Az étrendi kakaó csökkenti az anyagcsere-endotoxémiát és a zsírszövet-gyulladást a magas zsírtartalmú táplált egerekben

Yeyi Gu

Élelmiszertudományi Tanszék, Pennsylvania Állami Egyetem, University Park, PA 16802

Shan Yu

b Állatorvos- és Orvostudományi Tanszék, Pennsylvania Állami Egyetem, University Park, PA 16802

Jong Yung Park

Élelmiszertudományi Tanszék, Pennsylvania Állami Egyetem, University Park, PA 16802

Kevin Harvatine

c Állattudományi Tanszék, Pennsylvania Állami Egyetem, University Park, PA 16802

Joshua D. Lambert

Élelmiszertudományi Tanszék, Pennsylvania Állami Egyetem, University Park, PA 16802

Absztrakt

1. Bemutatkozás

Az elhízás és a kapcsolódó egészségügyi problémák (például a 2-es típusú cukorbetegség, a magas vérnyomás és az érelmeszesedés) a táplálkozással kapcsolatos leggyakoribb problémák az Egyesült Államokban [1], amelyek a felnőtt lakosság több mint 50% -át érintik [2]. Az elhízással kapcsolatos metabolikus betegségek klaszterét metabolikus szindrómának nevezik. A metabolikus szindróma egyik új jellemzője, hogy összekapcsolódik a zsírszövet krónikus gyulladásával, amely szisztémássá válik [1,3]. Ezt a krónikus szisztémás gyulladást a makrofágok AT-ba való beszivárgása vezérli, amely az adipocitákkal együtt folytatja a szabadon levő zsírsavak és káros metabolitok/kemokinek makrofágok toborzásának és szekréciójának ciklusát, amelyek a metabolikus szindróma kialakulását vezérlik [4].

Az elhízás előrehaladása során az adipociták hiperplázián és hipertrófián mennek keresztül: ezek a megnagyobbodott adipociták megkezdik a makrofágok toborzását [5,6]. A zsírszöveti makrofágok (ATM-ek) gyulladásgátló citokineket, például tumor nekrózis-α-t (TNF-α), interleukinokat (pl. IL-6) választanak ki, és további makrofágok toborzását kemokinek, köztük monocita kemotaktikus protein-1 (MCP-1) kiválasztásával. ) [5,7]. Ezek az újonnan felszabaduló gyulladásos citokinek kölcsönhatásba léphetnek a közeli adipociták felszínén lévő receptorukkal, hogy jelezzék a nukleáris faktor-κB (NF-κB) további aktiválódását, amely a legfontosabb transzkripciós faktor, amely a veleszületett immunrendszer gyulladásos reakcióit vezérli [8]. A gyulladásgátló géneket, például az indukálható nitrogén-monoxid-szintázt (Nos2) és a ciklooxigenáz-2-et (Cox2) az NF-κB aktiválja, és hozzájárulnak a szisztémás gyulladás progressziójához [3].

A gyulladásos lipid mediátorok szerepet játszanak az elhízás okozta AT gyulladás kialakulásában [4,9]. Az eikozanoidok, az arachidonsavból (AA) előállított vegyületek nagy családja az endogén gyulladásos mediátorok egyik leghatékonyabb osztályát képviselik. AT-ban az adipóz-specifikus foszfolipáz A2 (AdPLA) aktiválásakor az AA felszabadul a membrán foszfolipidjeiből, és két fő enzimatikus úton: a ciklooxigenáz (COX) és a lipoxigenáz (LOX) útvonalaként válik elérhetővé az eikozanoidok intracelluláris bioszintézisének szubsztrátjaként. [9]. Tanulmányok kimutatták, hogy azoknál az egereknél, amelyekben hiányoznak a legfontosabb eikozanoid-termelő enzimek, köztük a COX-2, 5-LOX és 12/15-LOX, csökken az adipocita differenciálódás, a makrofágok beszivárgása, és védettek a magas zsírtartalmú (HF) étrend okozta emelkedéstől gyulladásos citokinek [10–12]. Így az eikozanoidok metabolizmusa új célpontot jelent az elhízással összefüggő gyulladás megelőzésében vagy kezelésében.

Egyre több tanulmány javasolta, hogy a metabolikus endotoxémia, amelyet a keringő baktériumfal lipopoliszacharid (LPS) feleslege jellemez, szintén elhízással és szisztémás gyulladással jár [13,14]. Tanulmányok kimutatták, hogy a HF-diéta fogyasztása megváltoztathatja a bél mikrobiota összetételét, fokozhatja az LPS beépülését a chilomikronokba, valamint befolyásolhatja a bélpermeabilitást, amely lehetővé teszi a felesleges endotoxin szisztémás keringésbe jutását [15, 16]. A metabolikus endotoxémia vélhetően kiváltja az AT gyulladást a CD14 és az autópálya-szerű receptor 4 (TLR4) szignálozás útján.

Az elhízással összefüggő gyulladás csökkentésének egyik lehetséges stratégiája a polifenolban gazdag ételek fogyasztása, amelyekről számos modellrendszerben beszámoltak gyulladáscsökkentő tulajdonságokról [1]. A kakaó (Theobroma cacao) és a kakaóalapú termékek a polifenolok leggazdagabb táplálékforrásai közé tartoznak. A kakaó-polifenolok elsősorban monomer (epikatechin és katechin) és oligomer (proantocianidinek, PAC-ok) flavan-3-olokból vagy flavanolokból állnak. A kakaóban legfeljebb tíz (azaz dekamer) polimerizációs (DP) fokú PAC-kat azonosítottak [18]. A kakaó a polifenolok mellett jelentős mennyiségű élelmi rostot (kb. 40%), valamint teobromint (2–3%) is tartalmaz, és kis mennyiségű koffein is van jelen (0,2%) [19]. Az elmúlt évtizedben egyre több tanulmány számolt be a kakaó és a kakaó-flavan-3-olok egészségügyi előnyeiről, különösen a kardiometabolikus betegségek kockázatának csökkentéséről azáltal, hogy elősegíti a nitrogén-oxid biológiai hozzáférhetőségét, valamint antioxidáns, gyulladáscsökkentő és anti trombocita aktivitások [20–24]. A kakaó hatása az eikozanoid anyagcserére és a metabolikus endotoxémiára in vivo továbbra is alulvizsgálott terület.

Egy korábbi laboratóriumi tanulmányunk kimutatta, hogy az étrendi kakaó-kiegészítés (8 tömeg/tömeg%) 10 hétig jelentősen enyhítheti a testtömeg-gyarapodást, az alkoholmentes zsírmáj betegségeket és a szisztémás gyulladást HF-vel táplált elhízott egerekben, elsősorban a citokin szekréció modulálásával és az étkezési zsír felszívódásának gátlása [26]. Ezen túlmenően, a kakaó kivonatok dózisfüggően gátolhatják az emésztőrendszer enzimjeinek aktivitását, ideértve a szekretált foszfolipáz A2-t (a tanulmányban használt PLA2, IC50 ® szondákról korábban beszámoltak [26]. A génexpressziót a delta delta Ct (ΔΔC T) módszerrel elemeztük. normalizálódott Gapdh-re, és az expressziós szinteket 2 -ΔΔC T-ként számoltuk.

2.6 Adipocita sejtméret képelemzés

2.7 Az arachidonsav mennyiségi meghatározása gázkromatográfiával

Az AA szinteket retroperitoneális AT-ban határoztuk meg. Az egylépéses lipid-extrakciós és metilezési eljárást Garces és Mancha szerint hajtották végre [29]. Röviden, az AT-t 2 órán át 80 ° C-on melegítettük metanolt, heptánt, toluolt, 2,2-dimetoxi-propánt és H2S04-et tartalmazó reagensben. A zsírsav-metil-észtereket (FAME) heptánban extraháltuk és kvantifikáltuk egy szilícium-dioxiddal kondenzált kapilláris oszloppal (SP-2560, Sigma-Aldrich) és lángionizációs detektorral felszerelt GC-vel (Agilent 6890A, Atlanta, GA, USA). A zsírsavcsúcsokat standard keverékekkel (GLC 68D, 461 és 780; NU-CHEK Prep Inc.) és a szöveti zsírsavkoncentrációk meghatározásával határozzuk meg belső standardok (C13: 0 és C19: 0) alkalmazásával. Az adatokat korrigáltuk a visszanyerés és a metil-észter tömeg szempontjából.

2,8 Western blot

2.9 Metabolikus endotoxémia és bélgát funkció

A plazma LPS meghatározásokat egy Limulus amaebocyta lizátumkészlettel (LAL kit, Lonza, Walkersville, MD, USA) használtuk. A mintákat 1: 5 és 1:10 arányban hígítottuk endotoxinmentes LAL reagens vízzel, és az elemzés előtt 10 percig 70 ° C-on melegítettük. A GLP-2 plazma szintjét az ELISA (MyBioSource, Inc. San Diego, Kalifornia, USA) határozza meg a gyártó utasításainak betartásával.

2.10 Statisztikai elemzések

Az adatokat az átlag ± az átlag standard hibájaként (SEM) mutatjuk be. Kétirányú ANOVA-t Bonferroni utóvizsgálatával alkalmaztak a testsúly, az étkezés és a vércukorszint összehasonlítására a vizsgálat során. Az összes többi adat-összehasonlításhoz egyirányú ANOVA-t és Dunnett utópróbáját alkalmazták. Pearson korrelációs együtthatóját (r) használták két változó közötti asszociáció erősségének mérésére. Az elemzéseket a GraphPad Prism 5.0 (San Diego, Kalifornia, USA) segítségével végeztük. A P 1. táblázat). 18 hetes diétás kakaó-kiegészítés (HFC csoport) nem változtatta meg szignifikánsan a végső testsúlyt a HF-vel táplált kontrollhoz képest. Az élelmiszer- és energiafogyasztást a kakaókezelés sem befolyásolta (1. táblázat). A lép és a vese súlya csökkent a HFC egerekben a HF-vel táplált egerekhez képest (P 1. táblázat). Bár nem találtunk szignifikáns különbséget az átlagos éhomi vércukor (az adatokat nem közöltük) és a végső éhomi vércukorszint (2. táblázat) között a kakaóval kiegészített egerekben és a HF-vel táplált kontrollokban, a kísérlet befejezésekor meghatározott éhomi plazma inzulinszintek 14,8% a HFC csoportban (P 2. táblázat), és ezt a növekedést a kakaóval kiegészített egerek csillapították (P 2. táblázat).

Asztal 1

LF, HF és HFC diétával táplált egerek fiziológiai paraméterei 1