Négy Bifidobacterium hatása az elhízásra magas zsírtartalmú étrendben indukált patkányokban

Levelezés: Lu fang-tábornok, professzor, Gasztroenterológiai Tanszék, Xiangya második kórház, Közép-Déli Egyetem, Changsha 410011, Hunan tartomány, Kína. moc.361@oayneggnaful

Telefon: + 86-731-5295888 Fax: + 86-731-4807725

Absztrakt

CÉL: Összehasonlítani négy Bifidobacteria törzs (normális emberi belekből származó Bifidobacteria L66-5, L75-4, M13-4 és FS31-12) súlygyarapodásra, lipid anyagcserére, glükóz anyagcserére gyakorolt hatását elhízott egér modellben, amelyet magas zsírtartalmú étrend.

MÓDSZEREK: Negyvennyolc Sprague-Dawley patkányt véletlenszerűen hat csoportba osztottak. A kontrollcsoport standard chow-t, a modellcsoport magas zsírtartalmú étrendet, az intervenciós csoportok pedig magas zsírtartalmú étrendet kaptak, különféle Bifidobacteria törzsekkel kiegészítve, egészséges önkéntesek friss ürülékéből. Minden patkányt kivégeztek a 6. hétvégén. Testtömeget (BW), elhízott indexeket, orális glükóz tolerancia tesztet, szérum és máj lipideket és szérum inzulint (INS) teszteltünk. A máj lipid lerakódását kórosan osztályozták.

EREDMÉNYEK: A modellcsoporttal összehasonlítva a B. M13-4 javította a BW nyereséget (264,27 ± 26,91 vs 212,55 ± 18,54, P = 0,001), míg a B. L66-5 a BW csökkenését váltotta ki (188,47 ± 11,96 vs 212,55 ± 18,54, P = 0,043). A többi két törzsnél nem volt jelentős változás a BW-ben. Mind a négy törzs csökkentheti a szérum és a máj triglicerid szintjét, és jelentősen megkönnyítheti a máj lipid lerakódását. Valamennyi törzs a szérum és a máj összkoleszterinszint-csökkenésének tendenciáját mutatta, míg a B. L66-5 és a B. FS31-12 szignifikánsabban. Ezenkívül mind a négy törzs nem mutatott szignifikáns különbséget a szérum INS-ben és a glükózszintben.

KÖVETKEZTETÉS: Az energia-anyagcsere reakciója a Bifidobacteriumok beadására törzsfüggő. A különböző Bifidobacterium-törzsek különböző irányba terelhetik a zsíreloszlást.

BEVEZETÉS

Az elhízás világméretű járványsá válik, és jelentősen hozzájárul a súlyos krónikus betegségek, például a 2-es típusú cukorbetegség, a szív- és érrendszeri betegségek, a máj- és vázizom inzulinrezisztencia, valamint a rák bizonyos formáinak fokozott előfordulásához [1]. Az elhízás kezelésére számos stratégiát alkalmaztak, ideértve az étrend kontrollját, a testmozgást, a viselkedésterápiát, a gyógyszereket és a műtéteket. Az étrend ellenőrzése és a testmozgás azonban túl nehéz ahhoz, hogy szigorúan folytassák. A gyógyszerek nemkívánatos mellékhatásai korlátozták terápiás használatukat is. Szerencsére néhány újabb, az elhízással kapcsolatos érdekes kutatás segít megerősíteni egy új megközelítést ennek az orvosi rendellenességnek a kezelésében.

A legújabb kutatások bebizonyították, hogy az elhízás a bél mikrobiota összetételének megváltozásához vezethet mind egerekben, mind emberekben. Kevesebb Bacteroidetes és több Firmicute kolonizálódik az elhízott emberek és állatok bélében, ezt mutatják a bélbaktériumok néhány 16S-rRNS-gén-szekvencia alapú összehasonlító felmérése [2,3]. A súlycsökkenés a Bacteroidetes és a Firmicutes arányát az embereknél szabályozottabbá teszi [3]. A Bacteroideteshez és/vagy Bifidobacteriumhoz tartozó Lactobacillus étrendi felvétele javíthatja az elhízást egérmodellben és emberben egyaránt [4-6]. A bél mikrobiota közösségi struktúrájának szándékos manipulálása újszerű stratégia lehet az elhízás kezelésére.

Az elhízás kezelésében a hatékonyabb törzsek kiszűrése érdekében a normál emberi belekből származó különböző Bifidobacterium-törzsek között elhízott modellt hoztunk létre magas zsírtartalmú étrend által kiváltott patkányokban, és összehasonlítottuk azok súlygyarapodásra, lipid-anyagcserére és glükóz-anyagcserére gyakorolt hatását. A Bifidobacteria számos törzse függő hatást mutatott az elhízott kontrollban ebben a vizsgálatban, így potenciális terápiás jelöltként fog működni.

ANYAGOK ÉS METÓDUSOK

Baktériumtenyészetek előkészítése

Négy Bifidobacteria törzset izoláltunk egészséges önkéntesek friss ürülékéből létesítményünkben, és a biokémiai jellemzők alapján azonosítottuk (API 20A biokémiai sáv, BioMerieux sa). A négy törzset B. L66-5, B. L75-4, B. M13-4 és B. FS31-12 elnevezéssel láttuk el, és laboratóriumunkban -80 ° C-on tartottuk. A törzseket mind MRS táptalajon növesztettük anaerob körülmények között. 600 nm-en (A600) mérve az exponenciális és az álló növekedés optikai sűrűségét 1-2, illetve 1-4,5 elérte. Megállapítottuk az abszorbancia és a baktériumok száma közötti összhangot (1 ml tenyészet A600 = 1 értéknél körülbelül 108 telepképző egységet, CFU-t tartalmaz). A beadott CFU számát rutinszerűen igazoltuk lemezezéssel. A törzseket 2000 × g-vel 20 percig végzett centrifugálással gyűjtöttük be, kétszer mostuk semleges sóoldattal, és újraszuszpendáltuk 1x108 CFU/ml koncentrációban semleges sóoldatban, és mindegyik patkánynak 0,4 ml bakteriális oldatot adtunk a mag belsejében.

Állatok és étrend

Orális glükóz tolerancia teszt

Az étrendi kezelés utáni 6. hétvégén a patkányokat 12 órán át megfosztották az étrendtől, majd glükózoldatot (5 g/kg) kaptak intragasztrikus szondával. A farkakból vérmintákat vettünk az orális glükóz tolerancia teszt (OGTT) teszt elvégzéséhez. A szérum glükózszintet 0, 30, 60, 90 és 120 percnél mértük gyors vércukorszintmérővel (OneTouch-II, Johnson, Amerika).

Vizsgálja meg a súlygyarapodást és a zsírindexet

Az OGTT teszt után a patkányokat 12 órán át éheztettük és éterrel eutanizáltuk. A máj, a retroperitoneális (RET) és az epididymal (EPI) fehér zsírszöveteket azonnal eltávolítottuk és lemértük.

Mérés: (1) Lee indexe: (testtömeg) 1/3 × 10 3/szárhossz (hossz az orrcsúcstól a végbélnyílásig); (2) boby fat index: zsigeri zsír/test tömeg arány (a zsigeri zsír magában foglalja a RET és az EPI fehér zsírszöveteket); és (3) májindex: máj/testtömeg arány.

Vizsgálat szérum trigliceridekre, teljes koleszterinszintre és inzulinra

A vérmintákat szívszúrással azonnal steril csövekbe vettük. A szérumot 2000 x g-vel 15 percig, 4 ° C-on végzett centrifugálással gyűjtöttük össze. A szérummintákat trigliceridek (TG), összkoleszterin (TCH) és inzulin szempontjából elemeztük a folyékony monoreagens trigliceridek (GPO-PAP) és a koleszterin-oxidáz-peroxidáz-amidopirin (CHOD-PAP) elemzés (CHOD-PAP) és a radioimmunassay ( Dongou Bio-Tech Ltd, Wenzhou és 3v Bio-Tech Ltd, Weifang, Kína).

A máj lipidjének vizsgálata

A májszöveteket (100 mg) folyékony nitrogénben porítottuk fel, 10% szöveti homogenátum előállítására. Ezeket a homogenizátumokat 4 ° C hőmérsékleten kloroform: metanol (2: 1) elegyével 48 órán át extraháltuk, majd 12 000 x g/perc sebességgel 15 percig 4 ° C-on centrifugáltuk. A felülúszóban lévő TG és TCH koncentrációját a protokollok szerint határoztuk meg.

Máj hisztopatológia

A májszöveteket rutinszerűen rögzítették paraffinba ágyazott szakaszokban, és hematoxilinnel és eozinnal (HE) festették őket. A lipidcseppek kimutatásához a metszeteket Sudan IV-vel festettük, és hematoxilinnel ellenfestettük. Minden szövettani metszetet 5 nagy teljesítményű mező esetében figyeltünk meg. A zsírlerakódás osztályozása és mértéke a következő: enyhe zsíros degeneráció (+): a máj parenchyma 30-50% -át elfoglaló zsíros hepatociták, mérsékelt zsíros degeneráció (++): 50% -75% és súlyos zsíros degeneráció ( +++):> 75%.

Statisztikai analízis

A Bifidobacteria törzsek hatása a glükóz és a lipid anyagcserére magas zsírtartalmú étrenddel kezelt patkányokban

Négy Bifidobacteria törzs hatása a szérum glükózra: A kontroll csoportban a szérum glükóz csúcsa 30 perckor jelent meg, és 120 percnél normalizálódott, amikor a glükóz szignifikánsan alacsonyabb volt, mint a modellcsoportban (5,32 ± 0,98 vs 7,17 ± 1,08, P 0,05) (ábra (2A ábra).

A májzsírok lerakódása a magas zsírtartalmú étrendben különböző Bifidobacteria törzsekkel kezelt patkányokat indukált

A modellcsoportban közepes mértékű mikrovezikuláris steatózist figyeltek meg. A B. L66-5 és a B. FS31-12 csoportokban nem találtunk zsíros vakuolizációt. A hepatocita steatosis nyilvánvalóan enyhült a B. L75-4 és a B. M13-4 csoportokban a modellcsoporttal összehasonlítva (χ 2 = 30,754, P = 0,000) (táblázat (1. táblázat, 1. ábra és 3. ábra). 3). A Szudán IV-es festés azt mutatta, hogy rengeteg skarlátvörös lipidcsepp rakódott le a modellcsoport májában, ami megerősítette a HE-festés eredményeit. Várhatóan az összes intervenciós csoportban nyilvánvalóan csökkentek a lipidcseppek a modell csoporthoz képest, különösen a B. L66-5 és a B. FS31-12 csoportokban (ábra (4. ábra).

Asztal 1

A máj lipid lerakódásának foka minden csoportban

Csoportok	n	Zsíros lerakódás mértéke 1
Csoportok	n	-	+	++	+++
Modell	8.	0	7	1	0
Ellenőrzés	8.	8.	0	0	0
B. L66-5	8.	8.	0	0	0
B. L75-4	8.	6.	2	0	0
B. M13-4	8.	5.	3	0	0
B. FS31-12	8.	8.	0	0	0

Az egyes csoportok májszöveti szakaszai HE-festéssel (HE, fénymikroszkóp, × 400). Egy modell; B: Kontroll; C: B. L66-5; D: B. L75-4; E: B. M13-4; F: B. FS31-12.

Az egyes csoportok májszöveti szakaszai Szudán IV-festéssel (Szudán IV, fénymikroszkóp, × 400) és a lipidcseppek skarlátvörösek. Egy modell; B: Kontroll; C: B. L66-5; D: B. L75-4; E: B. M13-4; F: B. FS31-12.

VITA

A különféle Bifidobacterium-törzsek beadása, valamint a glükóz- és lipid-anyagcsere állapota közötti kapcsolat bemutatásához egér elhízott modellt hoztunk létre a magas zsírtartalmú étrend (HFD) 6 hetes adagolása alapján, amelyet a BW jelentős növekedése jellemzett. gyarapodás, zsírtömeg, TG és TCH a szérumban és a májban, valamint az elhízás indexei. Eredményeink azt mutatták, hogy a négy Bifidobacterium (Bifidobacteria L66-5, L75-4, M13-4 és FS3-1-1-2) beadása szerepet játszott a szérum és a máj TG és TCH, valamint a máj lipid lerakódásának csökkentésében. Ezenkívül meglepetésünkre a Bifidobacteria négy törzse között két ellentétes eredmény született a BW változásban: B. M13-4 a BW szignifikáns növekedést mutatott, míg B. L66-5 a BW csökkenését mutatta hasonló kalóriafogyasztás alapján. . A Bifidobacteria L75-4 és FS3-1-1-2 törzseknek nem volt szignifikáns hatása a BW változásra. Mind a négy törzs nem mutatott szignifikáns hatást a szérum INS-re és a glükózszintre. Eredményeink alapján a különböző Bifidobacteria törzsek az energia és a zsíranyagcsere különböző reakcióihoz vezetnek patkány modellekben.

Meglepetésünkre a B. L66-5 által kolonizált patkányok súlycsökkenést mutattak. Az ellentétes eredmények a B. M13-4 és a B. L66-5, valamint a BW-ben semmilyen hatást nem mutató törzsek, beleértve a B. L75-4 és B. FS3-1-1-2, valamint más törzsek, köztük a Lactobacillus acidophilus ATCC 43121 [4], Lactobacillus gasseri SBT2055 [5] és Bifidobacterium longum [6], VSL # 3 [12], Lactobacillus reuteri [26], a törzsek és a bélmikrobiák közötti kölcsönhatások, a nem megfelelő adagolás, a végpontok változékonysága következményei lehetnek, és az alanyok. Mindenesetre a B. L66-5 specifikus volt a zsírtermés és -felhasználás szabályozásában, és új terápiás jelölt lehet a súlykontrollban.

A négy törzs nem mutatott szignifikáns különbséget a szérum INS-ben és a glükózszintben. Hasonló negatív eredményeket dokumentáltak Esposito és mtsai [32] és Sato és mtsai [5] is. Vizsgálatunk során a patkányokat magas zsírtartalmú étrenddel etettük 6 hétig, és egyiknél sem változott szignifikánsan az INS szintje, míg más HFD által kiváltott SD patkányokban az inzulinrezisztencia csak 8 hónap vagy 36 hét múlva fordult elő [33,34 ]. Tehát a következő kísérleti periódus meghosszabbodhat 8 hónapig vagy tovább.

HOZZÁSZÓLÁSOK

Háttér

Az elhízás globális járványsá válik. A legújabb kutatások bebizonyították, hogy az elhízás a bél mikrobiota összetételének megváltozásához vezethet mind egerekben, mind emberekben. A bél mikrobiota közösségi struktúrájának szándékos manipulálása újszerű stratégia lehet az elhízás kezelésére.

Kutatási határok

A Bifidobacterium az emlős bélben az egyik legnagyobb „probiotikum” a kommenzális baktériumok között, és jelentős hatást fejtett ki a szérum teljes koleszterinszintjének csökkentésében. Az energia-anyagcseréhez szükséges specifikus Bifidobacterium-törzsek hasznosak lehetnek az elhízás kezelésében.

Innovációk és áttörések

Ez a tanulmány négy Bifibofacteria-törzs elhízott patkányokban történő alkalmazásának hatásait értékeli. Kimutatta ezen törzsek érdekes hatását a tápanyagok betakarítási energiájára és a lipidtárolás szabályozására.

Alkalmazások

A kézirat új és érdekes információt nyújt a bél mikrobiota kulcsfontosságú szerepéről a tápanyagok betakarítási energiájában, valamint a lipidtárolás és anyagcsere szabályozásában.

Terminológia

A probiotikus baktériumok olyan élő mikroorganizmusok, amelyek jótékony hatással vannak az emberi egészségre.

Peer review

Ez a tanulmány értékeli a Bifibofacteria négy törzsének elhízott patkányokra gyakorolt hatását. Bemutatta ezen törzsek érdekes hatását a tápanyagok betakarítási energiájára és a lipidtárolás szabályozására. Érdekes munka, amely új információkat nyújt a bél mikrobiota szerepéről a gazda anyagcseréjében.

Lábjegyzetek

Szakértői vélemények: Laura E Matarese, MS, RD, LDN, FADA, CNSD, Thomas E. Starzl Transzplantációs Intézet, UPMC Montefiore, 7 South, 3459 Fifth Avenue, Pittsburgh, PA 15213, Egyesült Államok; Antonio Gasbarrini, egyetemi tanár, a Római Katolikus Egyetem Gemelli Kórházának Belgyógyászati Klinikája, Largo A. Gemelli 8, 00168 Róma, Olaszország

S- szerkesztő Tian L L- szerkesztő Ma JY E- szerkesztő Ma WH