Az erjesztett árpakivonat-kiegészítés enyhíti a metabolikus állapotot a stroke-ra hajlamos, spontán hipertóniás patkányokban

Élelmiszer- és táplálkozástudomány

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

Absztrakt

Megvizsgáltuk a fermentált árpa kivonat P (FBEP) hatásait stroke-ra hajlamos spontán hipertóniás patkányokban (SHRSP). A hím 10 hetes SHRSP-t három csoportba osztották, amelyeket etettek: AIN-93M diéta (kontroll), alacsony FBEP dózis (4 g/kg; FBEP1) és nagy adag FBEP (20 g/kg); FBEP2) három hétig. A magas vérnyomást jelentősen javította az FBEP kiegészítés alkalmazása. Az FBEP diéta javította a plazma triglicerid szintjét, az inzulinérzékenységet, fokozta a plazma kataláz és a szuperoxid dismutmutáz aktivitását, és csökkentette a plazma 8-hidroxi-2′-deoxiguanozin szintjét. Ezenkívül az FBEP étrend szabályozta a máj antioxidáns génjeit és módosította az Nrf2 fehérje szintjét a májban. Ezenkívül az FBEP egyetlen orális dózisa (2 g/testtömeg-kg) csökkenteni tudta a vérnyomást az SHRSP-ben. Összegzésként elmondható, hogy adataink azt sugallják, hogy a máj antioxidáns génjeinek fokozott expressziója és az Nrf2 moduláció szerepet játszhat az anyagcsere-betegségek szabályozásában az FBEP-étrendet fogyasztó SHRSP-ben.

Grafikai absztrakt

Az erjesztett árpa kivonat krónikus beadása jelentősen csökkenti a szisztolés vérnyomást az SHRSP-ben.

A magas vérnyomás (BP) vagy a magas vérnyomás jelentős egészségügyi probléma, amely világszerte morbiditást és halálozást okoz. 1) A magas vérnyomás egy többtényezős betegség, amelyről ismert, hogy összefügg a glükózszint, a lipidprofil és az inzulinrezisztencia (IR) rendellenességeivel. Az anyagcserével kapcsolatos betegségek kialakulásának egyik kockázati tényezője a BP-szint. Valójában a BP 5 mm-es Hg-csökkenését a metabolikus betegségek 16% -os csökkenésével egyenértékűnek tekintik. 2)

Korábbi tanulmányunk az erjesztett árpa kivonat (FBE) hatását vizsgálta krónikus etanollal táplált nőstény Wistar patkányokban. Kimutattuk, hogy az FBE jelentősen javította a máj antioxidáns génjeinek expresszióját, amely megfelelt az oxidatív stressz elleni enzimatikus aktivitás növekedésének és a plazma alanin-aminotranszferáz és aszpartát-aminotranszferáz aktivitásának csökkenésének. 10) Ezenkívül megmutattuk, hogy az FBE 25, 34 és 35% -kal elnyomta az oxidatív stressz akut növekedését a lipopoliszacharid által kiváltott gyulladásra, például az interleukin (IL) -1β, IL-6 és a tumor nekrózis faktor-α hatására. ill. 11) Randomizált, placebokontrollált, párhuzamos csoportos és kettős-vak vizsgálatban igazoltuk a fermentált árpa kivonat P-frakciójának (FBEP) jó hatásait és biztonságosságát enyhén magas szérum húgysavval vagy enyhe hiperurikémiával rendelkező emberek kezelésében is. 12) A jelenlegi vizsgálat célja tehát az volt, hogy meghatározzuk az FBEP hatását az anyagcserével kapcsolatos paraméterekre egy magas vérnyomáshoz kapcsolódó rendellenességek állatmodelljében, hasonlóan az emberi esszenciális magas vérnyomáshoz, diszlipidémiához és IR-hez. Az SHRSP a magas vérnyomás okozta rendellenességek állatmodellje, hasonlóan az emberi esszenciális magas vérnyomáshoz, a magas ROS termelés miatt.

Anyagok és metódusok

Erjesztett árpa kivonat P-frakció

Az erjesztett árpa kivonat P-frakcióját (FBEP) árpapárlat desztillált melléktermékeiből készítettük, a korábbi tanulmányaink szerint. 12) Az FBEP tápanyag-összetétele a következő volt: fehérje, 39,2%; élelmi rost, 8,8%; zsír, 0,3%; hamu, 3,7%; víz, 6,2%; és szénhidrát, 41,8%.

Állatkísérletek

Ebben a vizsgálatban hím SHRSP/Izumo törzs patkányokat (Japan SLC, Shizuoka, Japán) használtunk. A patkányokat egyedi rozsdamentes acél ketrecekben tartottuk ellenőrzött atmoszférában (hőmérséklet, 23 ± 2 ° C; páratartalom, 50 ± 10%; 12 órás világos-sötét ciklus). Az állatokat testtömeg szerint kategorizáltuk, és az FBEP beadása előtt azonos testtömegű állatokat használtunk minden vizsgálathoz. A jelen kísérlet kísérleti tervét a Tohoku Egyetem Állatkutató-Állatgondozó Bizottsága hagyta jóvá (2011 dounou-38). Ezt a munkát a bizottság által kiadott irányelveknek és a japán kormány jogszabályainak (2005) megfelelően végezték. Ugyanez a bizottság felügyelte a jelen vizsgálatban használt patkányok gondozását és használatát.

BP mérések

A szisztolés vérnyomást, a diasztolés vérnyomást és a pulzusszámokat farok-mandzsetta módszerrel mértük melegítés nélküli vérnyomásmérővel (MK-2000, Muromachi Kikai, Tokió, Japán), az előzőekben leírtak szerint. 13) Legalább hat mérést végeztek mindegyik patkányon. Az egyes paraméterek négy következetes leolvasásának átlagértékét az egyéni szisztolés, a diasztolés és a pulzusszámnak tekintettük.

FBEP egyetlen orális dózisa

1 hetes akklimatizációs periódus után a 15 hetes SHRSP-t két csoportra osztották: a kontroll csoportra és az FBEP csoportra. Miután a patkányok 16 órán át böjtöltek, az FBEP-t desztillált vízben (FBEP-csoport, 2 g/testtömeg-kg) és desztillált vizet (kontroll-csoport, 1 ml) oldva adtuk orálisan az SHRSP-hez gyomorcsövön keresztül. A szisztolés vérnyomást a dózis előtt, valamint az alkalmazás után 1, 2, 4 és 6 órával mértük.

Az FBEP krónikus beadása

Analitikai eljárások

Az összkoleszterin (TC), a triglicerid (TG), a HDL-koleszterin, a glükóz, a vér karbamid-nitrogén (BUN) és az albumin plazmaszintjét enzimatikus kolorimetriás módszerekkel (Wako Pure Chemical Co., Osaka, Japán) mértük. gyártói protokoll. Az LDL-koleszterint a Friedewald-képlet szerint számítottuk: (TC - HDL-koleszterin) - (1/5 × TG). 14) A plazma inzulinszinteket patkány inzulin ELISA készlettel (Shibayagi Co., Gunma, Japán) mértük. Az összes máj lipidet Folch módszerrel határoztuk meg. 15) A máj TC- és TG-koncentrációit ugyanazzal a készlettel határoztuk meg, amelyet a plazma TC és TG koncentrációinak meghatározásához használtunk, miután a májmintákat metanol-kloroformmal (1: 2, v/v) extraháltuk. A plazma teljes SOD, kataláz (Cat) és 8-hidroxi-2′-deoxi-guanozin (8-OHdG) szintjét a Cayman Chemical (Ann Arbor, MI) kereskedelmi készletei segítségével mértük.

Orális glükóz tolerancia teszt

Az orális glükóz tolerancia teszteket (OGTT) 12 hetes SHRSP-n végezték, amely 16 órán át éhezett. A glükózméréshez szükséges vért a farokvénából gyűjtöttük össze, mielőtt 30, 60 és 120 perccel azután, hogy a patkányokat gyomorcsövön keresztül glükózzal (1,8 g/testtömeg kg) táplálták. A plazma glükóz- és inzulinszintjét a fent leírtak szerint mértük. A plazma glükóz- és inzulinválasz görbe alatti inkrementális területének (iAUC) elemzését a Wolever és Jenkins módszer alapján számítottuk ki. 16) Kiszámítottuk az IR-indexet a homeosztatikus modellértékelés-inzulinrezisztencia (HOMA-IR) indexével, amelyet HOMA-IR = (éhomi inzulinszint (μU mL −1) × éhomi éhomi glükózszint (mmol L -1)) definiál. /22.5. 17)

RNS előállítás és kvantitatív RT-PCR

Online közzététel:

1. táblázat: Az mRNS expresszió analíziséhez használt oligonukleotid szekvenciák.

Western blot elemzés

A patkánymájok magfrakcióját a módosított Dignam-módszer szerint nyertük. 19,20) Az izolált sejtmagokat SDS gél betöltő pufferben lizáltuk, és fehérje koncentrációjukat fehérje vizsgálati reagenssel (Bio-Rad, Hercules, CA) mértük. Húsz mikrogramm fehérjét oldottunk 10–20% SDS-poliakrilamid gélen elektroforézissel (Wako Pure Chemical Industries, Osaka, Japán), majd a fehérjét egy polivinilidén-fluorid membránra (Millipore, Billerica, MA) vittük át. A membránt 1 órán át blokkoltuk Tris-pufferolt sóoldattal, Tween 20-tal (10 mmol/l Tris-HCl, pH 7,4, 150 mmol/l NaCl és 0,1% Tween 20), amely 5% zsírmentes szárított tejet tartalmaz. majd inkubáljuk anti-Nrf2 antitesttel (H-300, Santa Cruz Biotechnology, Inc., Dallas, TX). A fehérjetsávokat az Immobilon Western Detection Reagent (Millipore) és a LAS-4000 mini lumineszcens képelemző (Fujifilm, Tokió, Japán) segítségével tettük láthatóvá. Az egyes fehérjék relatív expressziós szintjét az antitest által kimutatott Lamin A/C mennyiségének megfelelően normalizáltuk (4C11, Cell Signaling Technology, Danvers, MA).

Statisztikai analízis

Az értékeket átlag ± SEM formában mutatjuk be. A statisztikai elemzést az egyirányú varianciaanalízis ismételt mérésével végeztük, majd Fisher-tesztet (2–4. Ábra, 2. és 3. táblázat) és Dunnett-tesztet (5. ábra) követtünk. Valószínűsége o Az erjesztett árpakivonat-kiegészítés javítja a metabolikus állapotot stroke-ra hajlamos, spontán hipertóniás patkányokban

Online közzététel:

2. táblázat: Az FBEP krónikus alkalmazásának hatása az SHRSP fiziológiai és metabolikus paramétereire. a

Online közzététel:

3. táblázat: Az FBEP krónikus beadásának hatása a máj mRNS expressziós szintjére, kvantitatív RT-PCR-rel mérve. a

Online közzététel:

1. ábra Az FBEP egyetlen orális dózisának (2 g/testtömeg-kg) hatása a szisztolés vérnyomásra.

Megjegyzések: Az értékeket átlag ± SEM-ben fejezzük ki, n = 4; *o 1. ábra Az FBEP egyetlen orális dózisának (2 g/testtömeg-kg) hatása a szisztolés vérnyomásra.

Megjegyzések: Az értékeket átlag ± SEM-ben fejezzük ki, n = 4; *o Az erjesztett árpakivonat-kiegészítés javítja a metabolikus állapotot stroke-ra hajlamos, spontán hipertóniás patkányokban

Online közzététel:

2. ábra Az FBEP krónikus alkalmazásának hatása a szisztolés BP (A), a diasztolés BP (B) és a pulzusszámra (C).

Megjegyzések: Az értékeket átlag ± SEM-ben fejezzük ki, n = 6; *o 2. ábra Az FBEP krónikus alkalmazásának hatása a szisztolés BP (A), a diasztolés BP (B) és a pulzusszámra (C).

Megjegyzések: Az értékeket átlag ± SEM-ben fejezzük ki, n = 6; *o Az erjesztett árpakivonat-kiegészítés enyhíti a metabolikus állapotot a stroke-ra hajlamos, spontán hipertóniás patkányokban

Online közzététel:

3. ábra A plazma glükóz (A), az iAUC glükóz (B), a plazma inzulin (C) és az iAUC inzulin (D) változásai patkányok OGTT alapján.

Megjegyzések: Az értékeket átlag ± SEM-ben fejezzük ki, n = 5–6; *o 3. ábra A plazma glükóz (A), az iAUC glükóz (B), a plazma inzulin (C) és az iAUC inzulin (D) változásai patkányok OGTT alapján.

Megjegyzések: Az értékeket átlag ± SEM-ben fejezzük ki, n = 5–6; *o Az erjesztett árpakivonat-kiegészítés enyhíti a metabolikus állapotot a stroke-ra hajlamos, spontán hipertóniás patkányokban

Online közzététel:

4. ábra. Az FBEP hatása a SOD (A) és a CAT (B) aktivitásra és a 8-OHdG (C) szintjére patkányok plazmájában.

Megjegyzések: Az értékeket átlag ± SEM-ben fejezzük ki, n = 5. A különböző betűk jelentős különbségeket képviselnek (o 4. ábra. Az FBEP hatása a SOD (A) és a CAT (B) aktivitásra és a 8-OHdG (C) szintjére patkányok plazmájában.

Megjegyzések: Az értékeket átlag ± SEM-ben fejezzük ki, n = 5. A különböző betűk jelentős különbségeket képviselnek (o Az erjesztett árpakivonat-kiegészítés enyhíti a metabolikus állapotot a stroke-ra hajlamos, spontán hipertóniás patkányokban

Online közzététel:

5. ábra Az FBEP adagolásának hatása az Nrf2-re Western blot analízissel.

Megjegyzések: Minden sávot 20 μg fehérjével töltöttek fel. Az adatokat a klímaberendezéssel normalizáltuk. Az értékeket átlag ± SEM-ben fejezzük ki, n = 6; *o 5. ábra. Az FBEP beadásának hatása az Nrf2-re Western blot analízissel.

Megjegyzések: Minden sávot 20 μg fehérjével töltöttek fel. Az adatokat a klímaberendezéssel normalizáltuk. Az értékeket átlag ± SEM-ben fejezzük ki, n = 6; *o 10–12) arra utalnak, hogy az FBE kulcsszerepet játszhat az életmóddal kapcsolatos betegségek szabályozásában az SHRSP-ben.

Az FBEP egyetlen dózisa, 2,0 g/testtömeg-kg, a beadás után 1, 2, 4 és 6 órával csökkenti a BP-t (1. ábra). A magas BP kialakulását jelentősen megakadályozta az FBEP alacsony és nagy dózisának kiegészítése patkányok étrendjében (2. ábra (A) és (B)). Az angiotenzin I-konvertáló enzim (ACE) gátló aktivitása az FBEP-ben lehetséges tényező lehet az SHRSP BP csökkenésének oka. Az ACE, egy dipeptidil-karboxipeptidáz (EC 3.4.15.1), a cink proteázok osztályába tartozik, amelyek a testben végzett tevékenységük révén kulcsfontosságú szerepet játszanak a BP szabályozásában. (21) Az elmúlt években számos, az ACE-gátló peptidet tartalmazó bioaktív peptidet széles körben izoláltak és jelentettek, például erjesztett tej, szójaszószszerű fűszerezés, péksütemény, szárított-sózott hal és tofuyóban fermentált szójabab-étel. 22–25) Ezenkívül néhány olyan jelentés is érkezett a nem peptidil ACE-gátlókról, például a polifenolról, amely olyan élelmiszerekben található meg, mint a gomba, az ashitaba és a fokhagyma. 26–28) Az FBE magas szintű polifenolt tartalmaz, 850 mg/100 ml. 10) Az FBEP angiotenzin I-konvertáló enzim gátló aktivitást mutatott, IC50 értéke 68,3 μg/ml. Úgy gondoljuk, hogy az FBEP-ben található ACE-gátló anyagok felelősek lehetnek az SHRSP BP csökkenéséért egyszeri és krónikus alkalmazás esetén.

A felesleges ROS-generáció csökkentette az antioxidáns védekező mechanizmusokat az antioxidáns enzimek, például a kataláz, a SOD és a GPx csökkentésével, amelyek hozzájárulnak az magas vérnyomásban szenvedő betegek oxidatív stresszéhez. 29) A jelen tanulmányban azt tapasztaltuk, hogy az alacsony dózisú FBEP diétás csoport szignifikánsan magasabb plazma SOD és kataláz enzimatikus aktivitással rendelkezik. A 8-OHdG plazma szintjét, amely a szisztémás oxidatív markerek egyike, jelentősen csökkentette az alacsony dózisú FBEP diétás csoport, de a nagy dózisú FBEP diéta csoport nem. Eredményeink megegyeztek a korábbi vizsgálatokkal, amelyek bemutatták az antioxidánsok potenciálját az oxidatív stresszhez kapcsolódó állapotok kezelésében. 30)

Mivel az Nrf2 a DNS-promóter régiókban az antioxidáns enzimek transzkripciójának közvetlen tényezőjeként hat, meghatároztuk, hogy az FBEP befolyásolja-e az Nrf2 fehérje szintjének expresszióját is. Megmértük a nukleáris Nrf2 fehérjeszintjét, és mindkét csoportban a magfehérje szintjének növekedését mutatta (5. ábra), összehasonlítva a kontrolléval. Mivel az Nrf2 fontos szerepet játszik az antioxidáns enzimek transzkripciójában, az Nrf2 fehérje újraszabályozása hozzájárulhat a SOD, CAT és GPx expressziójának növekedéséhez, ami ezen enzimek magasabb aktivitását eredményezheti.

A polifenolok szabad gyökök eltávolítói és csökkenthetik a cukorbetegség szövődményeit. 34) A magas fruktóztartalmú étrenddel ellátott Wistar patkányoknak adott zöld tea katechineket tartalmazó zöld tea polifenolok a vércukorszint és az inzulin szintjének jelentős csökkenését okozták. (35) Jelen tanulmányban az alacsony dózisú FBEP csoport a plazma glükóz- és inzulinszintjét jelentősen csökkentette a kontroll csoporthoz képest. Ezenkívül az alacsony dózisú FBEP csoport HOMA-IR indexei szignifikánsan alacsonyabbak voltak, mint a kontroll csoport. Ezért tanulmányunk eredményei egyértelműen bizonyítják, hogy az FBEP javíthatja az inzulinérzékenységet az SHRSP-ben.

Ebben a tanulmányban az alacsony és magas FBEP dózis hasonló tendenciát mutatott a plazma inzulinszint csökkentésére (2. táblázat), valamint a SOD és a kataláz enzimaktivitásának növelésére (4. ábra), annak ellenére, hogy szignifikáns különbséget csak az FBEP alacsony dózisában találtak . Korábbi tanulmányunk kimutatta, hogy az oxidatív stressz indexei szignifikánsan csökkentek azoknál az egereknél, akik három hónapig táplálták az 5% FBEP-étrendet. 36) Egy másik kísérletben az FBEP (2 vagy 4 g/testtömeg-kg) adagolása fokozta a húgysav vizelettel történő kiválasztását az adenin által kiváltott vizelet-hiperurikémia modellben dózisfüggő módon. 12) Ezért azt javasoljuk, hogy az FBEP optimális dózisa változtatható legyen a kísérleti betegségmodellek között.

Összefoglalva, eredményeink azt mutatták, hogy az FBEP egyetlen orális és krónikus beadása hatékonyan javítja a BP-t. Továbbá arra lehet következtetni, hogy az FBEP beadása elegendő volt az Nrf2 fehérje modulálásához, ami hozzájárult az antioxidáns enzimek aktivitásának növekedéséhez és javította az oxidatív stressz elleni védekező státuszt. Ezért ennek a tanulmánynak az eredményei arra utalnak, hogy az FBEP-kiegészítés potenciális kezelés lehet az oxidatív stressz ellen metabolikus szindrómás betegeknél.

Szerző hozzájárulás

A kézirat tartalmáért minden szerző felelős. Ardiansyah végezte az elemző munka nagy részét, megtervezte a kísérletet és megírta a kéziratot. Puspo E. Giriwono, Kazuki Oguchi, Kazuma Ueda és Shoko Sato hozzájárult a western blot elemzéséhez. Hideki Hokazono, Kazuyuki Hiwatashi, Saori Takahashi és Michio Komai részt vettek a kísérletekben és a kísérleti eredmények megbeszélésében. Hitoshi Shirakawa hozzájárult a kézirat felügyeletéhez és elkészítéséhez, valamint néhány kísérlet megtervezéséhez.

Közzétételi nyilatkozat

Potenciális összeférhetetlenségről a szerzők nem számoltak be.

egy Ef-1, eukarióta megnyúlási faktor-1a1; Macska, kataláz; Gpx1, glutation-peroxidáz 1; Gsr, glutation-reduktáz; Sod1, citozolos szuperoxid-dismutáz 1; Prdx2, peroxiredoxin 2; Hmox1, hem-oxigenáz 1; Nox1, NADPH-oxidáz; Nrf2, NF-E2-kapcsolódó faktor-2; Pparα, peroxiszóma proliferátor-aktivált receptor a; Srebf1, a szterin szabályozó elemet megkötő 1. transzkripciós faktor; Fasn, zsírsav-szintáz; Cyp7a1, citokróm P450, 7. család, a. Alcsalád, 1. polipeptid; G6pc, glükóz-6-foszfatáz, katalitikus alegység; Pck1, foszfoenol-piruvát-karboxi-kináz 1.

FBEP1 (4 g/kg étrend); FBEP2 (20 g/kg étrend); értékek átlag ± SEM, n = 5–6.

b A végső testtömeg-növekedés (gramm) és a kísérleti időszak alatt elfogyasztott étrend grammjának aránya.

c Homeosztatikus értékelés-inzulinrezisztencia (HOMA-IR) index.