Az elhízott egerek kurkumin és piperin pótlása kalória-korlátozás alatt modulálja a testzsírt és az interleukin-1β-t

Absztrakt

Háttér

Az anyagcsere-profilok javítására alkalmas étrendi bioaktív vegyületek nagy jelentőséggel bírnak, különösen a túlsúlyos egyének esetében, akik kalóriakorlátozási (CR) kezelés alatt állnak. A kurkumin (Cur), amely egy lehetséges elhízás elleni vegyület, és a piperin (Pip), amely a Cur biohasznosulásának és hatékonyságának hihető erősítője, jelölt szer lehet a testzsír, az anyagcsere és az alacsony fokú gyulladás szabályozásában.

Mód

47 nyolc hetes C57BL/6 hím egeret kövér táplálékkal (HFD) tápláltak 23 héten keresztül az elhízás kiváltása érdekében. Ezután az egereket 5 csoportra osztottuk. Az 1. csoport ad libitum folytatta a HFD-t. A másik 4 csoport CR-n (10% HFD bevitel csökkentve 10 hétig, 20% 20 hétig) szenvedett Cur, Pip, Cur + Pip vagy ezek egyikének sem. A testzsír százaléka, az elhízással járó plazma gyulladásos markerek (interferon (IFN) -γ, interleukin (IL) -10, IL-12 p70, IL-1β, IL-6 és KC/GRO), a plazma Cur metabolitjai és a máj telomer hossza mértük.

Eredmények

A többi csoporthoz képest az elhízott egerek, akik CR-t kaptak és étrendjükben Cur + Pip-et kaptak, több zsírt vesztettek és szignifikánsan alacsonyabb az IL-1β és a KC/GRO. Az elhízott egerek plazma tandem tömegspektrometriás elemzése CR alatt nem mutatott különbséget a Cur metabolit szintjeiben a kizárólag Cur-del kiegészített vagy Pip-tel kombinált csoportok között. A plazma IL-1β szintje azonban fordítottan korrelált a kurkumin-glükuroniddal. A telomer hosszának kisebb mértékű modulációját figyelték meg.

Következtetések

Valószínű, hogy a CR egerek magas zsírtartalmú étrendjének kiegészítése a Cur + Pip-vel növelheti a testzsír veszteséget és elnyomhatja a HFD által kiváltott gyulladást. A Cur és Pip kombinációja növelheti a CR hatásokat a metabolikus szindróma megelőzésére.

Háttér

A legújabb tanulmányok azt mutatják, hogy a kalória-korlátozás (CR) modulálja az energiafogyasztást és a testzsír-anyagcserét, és szabályozza a telomer hosszát is, amely egyes kísérleti állatoknál hosszú élettartammal jár [1,2,3]. Más tanulmányok azt sugallják, hogy a fűszerekben található egyes étrendi összetevők jótékony hatással lehetnek az anyagcserére. Például a kurkumin (Cur, 1. ábra), a fűszeres kurkuma fő polifenolja, elhízás- és gyulladáscsökkentő tulajdonságokkal rendelkezik [4,5,6]. A piperin (Pip, 1. ábra) bioaktív alkaloid a borsban a Cur felszívódásának és biológiai hozzáférhetőségének növelésére javasoltak [7]. Ezenkívül Cur és Pip javasolták a gyulladás csillapítására [8, 9]. Korábbi tanulmányunk célja annak felmérése volt, hogy Cur és/vagy Pip erősítheti-e a CR hatását a testtömeg-csökkentésre azokban az egerekben, akik elhízottak a magas zsírtartalmú étrend (HFD) táplálásával. A CR kedvezően befolyásolta az elhízás metabolikus profilját (azaz az alacsonyabb testtömeg, a plazma glükóz és a plazma inzulin) elhízott egereknél, de Cur és/vagy Pip hozzáadása a CR étrendhez nem eredményezett további mérhető előnyöket a teljes testtömegre vonatkozóan.

Fűszer-vegyületek, kurkumin (Cur) és piperin (Pip) kémiai szerkezete

A telomerek a sejtosztódás fontos elemei, amelyek megvédik a genom DNS-ét a sejtek öregedésétől és elősegítik a kromoszóma stabilitását. A telomerek és a DNS károsodásának rövidülése összefügg az életkorral kapcsolatos rendellenességekkel, az elhízással, az immunrendszer diszregulációjával, a szív- és érrendszeri betegségekkel és a rákkal [11,12,13]. Számos tanulmány arról számolt be, hogy a telomer hossza fordított összefüggést mutat az elhízással [3, 14, 15]. A Cur és/vagy Pip hatása a telomer hosszára CR-ben szenvedő elhízott egerekben nem ismert. Ebben a tanulmányban tovább megvizsgáltuk, hogy a Cur és/vagy Pip javíthatják-e a metabolikus profilokat elhízott egerekben, akiket HFD-vel CR-nek vetettek alá. Ennek érdekében megmértük a testtömeg, a görbe alatti terület (AUC) változását a teljes testzsír százalékában, a telomer hosszát és a gyulladás számos markerét.

Mód

Állatok, diéták és kezelések

A jelen kísérlet kísérleti tervezése. CR, kalória-korlátozás; Cur, Kurkumin; HFD, magas zsírtartalmú étrend; HPLC-MS/MS, kromatográfia tandem tömegspektrometriával; MRI, mágneses rezonancia képalkotás; MSD, Meso-skála felfedezése; Pip, Piperine

Az egereket egyedileg cipődoboz polikarbonát ketrecekben helyeztük el 12 órás világos/sötét ciklus alatt. A vizet ad libitum szolgáltatták. A vizsgálat végén az egereket CO2-elfojtással, majd kivéreztetéssel elöltük. A vért szívpunkcióval vettük össze EDTA-tartalmú csövekbe. Ezután a plazmát 1000 ° C-on végzett centrifugálással elválasztottuk a vörösvérsejtektől és a buffy bevonattól g 10 percig 4 ° C-on, és az elemzésig -80 ° C-on tároljuk. A májat összegyűjtöttük és -80 ° C-on tároltuk az elemzésig.

Gyulladásos citokinek

Az elhízás krónikus, alacsony fokú gyulladással jár, amely potenciálisan hozzájárul a metabolikus szindróma fokozott kockázatához [16, 17]. Ezért arra kerestük a választ, hogy vajon a CR egerek HFD-jének Cur-vel történő kiegészítése Pippel és anélkül csökkenti-e a gyulladásos citokinek expresszióját. A plazmamintákat elemeztük olyan citokinek elemére, amelyekben interferon (IFN) -γ, interleukin (IL) -10, IL-12 p70, IL-1β, IL-6, keratinocita kemoattraktáns/növekedéssel szabályozott onkogén kemokinek (KC/GRO, IL-8 rokon fehérje) egy multiplex kit segítségével Meso Scale Discovery (MSD, MD) segítségével a gyártó utasításai szerint.

Cur-metabolitok

Telomer hossza

Úgy gondolják, hogy a CR egyes egészségügyi előnyei a telomer rövidülésének megelőzéséhez kapcsolódnak [3]. Arra törekedtünk, hogy megállapítsuk, hogy a HFD-re kivetett CR ugyanazt a védelmet nyújtja-e, mint a normál egér-étrenden alkalmazott CR. Így mind a 5 egércsoport májmintáiban megmértük a telomer hosszát. A májszövetből származó DNS-t DNeasy vér és szövetkészlet (Qiagen, CA) alkalmazásával izoláltuk. A telomer hosszát valós idejű PCR-alapú vizsgálattal határoztuk meg, Cawthon és mtsai. [20], amelyet Kotrschal et al. [21]. Ebben a vizsgálatban a telomer ismétlődéseket a régióra specifikus primerekkel amplifikáltuk, és egyetlen bemeneti gént amplifikáltunk az input DNS kontrolljaként. A relatív telomer hosszúságot a telomer ismétlés és az egypéldányos gén arányában fejeztük ki (T: S arány). A PCR reakciókat a Power SYBR Green PCR master mix (Life Technologies, CA) és az Applied Biosystems 7300 Real-Time PCR rendszer (Life Technologies, CA) segítségével hajtottuk végre. Minden lemezen egérgenom DNS-ből (Promega, WI) készített standard görbe volt jelen, amelyet a mintákban lévő telomer vagy egypéldányos gén mennyiségi meghatározására használtunk.

Statisztikai analízis

A nem paraméteres Kruskal-Wallis tesztet, majd Dunn többszörös összehasonlító tesztjét a Prism 6 for Windows 6.01 verzió (GraphPad Software, CA) segítségével hajtottuk végre. A különbségeket jelentősnek tekintették a P

Eredmények

Testtömeg és testzsír

Az egyes egércsoportok teljes testzsírának százalékos arányát ábrázoltuk és bemutattuk a 3. ábrán. Az 1. fázis során, amely 23 hetes volt, minden egeret ad libitum HFD-vel tápláltunk. Az 1. csoport a vizsgálat végéig folytatta a HFD evését. A vizsgálat 53 hete alatt az egerek jelentős testtömegre tettek szert (

60 g) súlyuk 49% -ával teljes testzsírból áll. A 2. fázis során, amikor a teljes kalóriabevitel 10% -kal csökkent a CR-ben, a testtömeg-növekedés stabilizálódott és változatlan maradt, de az összes testzsír MRI-vel mért százaléka jelentősen megnőtt (3. ábra). Míg azonban 20% CR-nél fogyasztották a HFD-t (3. fázis), a teljes testtömeg-veszteség kicsi volt, de a testzsír-veszteség százaléka jelentős volt a 20 hetes időszakban. Amint a 3f. Ábra mutatja, az egerek CR-étrendjének kiegészítése Cur + Pip-rel a 20 hetes időszak alatt jelentősen (P 3. ábra

Plazma gyulladásos citokinek

A Cur + Pip-vel kezelt egerekben az IL-1β és a KC/GRO citokinek szintje szignifikánsan alacsonyabb volt a HFD-vel táplált egerekhez képest (P 4. ábra

A cur metabolizmusának HPLC-MS/MS értékelése

Mivel a CR elhízott egerek Cur + Pip-vel történő kiegészítése jelentősen csökkentette az IL-1β és a KC/GRO plazmaszintjét (4. ábra, P 5. ábra

Telomer hossza a májban

A cur antioxidáns és gyulladáscsökkentő tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek megvédhetnek a telomer rövidülésétől [24]. A Cur és/vagy Pip hatása a telomer hosszára a HFD-vel táplált CR egerekben azonban nem egyértelmű. Ezért az elhízott egerek májában telomer hosszúságot mértünk CR alatt (6. ábra). Arra a várakozásunkkal szemben, hogy a CR megakadályozza a telomerek rövidülését, azt találtuk, hogy a HFD-vel kiegészített egerekben a CR a telomer hosszának jelentős csökkenéséhez vezetett. A kombinált CR és HFD negatív hatását a telomer rövidülésére azonban Cur + Pip kiegészítés modulálta (P = 0,485, 6. ábra). Ezek az eredmények arra utalhatnak, hogy amikor a HFD-rendszert azonnal CR-nek vetik alá, valószínűleg a telomer hosszát befolyásolja az oxidatív stressz. A Cur vagy Pip étrendbe való felvétele azonban bizonyos mértékben elnyomta a telomer rövidülését. Ez a hatás tovább erősödött, amikor a Cur + Pip-et bevették az étrendbe.

A máj telomer hossza valós idejű PCR-alapú vizsgálattal mért. A relatív telomer hosszúságot a telomer ismétlés: egypéldányos gén arányában fejeztük ki (T: S arány). Minden lemezen egérgenom DNS-ből (Promega, WI) készített standard görbe volt jelen, amelyet a mintákban lévő telomer vagy egypéldányos gén mennyiségi meghatározására használtunk (n = 9–10). Az adatokat átlag ± ± átlaghibának (SEM) adtuk meg. P az egyes csoportok közötti értékeket Dunn többszörös összehasonlító tesztjével igazoltuk

Vita

Kanitkar és mtsai tanulmánya. arról számoltak be, hogy a napi Cur bevitel (7,5 mg/testtömeg-kg) csökkentette az IL-1β szintjét az STZ által kiváltott diabéteszes egerek szérumában [32]. A jelen tanulmányban negatív összefüggést találtunk a plazma CurG és az IL-1β között (1. táblázat), amely valószínűleg a CurG antioxidáns aktivitásának tulajdonítható. Ez az eredmény jövőbeni vizsgálatot indokol.

Következtetések

Megállapítottuk, hogy a 20% CR-ben szenvedő egerek HFD-jének kiegészítése a Cur + Pip kombinációjával felgyorsíthatja a CR által kiváltott teljes testzsír-vesztést. Ez a kombináció hatékony beavatkozásnak tűnik a HFD által kiváltott gyulladás elnyomásában is. Összefoglalva, úgy tűnik, hogy a Cur és a Pip kombinációja fokozhatja a CR-hatásokat a metabolikus szindróma megelőzésére. Mindkettő jó egészségi állapothoz kapcsolódik.