Egyéni vagy kombinált kezelés elhízás elleni hatásai Spirulina platensis és zöld kávébab vizes kivonatok magas zsírtartalmú étrend okozta elhízott patkányokban

Elsődleges kutatás

  • Teljes cikk
  • Ábrák és adatok
  • Hivatkozások
  • Idézetek
  • Metrikák
  • Engedélyezés
  • Újranyomtatások és engedélyek
  • PDF

Absztrakt

Bevezetés

Az elhízás krónikus betegség, amely súlyos egészségügyi kockázatokkal és korai halálozással jár együtt (Pilch és Bergenhem 2006). A magas zsírtartalmú étrend (HFD) fogyasztása növelte az elhízás előfordulását az elmúlt években. A kalóriabevitel és az energiafelhasználás közötti egyensúlyhiány a testzsír felhalmozódását eredményezi, amely elhízássá fejlődik (Lau et al. 2007; Osborn és Olefsky 2012). Az elhízás gyakori azoknál a populációknál, amelyek a mozgásszegény életmód, az alacsony nyugalmi anyagcsere-sebesség vagy mindkettő miatt pozitív hosszú távú energiamérleggel járnak. Bizonyos esetekben az elhízást genetikai tényezők, egészségi állapotok vagy pszichiátriai betegségek okozzák (Keith et al. 2006; Bleich et al. 2008). A diszlipidémiát a koleszterin, a trigliceridek és a szabad zsírsavak fokozott keringési szintje, valamint a nagy sűrűségű lipoprotein-koleszterin (HDL-C) és a kis sűrűségű lipoprotein-koleszterin (LDL- C) (Adiels et al. 2008).

platensis-szel

A természetes termékekkel történő kezelés potenciális terápiás stratégiát jelenthet az elhízás szempontjából. Természetes termékek felhasználhatók új, hatékony és biztonságos elhízás elleni gyógyszerek kifejlesztésére. Különböző természetes termékek, beleértve a nyers kivonatokat és az izolált tiszta természetes vegyületeket, elősegíthetik a testtömeg csökkentését és megakadályozhatják az étrend okozta elhízást (Han és mtsai 2005). Spirulina platensis kék-zöld mikroalga, szuper étel karakterekkel, magas fehérjetartalma (száraz tömeg 70%), többszörösen telítetlen zsírsavak, foszfolipidek, poliszacharidok, provitaminok, A-vitamin, E-vitamin, különböző B-vitaminok miatt; és ásványi anyagok (Ghaeni és Roomiani 2016). A spirulina potenciális terápiás szer az oxidatív stressz okozta hepatotoxicitásra, és a Spirulina antioxidatív potenciálja összefüggésben volt phycocyanin komponensével (Hussein et al. 2015). A legújabb klinikai vizsgálatok a Spirulina ígéretes hatásait mutatták a testtömeg csökkentésére elhízott embereknél (Moradi et al. 2019) és egereknél (Zhao et al. 2019).

Világszerte a kávé az egyik leggyakrabban fogyasztott ital. Számos tanulmány számolt be a kávé emberi egészségre gyakorolt ​​jótékony hatásáról (Tanaka és mtsai 2009). A kávébab egyik elterjedt hagyományos formája a zöld kávébab, amely nyers kávébab, amelyet nem pörköltek meg (Ochiai et al. 2004; Kozuma et al. 2005; Blum et al. 2007). A nyers zöld kávébab gazdag koffeinben, klorogénsavban és kapcsolódó metabolitjaiban, például kininsavban, koffeinsavban és p-kumarinsavban (Hasegawa és Mori 2000; Zheng et al. 2004; Lopez-Garcia et al. 2006 ). Sőt, a legújabb klinikai vizsgálatok a zöld kávé ígéretes terápiás hatásait mutatták a lipid- és hormonprofilok javítása érdekében elhízott emberekben (Gorji et al. 2019; Nikpayam et al. 2019) és egerekben (Choi et al. 2016).

Ennek a tanulmánynak az volt a célja, hogy megvizsgálja az egyének és kombinációik elhízás elleni hatásait S. platensis zöldkávé vizes kivonatok a diszlipidémia biokémiai és molekuláris paramétereinek értékelésével HFD-indukálta elhízott patkányokban.

Anyag és módszerek

Vegyszerek

A por S. platensis a Free Trade Egypt Co.-tól (Behira, Egyiptom) szereztük be. A vizes extraktumot 1 g szuszpendálásával állítottuk elő S. platensis por 1 ml desztillált vízben (Farag et al. 2016). A zöld kávébab vizes kivonatát 30 g őrölt bab bab infundálásával állítottuk elő Coffea arabica 175 ml desztillált vízben. A szűrletet forró sütőben 60 ° C-on bepároljuk. A kapott kivonatkristályokat felhasználás előtt porítottuk. Az ezzel a módszerrel kapott száraz extraktum mennyisége 3 g volt. A port zárt, sterilizált üvegpalackban tárolták, amelyet felhasználásig hűtőszekrényben tároltak (Angelo et al. 2017). Ezeket a kivonatokat a kísérlet teljes időtartama alatt 3-4 naponként frissen készítettük.

Kísérleti állatok

Összesen 50 hím albínó patkányt vásároltak, körülbelül 120 ± 10 g testtömeggel, a Zagazigi Egyetem Állatorvostudományi Karának gazdaságából. Az állatokat egyenként, 12 órás világos/sötét ciklus alatt helyeztük el. Az állatok szabadon juthattak élelemhez és vízhez. 2 hét adaptív etetés után minden állatot hetente egyszer lemértek. A patkányokat HFD-vel etették, hogy elhízást idézzenek elő. Amint az 1. táblázat mutatja, a HFD kalóriáinak 50,98% -a kukoricaolajból származik (Griffin és mtsai 2012). A vizsgálati protokollt a Zagazigi Egyetemi Kutatóközpont, Intézményi Állattenyésztési és Felhasználási Bizottság (IACUC) hagyta jóvá (jóváhagyási szám: ZU-IACUC/3/F/119/2019).

Online közzététel:

1. táblázat: A kísérleti patkányok étrendjének összetétele.

Kísérleti terv

Mintavétel

A 16 hetes kísérleti időszak vége után a patkányokat 12 órán át hagyták koplalni. Ezután a patkányokat lefejezéssel feláldoztuk. A vérmintákat centrifuga csövekbe vettük antikoaguláns hiányában. A vérmintákat 3000 fordulat/perc sebességgel 20 percig centrifugáltuk. A szérummintákat elválasztottuk és -20 ° C-on tároltuk a biokémiai elemzésig. A kontroll és kísérleti csoportokban a patkányok hasi kerületét és orr-végbél hosszát (NAL) mértük. A BMI-t a tömeg (g) és az orr-végbél hosszának négyzetének (cm) elosztásával határoztuk meg. A májat és a szubkután WAT-ot összegyűjtöttük és súlyoztuk az összes patkánycsoportból. A májmintákat (30 mg) folyékony nitrogénben gyorsfagyasztottuk és folyékony nitrogéntartályban tároltuk a kvantitatív valós idejű polimeráz láncreakció (qRT-PCR) analízishez.

Biokémiai elemzés

A glükóz, az összes fehérje, az albumin, az alkalikus foszfatáz (ALP), az összes koleszterin és a trigliceridek szérumszintjét a korábban leírt protokollok szerint mértük (Hussein és mtsai 2020). A HDL-C, az LDL-C és a nagyon kis sűrűségű lipoprotein-koleszterin (VLDL-C) szérumszintjét a korábban leírt protokollok alapján határoztuk meg (Burstein és mtsai 1970; Wieland és Siedel 1983; és Wilson és mtsai 1985, illetőleg). A korábbi biokémiai elemzések készleteit a Spectrum, az Egyptian Company for Biotechnology, Kairó, Egyiptom kapta. A leptin és az inzulin szérumszintjét a megfelelő szilárd fázisú enzimhez kapcsolt immunszorbens assay (ELISA) készletekkel (RayBio és MyBioSource) mértük.

qRT-PCR

A teljes RNS-t a máj szöveteiből az RNeasy mini készlet segítségével extraháltuk, a gyártó utasításainak betartásával (Intron Biotech, Daegon, Korea). Az első szálú cDNS-t a HiSenScript ™ RH (-) cDNS szintézis készlet segítségével szintetizáltuk. A cDNS-t qRT-PCR-nek vetettük alá a Power SYBR® green PCR master mix segítségével. A qRT-PCR elemzéshez használt primer szekvenciákat a 2. táblázat sorolja fel. A PCR körülmények a következők voltak: 1 ciklus 95 ° C-on 12 percig denaturáláshoz, majd 40 ciklushoz 95 ° C-ig 15 másodpercig denaturáláshoz, 60 ° -ig. C hőkezelés 20 másodpercig, hosszabbítás esetén 72 ° C 20 percig. A célgén küszöbciklusát (Ct) normalizálták a háztartási géné (β-aktin). A célgén relatív expressziós szintjét a (2 -ΔΔCt) módszerrel határoztuk meg (Livak és Schmittgen 2001).

Online közzététel:

2. táblázat: A kvantitatív valós idejű polimeráz láncreakcióhoz (qPCR) használt primerek.

Statisztikai analízis

Az adatok normalitását Shapiro – Wilk teszttel teszteltük. Minden adatot rendesen elosztottak. Az adatok átlag ± átlagos átlaghiba (SEM). Az adatokat egyirányú varianciaanalízissel (ANOVA) vizsgáltuk. A különböző csoportok adatait kétirányú ANOVA-val hasonlítottuk össze az általános lineáris modell (GLM) alkalmazásával. A Duncan több tartományú tesztet és a legkevésbé szignifikáns különbségű (LSD) többszörös összehasonlító teszteket post hoc tesztként végeztük. Az összes statisztikai elemzést az IBM SPSS-ben (25. verzió) végeztük. A grafikonokat a GraphPad 8 prismában ábrázoltuk.

Eredmények

A vizes kivonatok hatása az antropometrikus mérésekre, a napi táplálékfelvételre, a máj és a szubkután WAT súlyára a HFD által kiváltott elhízott patkányokban

A IIa. Csoportba tartozó patkányok testtömeg-változása szignifikánsan nagyobb volt (P Egyéni vagy kombinált kezelés elhízás elleni hatásai Spirulina platensis és zöld kávébab vizes kivonatok magas zsírtartalmú étrend okozta elhízott patkányokban

Online közzététel:
Online közzététel:

3. táblázat: Egyéni vagy kombinált kezelés hatása Spirulina platensis és zöld kávébab vizes kivonat a májfunkcióra HFD-indukálta elhízott patkányokban.

A vizes kivonatok hatása a HFD által kiváltott elhízott patkányok lipogramjára

A IIa csoportba tartozó patkányok szignifikánsan magasabb szérumszintet mutattak az összkoleszterinben (P Egyéni vagy kombinált kezelés elhízás elleni hatásai Spirulina platensis és zöld kávébab vizes kivonatok magas zsírtartalmú étrend okozta elhízott patkányokban

Online közzététel:

2. ábra A Spirulina platensis és zöld kávébab vizes kivonatok egyedi vagy kombinált kezelésének hatása a lipidprofilra HFD-indukálta elhízott patkányokban (A-E). A. Összkoleszterin, B. Triacilglicerin, C. Nagy sűrűségű lipoprotein-koleszterin, D. Alacsony sűrűségű lipoprotein-koleszterin és Nagyon alacsony sűrűségű lipoprotein-koleszterin. Az értékeket átlagként ± az átlag standard hibája (SEM) képviseli minden csoportban (n = 8–10). A különböző szubkripteket hordozó eszközök jelentősen eltérnek egymástól (P 2. ábra A Spirulina platensis és zöld kávébab vizes kivonatok egyedi vagy kombinált kezelésének hatása a lipidprofilra HFD-indukálta elhízott patkányokban (A-E). A. Összkoleszterin, B. Triacilglicerin, C. Nagy sűrűségű lipoprotein-koleszterin, D. Alacsony sűrűségű lipoprotein-koleszterin és Nagyon alacsony sűrűségű lipoprotein-koleszterin. Az értékeket átlagként ± az átlag standard hibája (SEM) képviseli minden csoportban (n = 8–10). A különböző szubkripteket tartalmazó eszközök jelentősen eltérnek egymástól (P Egyéni vagy kombinált kezelés elhízás elleni hatásai Spirulina platensis és zöld kávébab vizes kivonatok magas zsírtartalmú étrend okozta elhízott patkányokban

Online közzététel:

4. táblázat: Egyéni vagy kombinált kezelés hatása Spirulina platensis és a zöld kávébab vizes kivonata a leptin, inzulin és glükóz szérumszintjén HFD-indukálta elhízott patkányokban.

A vizes kivonatok hatása a FAS, PGC-1α és PPAR-α mRNS-szintjére HFD-indukálta elhízott patkányokban

Online közzététel:

3. ábra: Kvantitatív valós idejű PCR-elemzés a FAS (A), a PGC-1α (B) és a PPARα (C) máj mRNS expressziós szintjének meghatározásához a kontrollban, a HFD (magas zsírtartalmú diétával táplált csoport), a Spirulina (HFD + Spirulina platensis extraktummal kezelt csoport), G. kávé (HFD + zöld kávébab kivonattal kezelt csoport) és együtt kezelt (HFD + Spirulina platensis és zöld kávébab kivonattal kezelt csoport) csoportok. Az értékeket az egyes csoportokban átlag ± átlagos átlaghiba (SEM) formájában jelenítjük meg. A különböző betűket (a, b és c) hordozó eszközök jelentősen eltérnek egymástól (P 3. ábra: Kvantitatív valós idejű PCR-elemzés a FAS (A), a PGC-1α (B) és a PPARα (C) máj mRNS expressziós szintjének meghatározásához a kontrollban, a HFD (magas zsírtartalmú diétával táplált csoport), a Spirulina (HFD + Spirulina platensis extraktummal kezelt csoport), G. kávé (HFD + zöld kávébab kivonattal kezelt csoport) és együtt kezelt (HFD + Spirulina platensis és zöld kávébab kivonattal kezelt csoport) csoportok. Az értékeket átlagként ± az átlag standard hibájaként (SEM) ábrázoljuk az egyes csoportokban. A különböző betűket (a, b és c) hordozó eszközök jelentősen eltérnek egymástól (P 2013).

E vizsgálat eredményei azt mutatták, hogy a HFD-vel táplált patkányok testtömege szignifikánsan magasabb, mint a kontroll étrenddel etetett patkányoké. Kezelés S. platensis a vizes kivonat szignifikánsan csökkentette a HFD által kiváltott testtömeg-növekedést patkányokban. Ennek oka lehet a fikocianin pigment jelenléte a S. platensis, amely gátolja a zsírsavak oxidációját vagy a lipolízist (Alonso és Maroto 2000; Colla és mtsai 2008). Telítetlen zsírsavak, például olajsav, linolsav, gamma-linolénsav és más fitokémiai alkotóelemek, például fix olajok, aminosavak és flavonoidok jelenléte hozzájárulhat a S. platensis (Colla és mtsai 2004).

A zöld kávébab vizes kivonatával kezelt patkányok testtömege is csökkent. Ennek oka lehet a zöld kávébab fitokémiai alkotóelemei. Korábbi tanulmányok arról számoltak be, hogy a zöld kávébab fitokémiai alkotóelemei megakadályozzák a testtömeg-növekedést és a zsír felhalmozódását azáltal, hogy gátolják a zsír felszívódását és fokozzák a máj anyagcseréjét (Shimoda et al. 2006; Meng et al. 2013). A zöld kávébab jótékony hatását elsősorban a klorogénsav-tartalom okozza (Meng et al. 2013; Meng et al. 2016). A zöld kávébab kivonatról beszámoltak arról, hogy a klorogénsavnál vagy a koffeinnél jobban elnyomja a testtömeg-növekedést, ami a koffein és a klorogénsav szinergikus aktivitásának tulajdonítható a zöld kávébabban (Suzuki et al. 2008; Zheng et al. 2014).

Mivel a máj a méregtelenítésben részt vevő fő szerv, fontos a máj működésének fenntartása. A szervek vagy szövetek károsodása nagy mennyiségű sejtenzim felszabadulását eredményezi a véráramban. Számos tanulmány arról számolt be, hogy az egészséges egyének vérében a legtöbb enzim aktivitása állandó marad (González de Rivera et al. 1993; Torres-Durán et al. 1999).

Ebben a vizsgálatban a biokémiai paraméterek, mint például a teljes fehérje szint, a globulin szint és az albumin/globulin arány a IId csoportban nem különböztek szignifikánsan a IIa csoportba tartozó patkányokétól. Az ALT, az AST, az ALP és az albumin szintje azonban szignifikánsan különbözött a IIb és a IIa csoport között. Kezelés Spirulina a jelentések szerint jelentősen csökkenti a koleszterin, a szérum triacilglicerin és az LDL-C szintjét, és jelentősen növeli a HDL-C szintjét (El-Sheekh és mtsai 2014; Zhao és mtsai 2019).

Kezelés Spirulina csökkenti a szérum lipidszintet antioxidáns vegyületek, például fikocianinok és fenolos vegyületek jelenléte miatt, amelyek gátolják a zsírsavak oxidációját vagy a lipolízist, és többszörösen telítetlen zsírsavakat, amelyek hozzájárulnak a S. platensis (Balasubramanian et al. 2013). A hipolipidémiás hatása S. platensis a C-phycocyanin közvetíti, amely gátolja a jejunális koleszterin felszívódását és az ilealis epesav visszaszívódását (Nagaoka et al. 2005). Ezenkívül a glikolipid H-b2 S. platensis számoltak be, hogy dózisfüggően gátolják a hasnyálmirigy lipáz aktivitását és csökkentik az étkezés utáni triacilglicerin szintjét (Han és mtsai 2006). Az esszenciális zsírsavtartalom S. platensis megakadályozhatja a zsír és a koleszterin felhalmozódását (Kurdikeri 2006).

A zöld kávé közvetlenül befolyásolja a lipidprofil összes paraméterét (Shimoda et al. 2006). A zöld kávébab fitokomponense jelentősen javította a HDL és a VLDL szintjét (Meng et al. 2013). Ezenkívül a zöld kávé csökkentette a koleszterin, a triglicerid és az LDL szintjét (Yukawa és mtsai 2004). A zöld kávébab klorogénsavja csökkenti a lipidtartalmat, majd a testtömeg-gyarapodást és a zsír felhalmozódását a zsír felszívódásának gátlásával és a máj anyagcseréjének aktiválásával (Shimoda et al. 2006).

Az adipociták kiválasztják a leptint az élelmiszer-bevitel és a zsírsav-oxidáció szabályozására. A leptint az agyba szállítják, ami jelzi a lipid felhalmozódásának gátlását a zsírszövetben (Arch 2005). A zöld kávébab kivonattal végzett kezelés csökkentette a leptin koncentrációját (Choi et al. 2016). Kezelés S. platensis kivonat csökkentette a vércukorszintet. Egyes tanulmányok szerint a magas rosttartalom S. platensis zavarja a glükóz felszívódását, ami ezt követően csökkenti a vércukorszintet (Layam és Reddy 2006). Más tanulmányok azt sugallják, hogy a peptidek és polipeptidek az emésztésével keletkeztek S. platensis csökkentheti a vércukorszintet (Mani et al. 2000).

Kezelés S. platensis kivonat növelte az inzulinszintet. S. platensis antihiperglikémiás hatást fejthet ki az inzulin hasnyálmirigy-szekréciójának megerősítésével a szigeti β-sejtből, vagy fokozott vércukorszint-transzferrel a perifériás szövetbe. S. platensis Hipoglikémiás hatásokat fejt ki a NADPH (nikotinamid-adenin-dinukleotid-foszfát) és a NADH (nikotinamid-adenin-dinukleotid) csökkentésével, amelyek a zsíranyagcsere társfaktorai (Layam és Reddy 2006).

A zöld kávé kivonattal történő kezelés szintén csökkentette a vércukorszintet és növelte az inzulinszintet. A klorogénsav, a zöld kávé fitokomponense, gátolja a glükóz felszívódását a vékonybélben azáltal, hogy gátolja a glükóz-6-foszfát transzlokáz 1 (Ma és mtsai. 2015), a glükóz felszabadulását pedig a máj glükóz-6-foszfatáz aktivitásának gátlásával. Ennek következtében csökken az általános keringés glükózszintje, és ennek következtében alacsony az inzulinaktivitás.

A IIc csoportba tartozó patkányok magasabb mRNS expressziós szintet mutattak a PPARα szintjén, mint a IIa csoport patkányok. A zöld kávébabban található klorogénsav befolyásolja a lipidanyagcserét szabályozó enzimeket, amelyek jótékony hatást gyakorolnak az elhízásra és a diszlipidémiára (Santana-Gálvez et al. 2017). A PPARα a p-oxidáció révén fokozza a zsírsavak lebomlását (Huang et al. 2015). A zöld kávé kivonattal kezelt patkányokban a szérum és a máj lipidjeinek csökkenése a fokozott PPARα expressziónak tudható be, amely felgyorsítja a zsírsavak β-oxidációját (Santana-Gálvez et al. 2017).

Következtetés

Ez a tanulmány kimutatta a biokémiai és molekuláris változásokat, amelyek a S. platensis és zöld kávé vizes kivonatok HFD által kiváltott elhízott patkányokban. A IId csoportba tartozó patkányok kisebb testtömeg-növekedést mutattak, mint a IIa csoportú patkányok. Kezelés S. platensis és a zöld kávé kivonatok javították a HFD által kiváltott lipidprofil változásokat patkányokban. A leptin, az inzulin és a vércukorszint javult a S. platensis és zöld kávé kivonatok HFD által kiváltott elhízott patkányokban. Ezenkívül a S. platensis és a zöld kávékivonat enyhítette a HFD által kiváltott változásokat a FAS, PGC-1α és PPARα mRNS-szintjeiben. E vizsgálat eredményei alapján javasoljuk a használatát S. platensis és zöld kávé az elhízás kezelésére.