Hajlam az inzulinrezisztenciára és az elhízásra a rizs alapfogyasztása miatt: Amilóztartalom versus csírázási állapot

Szerepek Adatkezelés, Formális elemzés, Vizsgálat, Módszertan, Szoftver, Validálás, Írás - eredeti vázlat, Írás - áttekintés és szerkesztés

Molekuláris Biomedicina Laboratóriuma, Biotudományi Intézet, Universiti Putra Malaysia, Serdang, Selangor, Malajzia, Farmakológiai és Toxikológiai Tanszék, Usmanu Danfodiyo Egyetem, Sokoto, Nigéria

Szerepek Adatkúra, formális elemzés, vizsgálat, validálás, írás - áttekintés és szerkesztés

Élelmiszertudományi Tanszék, Élelmiszertudományi és Technológiai Kar, Putiti Malajzia, Putiti Malajzia Egyetem, Serdang, Selangor, Malajzia

Szerepek Finanszírozás megszerzése, Projekt adminisztráció, Felügyelet, Validálás, Írás - áttekintés és szerkesztés

Állattudományi Tanszék, Állatorvostudományi Kar, Universiti Putra Malaysia, Serdang, Selangor, Malajzia

Szerepek konceptualizáció, finanszírozás megszerzése, módszertan, erőforrások, felügyelet, validálás, írás - áttekintés és szerkesztés

Molecular Biomedicine Laboratory of Molecular Biomedicine, University of Bioscience, Universiti Putra Malaysia, Serdang, Selangor, Malajzia

Bilyaminu Abubakar,
Norhasnida Zawawi,
Abdul Rahman Omar,
Maznah Ismail

Ábrák

Absztrakt

Idézet: Abubakar B, Zawawi N, Omar AR, Ismail M (2017) Hajlam az inzulinrezisztenciára és az elhízásra a rizs vágott fogyasztása miatt: amilóztartalom versus csírázási állapot. PLoS ONE 12 (7): e0181309. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0181309

Szerkesztő: Julie A. Chowen, az Infantil Universitario Nino Jesus kórház, SPANYOLORSZÁG

Fogadott: 2017. február 15 .; Elfogadott: 2017. június 29 .; Közzétett: 2017. július 20

Adatok elérhetősége: Minden releváns adat megtalálható a dokumentumban és a kiegészítő információkat tartalmazó fájlokban.

Finanszírozás: A szerzők köszönetüket szeretnék kifejezni Padi Beras Nasional Berhad (BERNAS) és az Universiti Putra Malaysia (UPM) felé a kutatás támogatásáért (szavazás: 63536).

Versenyző érdeklődési körök: A szerzők kijelentették, hogy nincsenek versengő érdekek.

Bevezetés

A 2-es típusú cukorbetegség járvány gyorsan eléri a pandémiát: a betegségben szenvedők száma megközelíti a félmilliárdot [1]. A legtöbb anyagcsere-betegséghez hasonlóan a 2-es típusú cukorbetegség súlyossága és kialakulása is szorosan összefügg a prekurzorok és/vagy a kockázati tényezők patogenitásával [2]. Az inzulinrezisztencia (IR) és az elhízás az egyik legfontosabb kockázati tényező a 2-es típusú cukorbetegség szempontjából [3]. Epidemiológiai vizsgálatok azt mutatják, hogy az IR okozta elhízás lehet a legfontosabb tényező a 2-es típusú cukorbetegség kialakulásában és előrehaladásában [4]. Az Egészségügyi Világszervezet (WHO) kijelenti, hogy a 2-es típusú cukorbetegség minden 10 esetéből körülbelül 9 kapcsolódik túlsúlyhoz és/vagy IR-hez [1]. Mivel a kalória-túlfogyasztás vagy aránytalanság miatti energia-egyensúlyhiány az elhízás egyik első helyezettje [5], az alapvető élelmiszerek módosítása sokat segíthet a 2-es típusú cukorbetegség terhének csökkentésében az elhízásra és az IR-re gyakorolt hatásokon keresztül.

A rizsfogyasztás eredményeként a 2-es típusú cukorbetegség kialakulásának enyhítése érdekében feltártuk az amilóztartalom és a csírázás interaktív és független hatásait az elhízás és az IR kialakulásának időbeli lefolyására, a 2-es típusú cukorbetegség kialakulásának két kulcsfontosságú kockázati tényezőjét. . E változók közötti interakciót patkányokban követték nyomon, akiknek anyja étrendi beavatkozásoknak volt kitéve.

Mód

A minta előkészítése

Az MRQ 74 és MRQ 76 fajtákból származó fehér és barna rizst a Malajziai Agrárkutatási és Fejlesztési Intézet (MARDI) biztosította. Az egyes fajták barna formáját a korábban leírt módon csíráztattuk [11], hogy a csírázott barna fajtákat előállítsuk. Röviden: a barna rizst mostuk, majd 0,05% nátrium-hipokloritban áztattuk 30 percig, majd csapvízzel mostuk; ezt követően 0,5% hidrogén-peroxidban áztattuk 6 órán át, és egy éjszakán át szárítottuk 50 ° C-os kemencében. Az antioxidáns indexek és a fitokemikáliák, köztük a flavonoidok, a polifenolok és egyes nehézfémek, megállapították, hogy a két rizsfajta azonos formája (fehér vagy csírázott) között nincs szignifikáns különbség.

Közeli elemzés és az amilóztartalom mennyiségi meghatározása

A rizstípusok közeli elemzését a korábban leírtak szerint végeztük [18], a Hivatalos Analitikai Kémikusok Szövetségének protokolljait követve. Röviden, miután a minták nitrogéntartalmát mikro-Kjeldahl készülékkel (KjeltechTM 2200 Auto Distillation Unit, FOSS Tecator, Hoganas, Svédország) meghatároztuk, fehérjetartalmukat N × 5,95-nek számítottuk. A szénhidráttartalmat hamvasztási eljárással határoztuk meg. A mintákat kemencében (Furnace 62700, Barnstead/Thermolyne, Dubuque, IA, USA) 550 ° C-on égették el, és szénhidráttartalmukat a következő képlettel számították ki: (100% - fehérjetartalom - nedvességtartalom - hamutartalom - nyers zsír tartalom). Valamennyi eredményt a száraz tömeg százalékában fejeztük ki.

A rizsfajták amilóztartalmát a Nemzetközi Szabványszervezet protokollja szerint határozták meg [19]. Röviden, 0,1 g mintát, vak vagy standard mintát lemértünk három példányban, és egy 100 ml-es mérőlombikba tettünk, amelyhez 1 ml 95% -os etanolt és 9 ml 1 M nátrium-hidroxidot adtunk. Az elegyet forrásban lévő vízfürdőben 20 percig melegítettük, majd hagytuk szobahőmérsékletre hűlni, majd 100 ml végtérfogatú vizet adtunk hozzá. Ezután 0,5 ml vizsgálati, standard vagy vak oldatot pipettázunk egy 10 ml-es kémcsőbe, amely 5 ml vizet tartalmaz. Ezután 0,1 ml 5% -os ecetsavat és 0,2 ml jódot (Lugol-oldat) adunk mindegyik kémcsőbe. Mindegyik kémcsőbe további 4,2 ml vizet adunk, hogy a térfogat 10 ml legyen, és a tartalmát örvénykeverővel alaposan összekeverjük. A kapott keveréket spektrofotométerrel azonnal megmértük a vakon 720 nm-en. Kalibrációs görbét kaptunk, amelyet felhasználva meghatároztuk a különféle rizsfajták amilóztartalmának százalékos arányát.

Az állatok kezelése

Százhúsz nullapáros, nemrégiben elválasztott, 90–110 g tömegű Sprague-Dawley patkányt vásároltak a malajziai Putra Egyetem Állat-egészségügyi Karának állattartó házából, Malajziából, Serdangból. Az állatokat párban műanyag ketrecekben helyeztük el, jól szellőző helyiségben, kb. 12/12 órás világos/sötét ciklussal 25–30 ° C-on. Az állatok használatának jóváhagyását a malajziai Putra Egyetem Intézményi Állatgondozási és Felhasználási Bizottságától (IACUC) kérték (projekt jóváhagyási száma: UPM/IACUC/AUP-R017/2016). Az állatokat 1 hétig új környezetükhöz akklimatizálták, amelynek során standard patkány chow ad libitum és vizet kaptak. A standard patkány chow (arany érme, Port Klang, Malajzia) tápanyag-összetétele a következő volt: 50% szénhidrát, 21% fehérje, 3% zsír, 13% nedvesség, 8% hamu és 5% rost; a magas zsírtartalmú étrend 50% standard patkány chow-ból, 24% ghee-ból, 20% teljes zsírtartalmú tejből és 5% keményítőből állt. A kísérlet megkezdése előtt a patkányok éhomi vércukor-koncentrációját két alkalommal határoztuk meg, hogy megerősítsük a glükóz intolerancia hiányát.

Beavatkozások, antropometria, étrendi változók és biokémiai elemzés

A patkányokat 20 csoportra osztottuk (n = 6 csoportonként), és különféle étrendekhez rendeltük (1. táblázat). Először a patkányokat a kijelölt kísérleti táplálékkal és vízzel ad libitum etették 90 napig. Súlyukat és táplálékfelvételüket hetente mérték. Azokat a patkányokat, amelyek testtömege meghaladja a 10% -ot, mint a standard chow-val etetett patkányok maximális testsúlya, elhízásnak tekintjük [20]. Az orális glükóz tolerancia teszteket (OGTT; 2 g/kg glükóz adag) a 7. és a 77. nap után végeztük. Az inzulinrezisztencia homeosztázis-modelljének (HOMA-IR) értékeit a 77. nap után is meghatároztuk 0,5 ml vér összegyűjtésével. 12 órás éhgyomri patkányok arcvénáját, és ennek felhasználásával az éhomi szérum inzulin- és glükózszint meghatározására, enzimmel kapcsolt immunszorbens vizsgálattal (ELISA) és glükóz-oxidáz módszerrel. Az éhomi szérum inzulin- és vércukorszinteket egy online HOMA-IR kalkulátorba vezettük, hogy megkapjuk az IR értéket.

A 90 napos kezelés végén a patkányok étrendjét visszaállítottuk standard patkány-chow-ra, és hím normoglikémiás patkányokkal pároztuk őket. A fogantatás után a gátakat egyedileg helyezték el. Az egyes gátak által szállított kölykök súlyát és számát dokumentálták. Három héttel az elválasztás után a kölyköket és a gátakat 12 órán keresztül éheztettük, majd xilazin és ketamin érzéstelenítéssel (10 mg/kg: 100 mg/kg) szívpunkcióval 1 ml vért gyűjtöttünk minden patkánytól. A vért sima csövekben tartották, és állva hagyták. Az alvadt vért 5 percig 5000 fordulat/perc sebességgel centrifugálták, majd az elválasztott szérumot alikvotákra osztották, és az adiponektin, a leptin és az inzulin szintjét ELISA készletek segítségével határozták meg a gyártó protokollja szerint (Millipore, USA). Az alacsony sűrűségű lipoprotein (LDL), a nagy sűrűségű lipoprotein (HDL), az összes koleszterin (TC) és a triacil-glicerin (TG) szintjét egy Siemens automatikus kémiai analizátorral (Dimension Xpand Plus Integrated Chemistry System) határoztuk meg.

Statisztikai analízis

Az eredményeket átlag ± szórásként (SD) adtuk meg. A statisztikai elemzést a Minitab 16 alkalmazásával hajtottuk végre. Egyirányú varianciaanalízist (ANOVA) vagy általános regressziós elemzést alkalmaztunk, adott esetben. Tukey tesztjét alkalmazták az egyirányú ANOVA segítségével észlelt különbségek post hoc elemzésére. A szignifikancia szintet p 2. táblázatban határoztuk meg. A rizsfajták közelítő összetétele és százalékos amilóz-összetétele (g/100 g DM bázis).

Antropometria és étrendi bevitel: standard chow-alapú beavatkozások

A patkányok testtömegének változását az alábbiakban mutatjuk be az 1. ábrán. A kísérlet kezdetén minden csoportnak hasonló volt a testtömege, de a kísérlet előrehaladtával különbségek alakultak ki. A kezelés tizenkettedik hete után mindkét alacsony amilóztartalmú fehér rizs (LAWR) csoport (50% és 25%) több mint 10% -kal volt nehezebb, mint a standard-chow kontrollcsoport (elhízott). Ezzel szemben az 50% -ban csírázott, alacsony amilóztartalmú rizst tartalmazó étrenddel etetett patkányok testtömege hasonló volt a standard chow csoporthoz. Az alacsony dózisú (25%) csírázott alacsony amilóztartalmú barna rizst tápláló patkányok azonban nagyobb súlyt kaptak, mint a szokásos chow-étrenden. Az akarbóz megakadályozta a LAWR nagy dózisával járó extra súlygyarapodást: az LAWR-rel és akarbózzal táplált patkányok testtömege hasonló volt a standard chow-hoz. Valamennyi magas amilóztartalmú rizzsel táplált patkánynak - legyen az fehér vagy csírázott - kisebb testtömege, mint alacsony amilóztartalmú rizzsel etetett társainak. Az összes kölyök hasonló súlyú volt a vizsgálat végéig, amint azt az S3 táblázat mutatja.

A standard chow-alapú étrenddel (a és b) és a magas zsírtartalmú étrenddel (c és d) táplált patkányok testsúlya az 1. és a 12. héten. A különböző betűkkel ellátott oszlopok jelentősen eltérő értékeket jelölnek (p 2. ábra. 2 h görbe alatti terület orális glükóz tolerancia teszt után különböző rizs intervenciókkal etetett patkányokon.

A csillaggal jelölt oszlopok jelentősen eltérő értékeket jelölnek (p 3. táblázat: A gátak és kölykeik inzulinrezisztencia állapota.

Nagy zsírtartalmú étrend alapú beavatkozások.

A LAWR táplált gátak kivételével minden gát alacsonyabb AUC értékkel rendelkezett, mint a 100% HFD táplált gátak. A LAWR dózisának 25% -ról 50% -ra emelése növelte az AUC értéket. Az összes gátnak, kivéve a LAWR-vel táplált patkányokat, alacsonyabb volt az IR-értéke, mint a 100% -os HFD-vel táplált csoportnak. A kölykökben az IR hasonló mintát követett, mint az anyáknál. A csírázási állapottól függetlenül minden magas amilóztartalmú rizst tápláló gátnak és kölykeinek alacsonyabb az IR-értéke, mint alacsony amilóztartalmú társaiknak, kivéve a 25% magas amilóztartalmú fehér rizst tartalmazó étrendet fogyasztó csoportot. Csak 100% HFD vagy 50% LAWR diétával táplált anyák kölykeinek volt IR-értéke a normál tartományon kívül. Az összes kölyök hasonló AUC értékekkel rendelkezett a vizsgálat végéig (S2 ábra)

A lipidprofilok és az adipocitokin szint elemzése

A lipidprofil és az adipocitokin adatok az alábbi 4. táblázatban találhatók.

Standard chow-alapú beavatkozások.

Valamennyi kölyök és anya leptinértéke hasonló volt. A gátakban az összes csírázott rizsfajta javította a szérum adiponektin szintjét a standard-chow kontroll csoporthoz képest, függetlenül az amilóztartalomtól. A csírázási állapotnak a gátak adiponektinszintjére gyakorolt hatásához hasonlóan az amilóztartalom is javította az adiponektinszintet. Az 50% magas amilóztartalmú csíráztatott barna rizs (HAGBR) táplálékkal táplált anyaállatok és kölykeik adiponektinszintje összehasonlítható volt a kontrollcsoport anyáival és kölykeivel. Az összes csoport anyáinak és kölykeinek hasonló volt a HDL szintje. Csoportos különbségek voltak az LDL-szintekben a gátak között, az 50% -os LAWR-csoportban volt a legmagasabb az LDL-szint; nem voltak csoportkülönbségek az LDL szintben a kölykök között. Valamennyi gát TG szintje hasonló volt, kivéve az 50% -os LAWR és a pozitív kontroll (akarbóz) csoportokat. Valamennyi kölyök szérum TG szintje hasonló volt. Az 50% HAWR-rel és 25% HAGBR-rel társult patkák szérum TC-értékei eltérõek voltak, összehasonlítva más csoportok társaival.

Nagy zsírtartalmú étrend alapú beavatkozások.

A gátak és kölykök összes csoportja hasonló HDL-szinttel rendelkezett. A 100% HFD-vel táplált gátaknak, az 50% -os LAWR-rel tápláltaknak és a megfelelő kölyköknek magasabb az LDL-értékük, mint más csoportokban lévő megfelelő társaiknak. Az 50% -os LAWR csoport gátjainál volt a legalacsonyabb az adiponektin szint. Az amilóztartalom és a csírázás független hatást gyakorolt a gátak TC és TG szintjére. A 100% HFD és az 50% LAWR csoportok gátjainak magasabb volt a leptin szintje, mint a többi csoportban lévő gátaknak. Valamennyi kölyök leptinszintje hasonló volt. Mind az anyák, mind a kölykök között csoportos különbségek voltak az adiponektin szintben. Az 50% LAWR-rel táplált gátak és a 100% HFD-vel táplált gátak alacsonyabb adiponektin-szinttel rendelkeztek, mint társaik. E csoportok kölykeinek (50% LAWR és 100% HFD) adiponektinszintje szintén magasabb volt, mint társaiké. A legmagasabb adiponektinszintű anyák azok voltak, akik az akarbózzal kezelt pozitív kontroll csoportban voltak, és azok, amelyek 50% vagy 25% HAGBR-t tartalmazó étrendet fogyasztottak.

Az 5. táblázat az amilóztartalom és a csírázási állapot regressziós együtthatóit és kölcsönhatását mutatja be a különféle rizsfajták esetében. Általánosságban elmondható, hogy a csírázási állapot és az amilóztartalom egyéni hatásai az IR és az elhízás markerekre erősebbek voltak, mint az interakciós hatások.

Vita

A standard chow alapú étrend összefüggésében a LAWR mindkét dózisa befolyásolta a gátak testtömegét. Az 1A. És 1B. Ábra szemlélteti, hogy a rizs amilóztartalma hogyan függött össze a súlygyarapodással. Az amilóz százalékos aránya befolyásolta a patkányok súlyát, amikor más paramétereket állandó értéken tartottak (1B. Ábra). Az étrendi amilóz/amilopektin százalékos különbségét összefüggésbe hozták normál és cukorbeteg patkányok glükóz metabolizmusának változásával [22]. Az alacsony amilóztartalmú rizst tápláló gátak akár normál chow-n, akár HFD-n alapuló étrenddel összefüggésben, nagyobb súlyúak voltak, mint a magas amilóztartalmú rizst tápláló társaik. Felvetődött, hogy a patkányok eltérő amilóztartalmú rizsfajták fogyasztásával összefüggő testtömeg-különbségek egy lipid-amilóz-komplex képződésének köszönhetők, amely késlelteti az amilóz maximális bélben történő felszívódását. Az amilopektin esetében nem ez a helyzet [23]. Ez annak is köszönhető, hogy nincs amilózban könnyen hasítható alfa 1–6 glikozidos kötés (elágazás). Az amilopektin viszont könnyen emészthető és gyorsan felszívódik az alfa 1–6 glikozidos kötés jelenléte miatt a szerkezetében, ezáltal fokozva a maximális étkezés utáni glikémiát [24].