Komló fitokemikáliák és lehetséges szerepük a metabolikus szindróma megelőzésében és terápiájában

Absztrakt

Történelmileg a komlótobozokat (Humulus lupulus) az ókortól kezdve számos betegség gyógymódjaként használják, és polifenolok és keserű savak forrásaként nagyon hatékonyak a metabolikus szindróma (SM) kezelésében. A komló flavonoidok, különösen a xantohumol (XN), olyan anyagok, amelyek hipoglikémiás, antihiperlipidémiás és elhízás elleni aktivitással bírnak. Az izo-α-savak (IAA) és az érlelt komló keserű savak (MHBA) javítják az egészséget azáltal, hogy befolyásolják a lipid anyagcserét, a glükóz toleranciát és a testsúlyt. Az IAA és az MHBA moduláló hatása a lipid anyagcserére szintén felelős lehet a testsúly csökkenéséért. Ezek az eredmények ígéretes alkalmazásokat javasolnak az IAA, az MHBA és az XN számára emberekben, különösen a diéta okozta elhízás és a cukorbetegség megelőzésében.

1. Bemutatkozás

A komló évelő és kétlaki hegymászó növény, és csak nőstény terméketlen növényeket termesztenek komlótobozok előállítására. A komlótobozok egy strigből és a sárga lupulint termelő mirigyekkel ellátott lapokból állnak. A komlótobozokat manapság préselt komló, komlópellet és komlókivonat (etanollal vagy szuperkritikus CO2-val történő extrakció) és más izomerizált vagy frakcionált termékek előállítására használják fel. A legtöbb komlót ma a sörgyártásban használják. Tartalom szempontjából a komlógyanták, a komlópolifenolok és a komló illóolajok fontosak a sörfőzők számára. A komlógyanták izomerizált termékei keserűséget kölcsönöznek a komlónak, a komló polifenolok elősegítik a fehérjék kicsapódását, a komló illóolajok pedig jellegzetes komló ízt adnak a sörnek. A komló (Humulus lupulus L.) ugyanabba a családba tartozik, mint a kender (Cannabaceae család), és amint az várható volt, a másodlagos metabolitok széles skáláját tartalmazza [1,2]. A változatosság mellett függenek a növekvő élőhelytől és annak éghajlati viszonyaitól [3].

A fő komlósav-savanalógok kémiai szerkezete: α-keserű savak és β-keserű savak.

A komló α-keserű savak izomerizációja.

Az α-keserű savak (AA) és a β-keserű savak (BA) séma-oxidációja érlelt komlósav-savakká (MHBA) - β-trikarbonil-részeket tartalmaznak (piros színű).

A komló polifenolok áttekintése.

A xantohumol (XN) izomerizációja izoxantohohumollá (IXN) komlóforrás közben.

2. A metabolikus szindróma elve és története

Noha a „metabolikus szindróma” kifejezés nagyjából modern konstrukció, napjainkban elsősorban a civilizációval összefüggő betegségek kialakulásával társul, története sokkal hosszabb és összetettebb. Az emelkedett vérnyomás, a hiperglikémia és a hiperurikémia gyakori előfordulására vonatkozó első utalások az 1920-as években jelentek meg [32]. Később a zsíreloszlás kérdése és annak összefüggése az érelmeszesedés és a cukorbetegség hajlamával [33] az első bizonyíték kapcsán került az érdeklődés középpontjába, miszerint a cukorbetegség egyes típusai nem az inzulinszekrécióhoz, hanem az inzulinrezisztenciához kapcsolódnak [34]. . Az elhízás, az inzulinrezisztencia és a magas vérnyomás kockázatát egyesítő állapot szinaptikus szindróma (eredetileg X szindróma) [35] a 20. század végén fokozatosan alakult ki [36].

A WHO hivatalosan definiálta a metabolikus szindrómát (http://apps.who.int/iris/handle/10665/66040) 1999-ben. Az egyes rizikófaktorok fontosságának megismerésével együtt az egyéni értékeket módosították és párhuzamos kritériumaikat létrehozták más szervek, például az Európai Szövetség az Inzulinrezisztencia Kutatásáért (EGIR), a Nemzeti Koleszterin Oktatási Program (NCEP: ATPIII), az Amerikai Klinikai Endokrinológiai Társaság (AACE) és a Nemzetközi Diabétesz Szövetség (IDF). Céljuk az volt, hogy lehetővé tegyék a 2-es típusú cukorbetegség és/vagy szív- és érrendszeri betegségek kialakulásának átlagon felüli kockázatával rendelkező emberek csoportjának azonosítását az öt kockázati tényező közül három kombinációja alapján: inzulinrezisztencia, magas vércukorszint, trigliceridek/HDL koleszterin koncentráció, hasi elhízás, magas vérnyomás. Az egyes paraméterek szintbeli különbségei a módszerek egységesítéséhez vezettek 2009-ben, amikor az inzulinrezisztencia kizárt volt az előfeltételek közül, és az elhízás paramétereit nem és etnikai származás szerint határozták meg [37,38].

Ezen meghatározások alapján olyan tanulmányokat dolgoztak ki, amelyek meghatározzák az SM előfordulását a világ egyes országaiban [37]. Megállapították, hogy például az Egyesült Államokban az SM előfordulása a populációban meghaladja a 30% -ot mind a férfiak, mind a nők körében, és Ausztráliában csak valamivel alacsonyabb volt. Hasonló tanulmányokat végeztek európai országokban, például Dániában és Írországban, ahol az előfordulási arány 20% körüli volt. Az SM alacsonyabb előfordulása olyan országokban, mint Kína és Dél-Korea, különös figyelmet fordít, mivel körülbelül kétszer annyi nőt érint, mint férfit. De még Indiában is az SM-ben szenvedők aránya megközelíti a 20% -ot [37,39].

Bebizonyosodott, hogy a metabolikus szindróma előfordulása jelentősen megnöveli számos más betegség előfordulását, és ezáltal halálozási és egyéb kapcsolódó társadalmi-gazdasági hatásokkal jár. Az élet különböző szakaszaiban, különböző sorrendben és változó súlyossággal, a genetikai, táplálkozási és környezeti tényezők kombinációja miatt a test működésének zavara elsősorban a glikogén, a lipid anyagcsere, a szív- és érrendszeri aktivitás változásainak tudható be, endothel diszfunkció, hormonális változások, fokozott sejtproliferáció és sok más tényező. Az, hogy az SM megjelenése és kialakulása az étkezési rendellenességek és a mozgáshiány mellett van-e, és hogy genetikai hajlam is van-e rajta, még mindig nem teljesen világos [40], valamint a nagy sűrűségű lipoproteintartalom és a cukorbetegség közötti összefüggések.

3. A komló fitokémiai anyagainak jótékony hatása a metabolikus szindrómára

3.1. A komló polifenolok jótékony hatása

A komlópolifenolok a komló forralása során belépnek a sörbe, majd tovább söröznek. Becslések szerint a polifenolok körülbelül 30–40% -a komlóból származik. Egyéb polifenolok malátából vagy módosítatlan gabonafélékből származnak. Egy másik út, amellyel ezek a polifenolok elérhetik az emberi populációt, komlókivonatok vagy komló felhasználása a polifenolok étrend-kiegészítőinek előállításánál. A legtöbb komlópolifenol hasonló a más forrásból származó polifenolokhoz, kivéve az XN-t és más, a komlóra jellemző prenilezett kalkonokat [3]. A polifenolok előnyös hatásai közé tartozik a hipoglikémiás, antihiperlipidémiás és az elhízás elleni tevékenység [4].

A komló flavonoid kvercetint a foszfatidil-inozitol-3-kináz (PI3K) inhibitoraként értékeltük. A katechin, az epikatechin, a kvercetin és a rutin bebizonyosodott, hogy in vivo és in vitro növeli az inzulin szekréciót a β-sejtek proliferációjának modulálásával. Ezek a polifenolok az adenozin-5′-monofoszfáttal aktivált protein-kináz (AMPK) és a peroxiszóma-proliferátor-aktivált receptor-gamma (PPARy) aktivátoraként működhetnek [57]. A flavonoidok inkretin fokozóként is működhetnek. Az inkretinek olyan peptid hormonok, amelyek szabályozzák az inzulin szekrécióját. Az a-glükozidáz (a vércukorszintet szabályozó enzim) XN általi gátlását Liu és mtsai. [58], aki kimutatta a magas szintű polifenolok pozitív hatását az inzulinjelző komponensek aktivitására. A fenolos vegyületek, különösen a flavonoidok cukorbetegeknél kifejtett nagyon pozitív hatásai között szerepel a vércukorszint és a lipidprofilok jobb szabályozása, valamint az inzulinrezisztencia csökkentése.

A diszlipidémia olyan állapot, amelyet a megnövekedett alacsony sűrűségű lipoproteinek (LDL), nagyon alacsony sűrűségű lipoproteinek (VLDL) és trigliceridek (TG), valamint a nagy sűrűségű lipoproteinek (HDL) csökkent szintje képvisel. Az LDL oxidációja jelenti az érelmeszesedés első szakaszát. Normális körülmények között az inzulin aktiválja a lipoprotein lipáz (LPL) enzimet, de ha inzulin nincs jelen, az LPL nem aktiválódik, ami hipergliceridémiát és hiperkoleszterinémiát eredményez. Ez az állapot nagyon gyakran társul a gyulladásos mediátorok, például az alfa tumor nekrózis faktor (TNF-a) vagy az interleukin-6 (IL-6) megnövekedett szintjével. A komló flavonoidok csökkentik az LDL szintet és gátolják azok oxidációját [63]. A komló-polifenolok antioxidáns tulajdonságai szorosan összefüggnek az anyagcserét befolyásoló képességükkel, aminek következtében csökken az elhízás és a testsúly [59,63]. A katechin, a quercetin és az XN szintén csökkentheti a zsírgyulladást a fruktózzal táplált patkányokban és a 3T3-L1 adipocytákban [64,65].

A xantohumol erős elhízásellenes aktivitással rendelkezik, amit a patkány máj diacilglicerin-aciltranszferáz és triglicerid transzportjának gátlásával és HepG2 sejtek alkalmazásával, valamint az apolipoprotein B szekréciójával bizonyítottak [66,67]. Ezenkívül az XN gátolja a koleszteril-észter transzfer fehérje aktivitását, gátolja a preadipociták differenciálódását és apoptózist indukál érett adipocitákban [68]. Az étrendi XN pozitív hatását a hím elhízott patkányokban a glükóz metabolizmusára Legette és mtsai. (2013). A xantohumol ebben az esetben szintén csökkentette a hiperkoleszterinémia és a diszlipidémia kockázatát [42]. Az XN és a 8-PN alapvető klinikai vizsgálatait már elvégezték [69,70].

3.2. A komló IAA és az MHBA jótékony hatása

Érdekes, hogy az komló polifenolok által érintett MS mechanizmusai nagyon hasonlóak az IAA esetében [71,72,73,74]. Az IAA in vitro aktiválja a peroxiszóma proliferátor által aktivált receptorokat (PPAR) α és γ, valamint csökkenti a plazma glükóz- és lipidszintjét cukorbeteg egerekben. A PPAR-α expressziója a zsírsavakat gyors ütemben oxidáló szövetekben volt a legnagyobb. A PPAR-y főleg a zsírszövetben volt jelen, és kimutatták, hogy szabályozza a zsírsavak tárolását és a glükóz anyagcserét. Ebben a vizsgálatban a cukorbeteg egerek plazma glükóz- és trigliceridszintje alacsonyabb volt, mint a kontrollcsoporté [75,76,77,78,79,80]. Vizsgálatot is végeztek emberekkel, és négyhetes időtartam alatt 32 mg vagy 48 mg IAA kezelés után az éhomi vércukorszint csökkent egy placebo csoporttal összehasonlítva [81].

Az IAA hátránya a nagy keserűség. Ha az IAA-t kiegészítésként kell hozzáadni az italokhoz, akkor jobban alkalmazható MHBA-ként, amelyek sokkal kevésbé keserűek [82,83,84,85]. Az MHBA alkalmazását magas zsírtartalmú étrenddel (HFD) táplált egérmodelleken tesztelték. A hatásmechanizmust is tesztelték. Felfedezték, hogy az MHBA fokozta a termogenezist a barna zsírszövetben. A hőtermelés növelése nagyon elegáns mechanizmus a zsírégetés fokozására, és étrend-kiegészítéssel (IAA vagy MHBA) érhető el. Annak a ténynek köszönhetően, hogy az MHBA nem annyira keserű és nem is mérgező, kettős-vak vizsgálatot hajtottak végre, beleértve egy placebo-kontrollos párhuzamos vizsgálatot 200 emberrel. Nyolc és tizenkét hét elteltével a zsigeri zsírterület jelentős csökkenését regisztrálták. Ez a tanulmány megerősítette, hogy az MHBA folyamatos kiegészítése biztonságosan csökkenti a testzsírt, elsősorban a hasi zsigeri zsírt. Ezeknek a vizsgálatoknak az eredményei nagyon ígéretesek, és az IAA vagy az MHBA folyamatos kiegészítése emberben segíthet az elhízás megoldásában [75,76,82,85]. Mindazonáltal mindeddig csak korlátozott számú klinikai humán vizsgálatot végeztek az IAA-val [74,81] és az MHBA-val [85].

4. Következtetések

A komlótobozokat évszázadok óta használják a sörfőzésben, és talán még szélesebb körben használják a népi gyógyászatban. Ezen hosszabb idő alatt nem mutattak ki toxicitást. Másrészt az elmúlt húsz évben a komlót számos tanulmánynak vetették alá, és számos új komló alapú tevékenységet fedeztek fel. Számos cikk jelent meg az IAA, a lipidanyagcsere és a glükóz tolerancia kapcsolatáról, és beszámoltak az IAA hatásáról a testtömeg csökkentésére és a zsírcsökkentésre. Ugyanezt a hatást írták le az MHBA esetében is, amelyek kevésbé keserűek, mint az IAA. A komló alighanem a legérdekesebb anyag az XN. Ez a molekula gátolja az adipogenezist, fokozza a sejtek apoptózisát, és szerepet játszhat az elhízás megelőzésében. Véleményünk szerint a közeljövőben kiegészítési kísérleteket hajtanak végre komlókivonatokkal, amelyek komlópolifenolt (előnyösen XN) és komló IAA-t vagy MHBA-t tartalmaznak. Az XN és a 8-PN alapvető klinikai vizsgálatait már elvégezték. Az első igazi komlóanyagokon alapuló gyógyszer hamarosan piacra kerül.

Köszönetnyilvánítás

A szerzők köszönetet mondanak a Cseh Köztársaság Technológiai Ügynökségének (TE02000177 projekt) pénzügyi támogatásáért.

Összeférhetetlenség

A szerzők nem jelentenek összeférhetetlenséget.