Az étrendi korlátozással és a testmozgással együtt alkalmazott módosított lingguizhugan főzet javítja a hiperglikémiát, a hiperlipidémiát és a magas vérnyomást a metabolikus szindróma patkánymodelljében

Absztrakt

Háttér

A módosított Lingguizhugan főzet (MLD) a híres kínai orvoslásból, a Linggui Zhugan főzetből származott. Az MLD-t a metabolikus szindróma kezelésére használják klinikai körülmények között. Vizsgálatunk az MLD táplálékkorlátozással és testmozgással járó átfogó kezelésére összpontosít a metabolikus szindróma (MS) patkánymodelljében.

Mód

A patkányokat öt csoportra osztottuk: kontrollcsoport (folytatás), magas zsírtartalmú étrendcsoport (HFD), magas zsírtartalmú étrend, táplálékkorlátozási csoporttal kiegészítve (HFD-DR), testmozgás étrendkorlátozó csoporttal (HFD-DR-Ex) és az étrendi korlátozással és a testmozgással foglalkozó csoportba beépített MLD (HFD-DR-Ex-MLD). A kezeléseket 1 hétig végeztük, miután 12 hétig tápláltuk a magas zsírtartalmú étrendet. Megvizsgálták a kezelések magas zsírtartalmú étrend által kiváltott elhízásra, hiperglikémiára, hiperlipidémiára, magas vérnyomásra, májkárosodásra és inzulinrezisztenciára gyakorolt hatásait SM patkányaiban. Ezenkívül a tumor nekrózis-faktort α (TNF-α), a leptint és a protein kináz B-t (PKB) patkányok szérumában és májában szintén enzimhez kapcsolt immunszorbens vizsgálattal (ELISA) vizsgálták.

Eredmények

A táplálékkorlátozás, a testmozgással vagy az MLD-vel kiegészített étrendi korlátozás egy hetes beavatkozása után, összehasonlítva a HFD patkányokkal, a máj és a zsír relatív súlya, a triglicerid, az összes koleszterin, az alacsony sűrűségű lipoprotein, a szabad zsírsav, az aszpartát-aminotranszferáz, a glutamin- a piruvális transzamináz és az alkalikus foszfatáz, az inzulin jelentősen csökkent (o

Háttér

A metabolikus szindróma (SM) krónikus szisztémás rendellenesség, amelyet hasi elhízás, rendellenes glükóz-anyagcsere, vér lipid rendellenességek, magas vérnyomás és szív- és érrendszeri betegségek jellemeznek [1, 2]. Az SM a halálozás és a megbetegedések vezető oka az iparosodott országokban [3]. Az Egyesült Államokban nemzeti felmérések szerint az SM előfordulása az általános populációban 23,7% volt [4]. Kínában egy 35–74 éves felnőttek körében végzett felmérés kimutatta, hogy az SM prevalenciája 10,0, illetve 23,3% volt a férfiak és a nők esetében [5].

Az SM olyan betegség, amely különböző kockázati tényezőkből áll, mint például az elhízás, a 2-es típusú cukorbetegség vagy a dyslipidemia. Ennek a szindrómának az előfordulása az elhízás növekedésével párhuzamosan világszerte növekszik, és azt jelzi, hogy nagyobb figyelmet kell fordítani rá [6]. Az elhízás ma világméretű járvány, és várhatóan 2030-ig a világ népességének 10% -át érinti, ha a jelenlegi tendencia fennmarad [7]. Az elhízás a kalóriabevitel és az energiafogyasztás közötti egyensúlyhiány miatt következik be, ami felesleges energiához vezet, amelyet főként a fehér zsírszövetben zsírként tárolnak [8]. Jól ismert tény, hogy a nem megfelelő étrend és inaktivitás az SM és más krónikus rendellenességek fontos meghatározó tényezője. Az étrend korlátozása és a testmozgás az elmúlt években felhívta a figyelmet a fogyásra gyakorolt hatása miatt, hogy csökkentse az elhízott betegek szív- és érrendszeri betegségének kockázati tényezőit [9]. Klinikai és kísérleti bizonyítékok azt mutatták, hogy az étrend korlátozása és a testmozgás nagyon hatékony stratégia lehet a metabolikus szindróma kialakulásának megakadályozásában [10, 11].

Mód

Az MLD elkészítése

Kémiai szerkezetek és a fő komponensek HPLC elemzése az MLD-ben. a dehidrotumulózsav (C31H48O4, molekulatömeg: 484,71); b glicirrizinsav (C42H62O16, molekulatömeg: 822,93); c fahéjsav (C9H8O2, molekulatömeg: 148,16); d A dehidrotumulozinsav és a glicirrizinsav HPLC elemzése MLD-ben; e A fahéjsav HPLC elemzése MLD-ben

Állatok

A vizsgálati protokollt a Guangzhou Kínai Orvostudományi Egyetem Intézményi Állatgondozási és Felhasználási Bizottsága hagyta jóvá, összhangban a laboratóriumi állatok gondozására és felhasználására vonatkozó NIH útmutatóban felvázolt elvekkel. Ötven 200 ± 20 g tömegű, 6–7 hetes, Sprague-Dawley hím patkányt (SPF fokozat), hőmérséklet-és páratartalom-ellenőrzött állatkertben tartottunk, és 12 órás világos/sötét ciklusban tartottuk, hozzáférve az élelemhez és ad libitum vizet. A kísérleteket a könnyű fázis alatt végeztük. Valamennyi patkány a kísérletek előtt 1 hétig szabadon hozzáférhetett az étrendhez és a vízhez. A diéta félig tisztított módosított D12451 készítmény volt, 36% energiát és 1% koleszterint tartalmazó energiaforrásokkal. Az étrend összetétele hasonló volt a normális emberi étrendhez.

Állatkezelés

1 hét akklimatizáció után 50 patkányt véletlenszerűen öt csoportba osztottak, mindegyik csoportban tíz állat. (1) Kontrollcsoport (folytatás), amely elfogadta a normál ételt (energiatartalom: fehérje 23%, szénhidrát 67% és zsír 10%); (2) magas zsírtartalmú étrendcsoport (HFD), amely magas zsírtartalmú étrenddel táplálkozott (energiatartalom: fehérje 12%, szénhidrát 18% és zsír 70%, beleértve 8% szójaolajat és 62% telített zsírt zsírból) 12 évig héten át metabolikus szindróma modell kiváltására. Ezt a telített zsírban dúsított és közepesen alacsony szénhidráttartalmú étrendet korábban patkányokban obesogén (nagy zsírtartalmú) és diabetogén (inzulinrezisztenciát kiváltó) táplálékként használták [20]; (3) magas zsírtartalmú étrend, táplálékkorlátozási csoportba (HFD-DR) beépítve, amely 30% magas zsírtartalmú étrendet táplált; (4) az étrendi korlátozási csoportba (HFD-DR-Ex) beépített testmozgás a HFD-DR alapján minden nap 45 percet tartott az úszáshoz; (5) Az étrendi korlátozással és testmozgással foglalkozó csoport (HFD-DR-Ex-MLD), amely MLD-t adott (6,17 g nyers gyógyszer/testtömeg-kg-nak felel meg) szájon át történő beadással mindennap a HFD-DR-Ex alapján. A kezeléseket 1 hétig végeztük, miután 12 hétig tápláltuk a magas zsírtartalmú étrendet.

Egy hetes kezelés után az összes patkányt klorál-hidra intraperitoneális injekcióval (3,5 mg/kg) érzéstelenítettük. A patkányok leölése után vérmintákat vettünk a hasi aortából csövekbe; a szérumot centrifugálással szétválasztottuk 3500 fordulat/perc sebességgel 10 percig, és kémiai vizsgálatokig -80 ° C-on fagyasztva tartottuk. Az epididymális és a retroperitoneális zsírpárnákat kivágtuk és lemértük. A májat is kivágtuk és lemértük, majd szövettani vizsgálathoz vettünk egy semleges formaldehiddel rögzített májlevelet, a többit -80 ° C-on tartottuk az ELISA-hoz.

Testedzés

A testedzési protokollt egy korábban közzétett eljárás alapján alakították ki [21]. Az úszás hengeres tartályban történt, átmérője 180 cm, magassága 50 cm, hőmérséklete (29 ± 2) ° C, a protokoll szerint. Az állatokat naponta, ugyanabban az órában (délután 11: 00–11: 45) helyezték el a tartályban, és az edzést ugyanaz a személy figyelte. A patkányok egy hétig (45 perc/nap) úsztak, minden testmozgás után az állatokat szárítottuk és meleg környezetben tartottuk. A többi csoport patkányait a ketrec aktivitására korlátozták.

Vérnyomás

A szisztolés vérnyomást farokköpeny rendszerrel (Shanghai Alcott Biotech Co., Ltd., Kína) mértük a kísérleti időszak előtt és végén. Valamennyi állatot 15 percig biztonsági övbe helyeztük, mandzsettát erősítettünk a farkukon, és regisztráltuk a vérnyomást. Mindkét intézkedés esetében a patkányok 7 napos adaptációs perióduson mentek keresztül, hogy megismertessék őket az eljárással, amely közvetlenül az adaptációs periódus után kezdődött. Érvényes vérnyomásértékeket kaptunk a mérések 8. napján leírtak szerint.

A zsírszövet és a máj testtömege és relatív súlya

A patkányok feláldozása után az epididymális és a retroperitoneális zsírpárnákat kivágtuk és lemértük. A májat is megtisztítottuk, és megmértük a nedves súlyokat. A súlyokat a nedves tömeg és a testsúly százalékában számítottuk.

Biokémiai meghatározások

A szérum glükóz értékét a gyors vércukormérővel határoztuk meg. A szérum TG, TC, HDL, LDL, szabad zsírsav (FFA), aszpartát-aminotranszferáz (AST), glutaminos-piruvikus transzamináz (ALT) és lúgos foszfatáz (ALP) elemzését a Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute-tól (Nanjing, Kína) vásárolt készletekkel végeztük.

Enzimhez kapcsolt immunszorbens vizsgálat (ELISA)

A szérumot perifériás vérből állították elő. A májszöveteket eltávolítottuk, jéghideg PBS-sel homogenizáltuk, 12 000 fordulat/perc sebességgel 20 percig centrifugáltuk, és a felülúszót elválasztottuk. Az inzulin, a leptin, a protein kináz B (PKB) és a tumor nekrózis faktor-a (TNF-a) szintjét a szérumban és a májszövetben ELISA-val mértük a gyártási utasítások szerint, és a standard görbe szerint számoltuk.

Szövettani vizsgálat

Minden patkányból egyenlő májmintát nyertünk, és 10% semleges formalinban rögzítettük, növekvő alkoholtartalommal dehidratáltuk és benzolban tisztítottuk. Az egyes csoportokból származó mintákat 4 órán át 55-56 ° C olvadáspontú paraffinba ágyazottuk, majd paraffin blokkokat készítettünk. A paraffin metszeteket 5 μm-nél készítettük, és (1) hematoxilinnel és eozinnal (HE) festettük: a normál szövettan és a hisztopatológia érdekében; (2) periodikus sav Schiff (PAS): a poliszacharidok, például a glikogén és a nyálkaanyagok, például a glikoproteinek, a glikolipidek és a mucinok kimutatására a májszövetekben. A Schiff-reagens lila-bíborvörös színt ad, majd fénymikroszkóppal végzik a démonokat, bemutatva a szövettani változásokat.

Statisztikai analízis

Valamennyi értéket átlagként ± az átlag standard hibájaként fejezzük ki (S.E.M.). A csoportok közötti különbségeket egyirányú ANOVA-val határoztuk meg Tukey post hoc tesztjével. A statisztikai elemzéseket az SPSS 11.0 verziójával (SPSS Inc., Chicago, USA) végeztük. A statisztikai szignifikancia megerősítést nyert, amikor P értékek kisebbek voltak, mint 0,05 vagy 0,01.

Eredmények

A zsírszövet és a máj testtömege és relatív súlya

A 2. ábra mutatja a zsírszövet és a máj testtömegét és relatív súlyát az intervenciós időszak után. A Cont patkányokkal összehasonlítva a HFD patkányok testtömege (2a. Ábra), valamint a zsírszövet (2b. Ábra) és a máj (2c. Ábra) relatív súlya jelentősen megnőtt (P 2. ábra

A TC, TG, LDL, HDL és FFA szintje a szérumban

A TC, TG, LDL, HDL és FFA szérumszintjét a 3. ábra mutatja be. A Cont patkányokkal összehasonlítva a HFD patkányok a TC, TG, LDL és FFA jelentős növekedését és a HDL csökkenését eredményezték (P 3. ábra

Az AST, az ALT és az ALP szintje a szérumban

Az AST, az ALT és az ALP szérumszintjét a 4. ábra mutatja be. A Cont patkányokkal összehasonlítva a HFD patkányok az ALT, az AST és az ALP jelentős növekedését eredményezték (P 4. ábra

Photomicrograph patkány májáról

Amint a patkány májának HE festése kiderült, a Cont patkányok (5a. Ábra) a máj szövettani felépítése normál lebenyszerkezetet mutatott központi vénával, hepatocitákkal és májlemezekkel. A HFD patkányok májában (5b. Ábra) súlyos periportalis fibrózis, vakuolizált citoplazma és sejtes infiltráció mutatkozott. A HFD-DR patkányok májában (5c. Ábra) kissé normális májsejtek és -magok mutatkoztak, a HFD-csoporthoz képest a vakuolizált citoplazma szignifikánsan csökkent. A HFD-DR-Ex patkányok májában (5d. Ábra) néhány sejtes infiltráció mutatkozott. A HFD-DR-Ex-MLD patkányok májában (5e. Ábra) kicsi az átlagos sejtméret, ami többé-kevésbé hasonló volt a Cont patkányok szintjéhez. Az egyes csoportokban nyilvánvaló különbség volt a sejtméret-eloszlásban.

Photomicrograph patkányok máj Cont patkányok (a), HFD patkányok (b), HFD-DR patkányok (c), HFD-DR-Ex patkányok (d) és HFD-DR-Ex-MLD patkányok (e). (HE × 200)

Amint a patkány májának PAS festése kiderült, a Cont patkányok (6a. Ábra) normális felépítést és glikogén eloszlást mutatnak a májsejtekben. A HFD patkányok májában (6b. Ábra) az összes hepatocita változást mutatott. Ezek a sejtek nagyok lettek vakuolizált citoplazmával és kevés vörös színű granulátummal. A HFD-DR patkányok májában (6c. Ábra) kevesebb sejtnagyobbodás és több vöröses festés mutatkozott, mint a HFD patkányokban. A HFD-DR-Ex patkányok májában (6d. Ábra) kevesebb hepatocita és kicsi, vörös festett granulátumú sejt volt, mint a HFD-DR patkányokban. A HFD-DR-Ex-MLD patkányok májának (6e. Ábra) májműve szinte normális volt.

Patkánymáj PAS festése Cont patkányokban (a), HFD patkányok (b), HFD-DR patkányok (c), HFD-DR-Ex patkányok (d) és HFD-DR-Ex-MLD patkányok (e). (PAS × 200)

BP, vércukorszint és inzulin

A kísérleti periódus előtt nem volt különbség a BP-nél az egyes csoportokban (az adatok nem mutatják). Az intervenciós periódus után a Cont patkányokkal összehasonlítva a HFD patkányok jelentős BP növekedést mutattak (P 7. ábra

A TNF-a, a leptin és a PKB szintje a szérumban és a májban

A TNF-α szintjét a szérumban és a májban a 8a. Ábra mutatja. A Cont patkányokkal összehasonlítva a HFD patkányok a TNF-α jelentős növekedését eredményezték a szérumban és a májban (P 8. ábra

Vita

Az elmúlt évtizedekben tanulmányok kimutatták, hogy a HFD elősegíti az elhízás kialakulását, és hogy közvetlen kapcsolat van az étkezési zsír és az elhízás folyamata között. Kiderült, hogy a HFD az elhízás fő tényezője [22]. Az elhízás és az SM közötti összefüggést a dokumentumok is jól bizonyítják, a gyorsan megnövekedett testtömeg szintén összefüggésben áll az SM-vel [23–25]. Említették azt is, hogy a HFD kóros szintet okozhat a leptinben, az inzulinban és a PKB-ben. Kísérletünk során HFD-vel etettük, hogy elhízási modell patkányokat indukáljunk. Az általunk készített elhízási modellek összhangban vannak az SM klinikai szindrómájának sorozatával, beleértve a magas vérnyomást, a hiperglikémiát, a hiperlipaemiát, a hiperinzulinizmust, valamint a máj és a szövetek testtömeghez viszonyított megnövekedett arányát.

Eredményeink azt mutatták, hogy az aerob testmozgáshoz és az MLD-hez kapcsolódó étrendi korlátozás hatással volt a HFD által kiváltott elhízás és diszlipidémia enyhítésére. Az elhízás központi szerepet játszik az SM-ben, amint azt a 2. ábra mutatja, a HFD a testtömeg, valamint a zsírszövet és a máj tömegének jelentős növekedését okozta a HFD csoportban. Ezeket a kezelés jelentősen csökkentette, demonstrálva az aerob testmozgáshoz és az MLD-hez kapcsolódó étrendi korlátozás elhízás elleni hatását. Ezenkívül, összehasonlítva a HFD patkányokéval, a szérum lipidprofilt a kezelés normalizálta, mivel a szérum TC, TG, LDL és FFA szintje szignifikánsan csökkent, és a HDL szint szignifikánsan megemelkedett. Ezek az eredmények összhangban vannak korábbi munkánkkal, amelyek az MLD-kezeléssel összefüggő étrendi korlátozás hipolipidémiás hatásait mutatják be a betegeknél [18, 19], ami nagyrészt a fokozott széklet lipidkiválasztásnak köszönhető.

A zsírokban gazdag étrend fogyasztása májzsír felhalmozódáshoz és májműködési zavarokhoz vezethet [26], olyan állapotokhoz, amelyeket a sejtenzimek, például az AST, az ALT és az ALP szivárgása hangsúlyoz [27]. Jelen vizsgálatban ezen enzimek aktivitása a szérumban a patkányok HFD csoportjából magasabb volt, mint a kontroll csoportban, ami azt jelzi, hogy a HFD csoportba tartozó patkányok súlyos májsejtkárosodást szenvedtek. A beavatkozás után az AST, az ALT és az ALP aktivitása a HFD-DR-Ex-MLD csoportban jelentősen csökkent, ami a máj nekrózisára gyakorolt csillapító hatást mutat. A máj makroszkopikus megfigyelését és hisztopatológiai megfigyelését kombinálva azt találtuk, hogy a modell kontrollcsoporthoz képest az étrendi korlátozás, az úszáshoz kapcsolódó étrendi korlátozás, valamint az úszáshoz és az MLD-hez kapcsolódó étrendi korlátozás csökkentheti a zsírlerakódást és csökkentheti a májsejtek degenerációját, A HFD-DR-Ex-MLD patkányok májának májműve szinte normális volt.

Az endotheliális diszfunkció és a megnövekedett BP fontos szerepet játszik az SM másodlagos kardiovaszkuláris szövődményeinek kialakulásában [28]. A testmozgáshoz és az MLD-hez kapcsolódó étrendi korlátozás jelentősen csökkentette a magas vérnyomást. Az eredmények azt mutatják, hogy a beavatkozás nagyon hatékony a szisztolés BP növekedésének megakadályozásában. Tudomásunk szerint ez az első részletes leírás az MLD hipotenzív hatásáról HFD patkányokban. A testmozgással és az MLD-vel kiegészített étrendi korlátozással végzett kezelés szintén javította a 2-es típusú cukorbetegség paramétereit. Mint ilyen, a kezelés során a glükózszint jelentősen csökkent. Ezenkívül a kezelés javíthatja az inzulin szintjét a szérumban. Az inzulin jelentős kapcsolatban van a testzsír eloszlásával. A sejtpopuláció növekedésével a populáció degradálódásának érzékenysége fokozatosan csökken, ami abnormális sejttengely-visszacsatolási mechanizmus a hiperinsulinémia előállítására, azonban a hiperinsulinémia tovább súlyosbíthatja a vér lipid anyagcserezavarát. Kísérletünkben a HFD csoportba tartozó patkányok inzulin szérumtartalma nagymértékben növekedett. A beavatkozás után a HFD-DR-Ex és a HFD-DR-Ex-MLD csoportokban jelentősen csökkent a szérum inzulin tartalma.

Következtetések

Összefoglalva, az étrendi korlátozással és a testmozgás kezelésével kiegészített MLD hatással van a magas zsírtartalmú étrend okozta elhízás, hiperglikémia, hiperlipidémia, magas vérnyomás, májkárosodás és inzulinrezisztencia enyhítésére, amelyek valószínűleg a TNF-α, a leptin alacsonyabb szintű szabályozásának tudhatók be. és PKB; és ez a kezelés alkalmazható a magas zsírtartalmú étrend által kiváltott SM új terápiás ütemterveként.