomány, Kína

Hui Gao

3 Farmakológiai Tanszék, Qingdao Egyetem Orvosi Főiskola, Qingdao, Shandong tartomány, Kína

Shanglang Cai

1 Kardiológiai Osztály, Csingtaói Egyetem Kórháza, Csingtao, Shandong tartomány, Kína

Chunbo Wang

3 Farmakológiai Tanszék, Qingdao University Medical College, Qingdao, Shandong tartomány, Kína

Absztrakt

Célkitűzés

Az Arctium lappa L (bojtorján) vizes kivonatával történő kezelés után patkányokban a lipidanyagcserében részt vevő potenciális gének azonosítása.

Mód

A patkányokat véletlenszerűen hat csoportba osztották: (i) kontroll (standard étrend); ii. modellcsoport (csak magas zsírtartalmú étrend); iii. magas zsírtartalmú étrend és alacsony dózisú vizes bojtorjángyökér-kivonat (2 g/kg); iv. magas zsírtartalmú étrend és közepes dózisú vizes bojtorjángyökér-kivonat (4 g/kg); v. magas zsírtartalmú étrend és nagy dózisú vizes bojtorjángyökér-kivonat (8 g/kg); és (vi) pozitív kontrollcsoport magas zsírtartalmú étrendnek és szimvasztatinnak (10 mg/kg) kitéve. Kiotói gének és genomok enciklopédiájának (KEGG) elemzését végeztük, hogy megtaláljuk a vér lipidjeinek modulálásában részt vevő potenciális jelölt géneket vizes bojtorján gyökér kivonattal kezelve.

Eredmények

A bojtorján gyökér kivonat csökkentette a testtömeget és a koleszterinszintet patkányokban. A KEGG elemzés 113 olyan gént tárt fel, amelyek részt vettek a metabolikus utakban. Ezek közül 27 potenciális gént azonosítottak a vér lipidanyagcseréjével.

Következtetések

A bojtorján gyökér vizes kivonata csökkentette a testtömeget és a koleszterint patkányokban, esetleg a gének differenciális expressziójának modulálásával.

Bevezetés

Az elhízás olyan járványos betegség, amely súlyos veszélyt jelent a közegészségügyre azáltal, hogy növeli a 2-es típusú cukorbetegség, a magas vérnyomás és a szívbetegségek előfordulását. 1 A túlsúly és az elhízás gyakorisága meghaladja a 60% -ot az amerikai felnőttek körében, és ez az arány gyorsan növekszik a gyermekek és serdülők körében. 2 Az elhízás alapmechanizmusa egyéni szinten a kalóriabevitel és a környezeti hatások egyensúlyhiánya. 3 Az elhízás pontos molekuláris mechanizmusa azonban még mindig nincs jól meghatározva.

A glükóz- és lipidanyagcsere-rendellenességeket az elhízás kockázati tényezőinek tekintették. Például a koleszterin túlzott májszekrécióját, amely túltelített epét eredményez, összefüggésnek tekintették az elhízás patogenezisével. 4 A kurkumin központi szerepet játszik az elhízás és szövődményeinek kialakulásában a lipid anyagcsere modulálásával. 5 A mai napig kevés gént azonosítottak az elhízás kialakulásáért, mivel ez egy összetett rendellenesség. Valójában kihívás azonosítani, hogy mely gének felelősek az elhízásért. A differenciális génexpressziós technikák megjelenésével lehetővé válik azon gének azonosítása, amelyek normális egyénekben differenciáltan expresszálódnak az elhízottakhoz képest. Ezek arra késztetnek minket, hogy molekuláris szinten megvizsgáljuk a lipid anyagcsere szerepét az elhízás kialakulásában.

Az Arctium lappa L. (nagyobb bojtorján), a hagyományos kínai orvoslás és az Asteraceae család ehető évelő növénye, 6 évszázadok óta alkalmazzák terápiában is Európában, Észak-Amerikában és Ázsiában. A bojtorján gyökerét hagyományosan növényi gyógymódokban használják számos betegség kezelésére, beleértve a torok fájdalmát, az ízületi gyulladást, a mandulagyulladást, a kiütéseket 7, valamint a szív- és érrendszeri betegségeket. Kimutatták, hogy csillapítja a koleszterin felhalmozódását a májban és a szérumban, és csökkentheti a vér lipidjeit az érelmeszesedésben szenvedőknél. 9 Legjobb tudomásunk szerint kevés tanulmány készült a bojtorjángyökér lipid anyagcserében betöltött szerepének vizsgálatára. Ez a tanulmány patkányokban különböző koncentrációjú vizes bojtorjángyökér-kivonattal végzett kezelést vizsgált a differenciális génexpresszió után, a potenciális gének azonosítása érdekében, amelyek szerepet játszhatnak a lipid metabolizmusban.

Anyagok és metódusok

Állatok

Egészséges, 6 hetes hím specifikus kórokozóktól mentes Sprague – Dawley patkányokat (súlytartomány, 187–209 g) a Kínai Orvostudományi Akadémia Állatközpontjából (Peking, Kína) vásároltunk. Az állatokat (n = 60) 12 órás fény/12 órás sötét ciklusban helyeztük el, 20–24 ℃ hőmérsékleten és 40–70% páratartalom mellett. Valamennyi állat szabad hozzáférést kapott élelemhez és vízhez.

Az állatokat az Országos Egészségügyi Intézet útmutatásai és a laboratóriumi állatok gondozására és felhasználására vonatkozó útmutató szerint kezelték. A vizsgálati protokollokat a Qingdao Egyetemi Orvostudományi Főiskola Etikai Bizottsága hagyta jóvá, Qingdao, Shandong tartomány, Kína. Minden intézkedést megtettek az állatok szenvedésének minimalizálása érdekében.

Kísérleti terv

A patkányokat véletlenszerűen a következő hat csoportba osztottuk véletlenszám-generátor alkalmazásával: (i) kontrollcsoportot (n = 8), amelyet a Shandong Kísérleti Állatközpontból (Jinan, Kína) vásárolt standard étrenddel tápláltunk; (ii) modellcsoport (n = 7), amelyet normál étrendet, koleszterint, sertészsírt, pudingport és csokoládét tartalmazó magas zsírtartalmú étrendet tápláltak; (iii) alacsony dózisú csoport (n = 6), amelyet magas zsírtartalmú étrenddel és a bojtorján gyökér vizes kivonatával (2 g/kg) tápláltak; (iv) közepes dózisú csoport (n = 6), amelyet magas zsírtartalmú étrenddel és a bojtorján gyökér vizes kivonatával (4 g/kg) tápláltak; (v) nagy dózisú csoport (n = 6), amelyet magas zsírtartalmú étrenddel és a bojtorján gyökér vizes kivonatával (8 g/kg) tápláltunk; és (vi) pozitív kontrollcsoport (n = 7), amelyet magas zsírtartalmú étrenddel és szimvasztatinnal (10 mg/kg) tápláltak intragasztrikus injekcióval. A bojtorján gyökér vizes kivonatát intragasztrikus injekcióval is beadtuk. A kontroll és a modellcsoport normál sóoldatot (10 ml/kg) kapott intragasztrikus injekcióval. Mind a hat csoport intragasztrikus injekciókat kapott naponta egyszer, 8 héten keresztül.

Testtömeg mérések

A testtömeget kereskedelmi mérleg alkalmazásával határoztuk meg a kezelés megkezdése előtt (kiindulási érték az étrend bármilyen változása előtt) és közvetlenül a vizsgálat után, valamint a kezelés után a 2., 6. és 8. héten. A kiindulási érték és a 0. hét közötti időtartam körülbelül 5–7 nap volt, amely alatt a patkányokat standard táplálékkal etették. A patkányok standard vagy magas zsírtartalmú étrendben részesültek a 8 hetes kezelési időszak alatt. Az összes súlymeghatározást legalább három példányban hajtottuk végre.

A szérum lipidprofil meghatározása

Minden állatból friss vénás vért gyűjtöttünk egy 12 órás böjtöt követően, amelynek során a vizet szabadon szolgáltattuk. A mintákat 1600 g-on centrifugáltuk Eppendorf 5424-es centrifugában (Eppendorf, Mississauga, Ontario, Kanada) 10 percig szobahőmérsékleten, hogy összegyűjtsük a felülúszót, amelyet aztán további elemzésig -80 ° C-on tároltunk. A szérum lipidszinteket, beleértve az összes koleszterint (TC), a trigliceridet (TG), az alacsony sűrűségű lipoprotein koleszterint (LDL-C), a nagy sűrűségű lipoprotein koleszterint (HDL-C) és a koleszterint (CHOL), kereskedelmi készletekkel (Thermo Fisher Scientific, Rockford, IL, USA) a gyártó utasításainak megfelelően.

RNS szekvenálás

Vénás vért gyűjtöttünk minden állat szem mediális kantusaiból egy 12 órás böjtöt követően, amelynek során a vizet szabadon szolgáltattuk. A vért háromszoros térfogatú TRIzol® reagenssel (Invitrogen, Carlsbad, Kalifornia, USA) kevertük, majd −80 ° C-on tároltuk. A teljes RNS-t a patkányok teljes véréből TRIzol® Reagens (Invitrogen, Carlsbad, CA, USA) alkalmazásával extraháltuk a gyártó utasításai szerint. Az RNS könyvtár előkészítését standard működési eljárások szerint hajtottuk végre (Directional mRNS-Seq Sample Preparation, Part # 15018460 Rev. A, 2010. október; Illumina Inc., San Diego, Kalifornia, USA). Az RNS szekvenálást a korábban leírt módon hajtottuk végre. 10 Nyers rövid szekvenciájú fragmentumot fogadtak el, ha megfeleltek a minőségi szűrési paramétereknek.

KEGG elemzés

A Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) elemzést a KEGG útvonal-adatbázisra hivatkozva végeztük egy korábbi tanulmány szerint, amely a KEGG Automatic Annotation Server-t (1.68 x verzió) használta. Az elemzés segítségével meghatározták azokat a mechanizmusokat, amelyek szerepet játszhatnak a vér lipidanyagcseréjében.

statisztikai elemzések

Az adatok átlag ± SD.

3. táblázat.

A gének differenciális expressziója patkánycsoportok között vizes bojtorjángyökér-kivonattal vagy anélkül.

ÖsszehasonlításSzabályozott gének számaAz alul szabályozott gének számaGének teljes száma

Kontrollcsoport kontra modellcsoport	10.	273	283
Kontrollcsoport és alacsony dózisú csoport	55	605	660
Kontrollcsoport versus nagy dózisú csoport	199	799	998
Kontrollcsoport kontra pozitív kontrollcsoport	115	675	790
Kontrollcsoport versus mérsékelt dózisú csoport	122	633	755
Modell kontrollcsoport és alacsony dózisú csoport	82	73.	155
Modell kontrollcsoport és nagy dózisú csoport	136	232	368
Modell kontrollcsoport kontra pozitív kontroll csoport	256	250	506
Modell kontrollcsoport és mérsékelt dózisú csoport	191	144	335

A különböző biológiai folyamatokban részt vevő gének száma a Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes analysis által azonosítottak szerint. HTLV-1, 1. típusú humán T-sejt limfotrop vírus; TCA, trikarbonsav.

4. táblázat.

A metabolikus útvonalakban részt vevő gének azonosítása a Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes analysis segítségével.

IDSample numberGene IDGene név

rno00062	4	54398 \| 29411 \| 170670 \| 171155	Ppt2 \|\| Ppt1 \|\| Hadha \|\| Hadhb
rno00120	2	246211 \| 170588	Hsd3b7 \|\| Acot8
rno00140	2	361802 \| 24800	Hsd17b8 \|\| Szentek
rno00561	4	29254 \| 294324 \| 316737 \| 311821	Mgll \|\| Ptdss2 \|\| Lpin2 \|\| Agpat2
rno00564	5.	294324 \| 293620 \| 316737 \| 311821 \| 287644	Agpat3 \|\| Ptdss2 \|\| Lpin2 \|\| Agpat2 \|\| Foszfo1
rno00565	1	114113	Pafah1b3
rno00600	4	313339 \| 65196 \| 170897 \| 83537	Acer2 \|\| B4galt6 \|\| Sphk1 \|\| Smpd2
rno00590	7	24404 \| 287454 \| 25290 \| 311865 \| 24693 \| 81639 \| 24886	Gpx1 \|\| Alox12 \|\| Alox5 \|\| Ptges2 \|\| Ptgs1 \|\| Alox15 \|\| Tbxas1
rno00591	1	81639	Alox15
rno00592	1	83512	Hóbortok2

Vita

A KEGG projekt egy referencia útvonal adatbázisból áll. A referenciaútvonalak szekvenált genomokkal rendelkező organizmusokra vetített eredményét széles körben alkalmazták a szervezetben jelen levő metabolikus utak előrejelzésére a genomból. 12 Jelen tanulmány célja a patkányok vérzsír-anyagcseréjéhez kapcsolódó gének szűrése volt, annak érdekében, hogy azonosítsák a vér lipidszintjének változásáért felelős potenciális mechanizmusokat. A jelenlegi eredmények azt mutatták, hogy a bojtorján gyökér kivonat dózisfüggő módon csökkentheti a testtömeget a magas zsírtartalmú étrenddel etetett patkányokban, és csökkentheti a koleszterinszintet.

A vizsgálat fő korlátja az volt, hogy bár 27 lehetséges gént azonosítottak a vér lipidjeinek anyagcseréjével, a jelenlegi kutatás során nem sikerült meghatározni a pontos mechanizmusokat. A jövőben a kutatás a génexpresszió leütésére összpontosít annak meghatározása érdekében, hogy mely gén (ek) játszik döntő szerepet ezekben a biológiai folyamatokban.

Összefoglalva, ez a jelen tanulmány kimutatta, hogy a bojtorján gyökér vizes kivonata dózisfüggő módon csökkentheti a patkányok testtömegét a magas zsírtartalmú étrend beadását követően. Ezenkívül csökkentheti a koleszterinszintet ugyanazokban a patkányokban. E változások elérése érdekében úgy tűnik, hogy a bojtorján gyökér kivonat indukálja a gének differenciál expresszióját patkányokban.

Ellentétes érdekek nyilatkozata

A szerzők kijelentik, hogy nincsenek összeférhetetlenségek.