Katsura-uri (japán savanyú dinnye, Cucumis melo var. Conomon) és ennek származéka, a metiltio-ecetsav hatása az anyagcserére az aerob edzés során

Wataru Aoi

1 Egészségtudományi laboratórium, Élet- és Környezettudományi Doktori Iskola, Kiotói prefektúra Egyetem, Kiotó, 606-8522 Japán

Kazuya Takeda

2 Élelmiszertudományi laboratórium, Élet- és Környezettudományi Doktori Iskola, Kiotói prefektúra Egyetem, Kiotó, 606-8522 Japán

Azusa Sasaki

2 Élelmiszertudományi laboratórium, Élet- és Környezettudományi Doktori Iskola, Kiotói prefektúra Egyetem, Kiotó, 606-8522 Japán

Yuki Hasegawa

2 Élelmiszertudományi laboratórium, Élet- és Környezettudományi Doktori Iskola, Kiotói prefektúra Egyetem, Kiotó, 606-8522 Japán

Yasushi Nakamura

2 Élelmiszertudományi laboratórium, Élet- és Környezettudományi Doktori Iskola, Kiotói prefektúra Egyetem, Kiotó, 606-8522 Japán

Eun Young Park

2 Élelmiszertudományi laboratórium, Élet- és Környezettudományi Doktori Iskola, Kiotói prefektúra Egyetem, Kiotó, 606-8522 Japán

Kenji Sato

3 Alkalmazott Biológiai Tudományok Osztálya, Mezőgazdasági Szakképző Iskola, Kiotói Egyetem, Kiotó, 606-8502 Japán

Masayo Iwasa

1 Egészségtudományi laboratórium, Élet- és Környezettudományi Doktori Iskola, Kiotói prefektúra Egyetem, Kiotó, 606-8522 Japán

Airi Nakayama

1 Egészségtudományi laboratórium, Élet- és Környezettudományi Doktori Iskola, Kiotói prefektúra Egyetem, Kiotó, 606-8522 Japán

Mizuki Minamikawa

4 Táplálkozástudományi laboratórium, Élet- és Környezettudományi Doktori Iskola, Kiotói prefektúra Egyetem, Kiotó, 606-8522 Japán

Yukiko Kobayashi

4 Táplálkozástudományi laboratórium, Élet- és Környezettudományi Doktori Iskola, Kiotói prefektúra Egyetem, Kiotó, 606-8522 Japán

Koji Shirota

5 Kertészeti Osztály, Kiotói prefektúrai Mezőgazdasági, Erdészeti és Halászati Technológiai Központ, Kameoka, 621-0806 Japán

Noboru Suetome

5 Kertészeti Osztály, Kiotói prefektúrai Mezőgazdasági, Erdészeti és Halászati Technológiai Központ, Kameoka, 621-0806 Japán

Absztrakt

Célja

Emberi és állatkísérletek során vizsgáltuk a Katsura-uri (japán pácoló dinnye; Cucumis melo var. Conomon) hatását az energiacserére a testmozgás során.

Mód

Nyolc egészséges férfi (átlagéletkor, 21,4 ± 0,7 év) vett részt egyvak, keresztezett vizsgálatban. Harminc perccel a Katsura-uri ital vagy a placebo ital elfogyasztása után 30 percig 40% -os maximális pulzus mellett gyakoroltak ciklusergométeren. A légzésgáz-elemzést edzés közben végeztük az oxigénfogyasztás és a szubsztrát kihasználtságának vizsgálatára. A vér biokémiai paramétereit edzés közben értékeltük. Az állatkísérletek során a metiltio-ecetsav (MTA), egy Katsura-uri származékú komponens hatását vizsgálták egereken. Közvetlenül 30 percig 25 m/perc sebességgel történő futás után megmértük a biokémiai paramétereket az egerek hátsó végtagjában és vérében.

Eredmények

A testmozgás során az oxigénfogyasztás magasabb volt a Katsura-uri-állapotban (19,8 ± 3,5 ml/kg/perc), mint a placebo-állapotban (18,6 ± 3,0 ml/kg/perc) (P 2 = 0,86) a placebo-állapothoz képest (R 2 = 0,47). Az intermuscularis pH csökkenését és a vér laktátjának növekedését a testmozgás után MTA-kiegészítés (250 ppm) akadályozta meg, jelentős különbségekkel az MTA-val kiegészített csoportban a kontroll csoporthoz képest.

Következtetések

Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a Katsura-uri és/vagy az MTA elfogyasztása emberi és állatkísérletek során javítja a vázizmok glükóz anyagcseréjét és savanyulását edzés közben.

Háttér

A Kyo-yasai egy általános kifejezés a kiotói (japán) örökzöld zöldségekre, amelyeket vetőmagként tartósítottak és hagyományos termesztési módszerekkel termesztettek, és néhány Kyo-yasai sok olyan egyedi vegyülettel rendelkezik, amely nincs jelen a hagyományos zöldségfélékben. Katsura-uri (japán savanyú dinnye; Cucumis melo var. Conomon), a Kyo-yasai egyikének egyedülálló tulajdonsága az erős pézsmás-szerű illat (Nakamura et al. 2008); az illatért felelős egyes vegyületek hozzájárulnak bizonyos fiziológiai funkciókhoz (antimutagén, differenciálódás indukció a rákos sejtekben és antioxidáns hatások), amelyekre általában nem hat a középérésű Katsura-uri, vagy annak hagyományos párja (Nakamura et al. 2010). Korábban a Katsura-uri 6 tipikus illatos összetevőjét azonosítottuk, köztük a metiltio-ecetsav-etil-észtert (MTAE) (Nakamura és mtsai 2010), amelyet savval hidrolizálunk metiltio-ecetsavvá (MTA) a gyomorban. Azonban a teljes Katsura-uri gyümölcsfogyasztás és az MTAE/MTA energia-anyagcsere-vizsgálatáról még nem számoltak be.

Eredmények

Közvetett anyagcsere teljesítmény emberekben

A Katsura-uri italfogyasztás hatása az oxigénfogyasztásra (a) és a légzési hányados (b), valamint a szénhidrát oxidáció és a vér laktátkoncentrációja közötti összefüggés (c) emberekben. A folytonos vonal placebót, a szaggatott vonal pedig Katsura-uri-t jelöl. Az értékeket átlag ± SD-ként mutatjuk be. * P # P 2 = 0,86) a placebo állapothoz képest (R 2 = 0,47) (1. ábra c).

Vér biokémiai paraméterei emberben

Sav-hidrolizálás MTAE-ről MTA-ra mesterséges gyomornedvben. Kitöltetlen kör Maradék MTAE, kitöltött kör MTA képződött, nyitott sqaure teljes MTAE és MTA mennyiség. A szaggatott vonal az MTAE koncentráció 50% -át fejezi ki a kiindulási koncentrációtól 0 óra (7,45 mM) értéknél. MTA metiltio-ecetsav, MTAE metiltio-ecetsav etil-észter.

Vérparaméterek egerekben

Asztal 1

A vér metabolikus paraméterei egerekben

Ülő mozgásKontrollMTA-25MTA-250

Vércukorszint (mg/dl)	6,6 ± 0,7	7,8 ± 1,4	7,5 ± 2,0	6,7 ± 1,0
Plazma NEFA (mM)	880 ± 281	916 ± 360	883 ± 529	889 ± 268
Vér ammónia (μM)	110 ± 43	135 ± 37	125 ± 68	107 ± 33
Vér laktát (mM)	-	3,2 ± 1,2	2,5 ± 0,7	2,1 ± 0,3 #

Az értékeket átlag ± SD értékként adjuk meg. Kontroll, testedző csoport vizet adott.

25 ppm MTA kiegészítést kapott MTA-25 edzéscsoport, 250 ppm MTA kiegészítést kapott MTA-250 edzéscsoport, MTA metiltio-ecetsav.

Az MTA hatása az intermuscularis pH-ra egerekben. Kontroll kontroll által beadott edzéscsoport, MTA-25 25 ppm MTA adagolt edzéscsoport, MTA-250 250 ppm MTA adagolt edzéscsoport, MTA, metiltio-ecetsav. Az értékeket átlag ± SD-ként mutatjuk be. * P 2). A szukcinát-dehidrogenáz (SDH), a Krebs-ciklus enzime, hajlamos volt dózisfüggő módon növekedni az MTA-val. Mind a karnitin-palmitoil-transzferáz (CPTI), a zsírsavak mitokondriumba jutásának sebességét korlátozó enzim, mind a piruvát-dehidrogenáz (PDH), egy enzim, amely a glikolízis útját összeköti a Krebs-ciklussal, változatlan volt sem az edzés, sem az MTA-kiegészítés során (táblázat 2).

2. táblázat

Az izmok metabolikus paraméterei egerekben

Ülő mozgásKontrollMTA-25MTA-250

Glikogén tartalom (μg/g)	40,0 ± 11,0	33,7 ± 7,5	29,9 ± 11,3	26,4 ± 7,8 *
CPTI aktivitás (nmol/mg prot.)	4,9 ± 1,0	5,2 ± 0,9	4,9 ± 1,3	5,4 ± 0,9
SDH aktivitás (μmol/mg prot.)	27,4 ± 15,2	21,3 ± 14,9	27,9 ± 13,4	29,4 ± 23,2
PDH aktivitás (OD változás/15 perc)	0,067 ± 0,026	0,078 ± 0,003	0,068 ± 0,024	0,066 ± 0,035

Az értékeket átlag ± SD értékként adjuk meg.

Kontroll kontrollcsoport vizet adott, MTA-25 edzéscsoport 25 ppm MTA pótlást kapott, MTA-250 edzéscsoport 250 ppm MTA kiegészítést kapott, MTA metiltio-ecetsav, CPTI karnitin-palmitoil-transzferáz Ι, SDH-szukcinát-dehidrogenáz, PDH-piruvát-dehidrogenáz.

* P 2) egy vak, keresztezett vizsgálat résztvevőiként vették fel, amelyet a Kiotói prefektúra Egyetem etikai bizottsága hagyott jóvá (45. sz.). Valamennyi alany írásbeli tájékozott beleegyezést adott. Egyik alanynak sem volt aktuális vagy korábbi krónikus betegsége vagy dohányzása, és egyetlen alany sem alkalmazott gyógyszereket. Sőt, egyetlen alany sem szokta be a rendszeres testedzési rendet.

Tesztital

Emberi kísérlet megtervezése

Az alanyokat a vízfogyasztás kivételével a kísérletet megelőző éjszaka 22:00 órától kezdték böjtölni. A kísérleti napon minden alany ugyanazt a reggelit fogyasztotta (200 g párolt rizs és 170 ml miso leves [Asage; Nagatanien, Tokió, Japán]) 8: 30-kor, hogy normalizálja az edzés előtti étkezés hatásait. Harminc perccel a Katsura-uri ital vagy a placebo ital 10:00 órakor történő elfogyasztása után minden résztvevő egyetlen, 30 percig tartó egyensúlyi állapotú kerékpáros gyakorlatot hajtott végre. A munkaterhelés fokozatosan nőtt minden második percben 10 W-mal, kezdve 50 W-mal, amíg a pulzusszám el nem érte a maximális pulzus 40% -át, amelyet a Karvonen-formula (Karvonen 1957) alapján határoztak meg, és ez a terhelés mindaddig fennmaradt. a testmozgás vége. A légzőgáz mérését 15 perccel a testmozgás előtt kezdtük meg, és a testmozgás után is folytattuk. A vércukor- és laktátszintet nyugalmi állapotban, valamint 15 és 30 perces kezdő testmozgás után mértük egyszerű ujjbot vérvizsgálattal (Lactate Pro, Glu Test; Arkray, Kiotó, Japán). A teszt előtt egy hetes lemosási időszak volt, és mindegyik alany teljesítette mindkét tesztfeltételt.

Közvetett anyagcsere teljesítmény

A légzésgáz oxigénfogyasztását (VO2) és a széndioxid termelést (VCO2) légzés-lélegzetvételű légzésmérő rendszerrel (Aeromonitor AE310S; Minato, Osaka, Japán) mértük. A légzésenkénti variáció csökkentése érdekében ezeket az adatokat 60 másodpercenként kapott átlagérték felhasználásával elemeztük. Az RQ és a szubsztrát kihasználtságát a VO2 és a VCO2 szintjéből számítottuk, ahogy azt korábban leírtuk (Frayn 1983).

Egerek kísérleti tervezése

Ez a tanulmány megfelelt a Japán Állatgondozási Tanács irányelveinek, és az Egyetem Állat-kutatási Bizottsága jóváhagyta (M24-49). Az ICR egereket (7 hetes; Shimizu Laboratory Supplies, Kiotó, Japán) 1 hétig akklimatizáltuk légkondicionált (22 ± 2 ° C) helyiségben, 12 órás világos/sötét cikluson (a fények 7-től világítanak: 30 és 19:30 között). Az egereket a következő 4 csoportba osztottuk, mindegyik csoportban 10 egér volt: ülő, testmozgás kontrollal, testmozgás 25 ppm MTA kiegészítéssel és testmozgás 250 ppm MTA kiegészítéssel.

Az MTA oldatokat megfelelő koncentrációjú vízzel készítettük, és az egereknek 30 perccel a testmozgás előtt adtuk (10 μl/g testtömeg). A kontroll egereknek vizet adtunk ugyanolyan térfogatban, mint az MTA pótló egerek. Az orális beadás után az edzőcsoportok egerei futópadon futottak 25 m/perc sebességgel 30 percig. Közvetlenül a testmozgás után az intermuscularis pH-t érzéstelenítéssel mértük, és a vér glükóz- és laktátkoncentrációit kaptuk, és a farokvénából mértük (GluTest, LactatePro; Arkray). A gastrocnemius izmokat és a vért kardiocentézissel gyűjtöttük össze. Az ülő egereken ugyanazokat a vér- és izomgyűjtési eljárásokat hajtották végre. A vér ammónia és a plazma NEFA szintjét vizsgálati készletekkel mértük (Wako, Oszaka, Japán).

A vázizomzat glikogén tartalma

Az izomszöveteket 0,3 M hipoklorinsavban homogenizáltuk, amiloglükozidázzal (25 mg fehérje/6 ml) és 20 mM nátrium-acetáttal inkubáltuk, és d-glükóz mérőkészlettel (F-kit, Roche Diagnostics, Basel, Svájc) számszerűsítettük.

Enzimaktivitás a vázizomzatban

Az enzimaktivitást izomhomogenátok alkalmazásával mértük. Az SDH és a CPTI szintjét a korábban leírt protokollok szerint mértük (Cooperstein és mtsai 1950; Bieber és mtsai 1972). A PDH aktivitást kereskedelmi enzimmel kapcsolt szorbens vizsgálati készlet (Abcam, Cambridge, Egyesült Királyság) segítségével mértük, és az adatokat OD változásként fejeztük ki 450 nm-en 15 percen keresztül az enzimatikus reakció során.

Sav-hidrolizálás MTAE-ről MTA-ra mesterséges gyomornedvben

Öt milligramm MTAE-t (Alfa Aesar, Lancashire, Egyesült Királyság) feloldottunk 5,0 ml mesterséges gyomornedvvel (az MTAE tényleges koncentrációja: 1 mg/ml vagy 7,45 mM). A csövet 0,5–30 órán át 37 ° C-on inkubáltuk, az oldat 200 μl-es alikvot részét több időpontban kivontuk, és a mesterséges gyomornedvben képződött maradék MTAE-t és MTA-t (Matrix Scientific, Columbia, SC, USA) eltávolítottuk. fordított fázisú HPLC – UV alkalmazásával mérjük. Az MTAE és az MTA szintjét HPLC LC-20AT modell alkalmazásával mértük SPD-20A UV detektorral (Shimadzu, Kyoto, Japán). YMC-pack Pro C18-RS (Ø4,6 × 150 mm) analitikai oszlopot alkalmaztunk reverz fázisú kromatográfián alapuló MTAE és MTA elemzésekhez. 10 μl mintadarabot injektáltunk, és izokratikusan eluáltunk 18% acetonitril és 0,1% trifluor-acetát mozgófázis alkalmazásával. Az UV abszorpciót 230 nm-en alkalmaztuk az MTA detektálására 3,5 percnél és az MTAE 23,5 percnél.