Йеи Гу

департамент по хранителни науки, Пенсилванския държавен университет, Университетски парк, PA 16802

намалява

Шан Ю

b Департамент по ветеринарни и биомедицински науки, Държавен университет в Пенсилвания, Университетски парк, PA 16802

Парк Йонг Юнг

департамент по хранителни науки, Пенсилванския държавен университет, Университетски парк, PA 16802

Кевин Харватин

c Катедра по животновъдство, Пенсилвански държавен университет, Университетски парк, PA 16802

Джошуа Д. Ламбърт

департамент по хранителни науки, Пенсилванския държавен университет, Университетски парк, PA 16802

Резюме

1. Въведение

Затлъстяването и свързаните със него здравословни проблеми (напр. Диабет тип 2, хипертония и атеросклероза) са най-често срещаните проблеми, свързани с храненето в САЩ [1], засягащи над 50% от възрастното население [2]. Клъстерът от свързани със затлъстяването метаболитни заболявания е известен като метаболитен синдром. Една от нововъзникващите черти на метаболитния синдром е неговата връзка с хронично възпаление в мастната тъкан (AT), което става системно [1,3]. Това хронично системно възпаление се обуславя от инфилтрацията на макрофаги в AT, които заедно с адипоцитите поддържат цикъл на набиране на макрофаги и секреция на свободни мастни киселини и вредни цитокини/хемокини, които предразполагат към развитието на метаболитен синдром [4].

По време на прогресията на затлъстяването адипоцитите се подлагат на хиперплазия и хипертрофия: тези увеличени адипоцити започват да набират макрофаги [5,6]. Макрофагите на мастната тъкан (ATMs) секретират противовъзпалителни цитокини като фактор на туморна некроза-α (TNF-α), интерлевкини (напр. IL-6) и набиране на допълнителни макрофаги чрез секретиране на хемокини, включително моноцитен хемотактичен протеин-1 (MCP-1 ) [5,7]. Тези наскоро освободени възпалителни цитокини могат да взаимодействат с техните рецептори на повърхността на близките адипоцити, за да сигнализират за по-нататъшно активиране на ядрения фактор -kB (NF-κB), ключовият транскрипционен фактор, който движи възпалителните реакции на вродената имунна система [8]. Провъзпалителни гени като индуцируема азотна оксидна синтаза (Nos2) и циклооксигеназа-2 (Cox2) се активират от NF-κB и допринасят за прогресирането на системното възпаление [3].

Възпалителните липидни медиатори играят роля в развитието на индуцирано от затлъстяване възпаление на AT [4,9]. Ейкозаноидите, голямо семейство съединения, генерирани от арахидонова киселина (АА), представляват един от най-мощните класове ендогенни възпалителни медиатори. В AT, при активиране на адипо-специфична фосфолипаза А2 (AdPLA), АА се освобождава от мембранните фосфолипиди и става достъпна като субстрат за вътреклетъчната биосинтеза на ейкозаноиди чрез два основни ензимни пътя: циклооксигеназа (COX) и липоксигеназа (LOX) пътища [9]. Проучванията показват, че мишките, които имат дефицит на ключови ензимогенериращи ензими, включително COX-2, 5-LOX и 12/15-LOX, показват намаление на диференциацията на адипоцитите, инфилтрация на макрофаги и са защитени от повишено с диета повишено съдържание на мазнини (HF) на възпалителни цитокини [10–12]. По този начин метаболизмът на ейкозаноидите представлява нова цел за профилактика или лечение на възпаление, свързано със затлъстяването.

Все по-голям брой проучвания предполагат, че метаболитната ендотоксемия, характеризираща се с излишък на липополизахарид в циркулиращата бактериална стена (LPS), също е свързана със затлъстяването и системното възпаление [13,14]. Проучванията показват, че консумацията на високочестотна диета може да промени състава на чревната микробиота, да увеличи включването на LPS в хиломикроните, както и да повлияе на чревната пропускливост, което позволява на излишния ендотоксин да навлезе в системното кръвообращение [15,16]. Смята се, че метаболитната ендотоксемия предизвиква възпаление на AT чрез CD14 и сигнализация, подобна на тол-рецептор 4 (TLR4) [14,17].

Една потенциална стратегия за намаляване на възпалението, свързано със затлъстяването, е консумацията на богати на полифенол храни, за които се съобщава, че имат противовъзпалителни свойства в редица моделни системи [1]. Какаото (Theobroma cacao) и продуктите на какаова основа са сред най-богатите хранителни източници на полифеноли. Какаовите полифеноли се състоят предимно от мономерни (епикатехин и катехин) и олигомерни (проантоцианидини, PAC) флаван-3-оли или флаваноли. В какао са идентифицирани PAC със степен на полимеризация (DP) до десет (т.е. декамер) [18]. В допълнение към полифенолите, какаото съдържа също значително количество диетични фибри (приблизително 40%), както и теобромин (2–3%), а малко количество кофеин също присъства (0,2%) [19]. През последното десетилетие все по-голям брой проучвания съобщават за ползите за здравето от какао и какаови флаван-3-оли, особено намален риск от кардиометаболитни заболявания чрез насърчаване на бионаличността на азотен оксид, както и чрез антиоксидант, противовъзпалително и анти -тромбоцитни дейности [20–24]. Въздействието на какаото върху метаболизма на ейкозаноидите и метаболитната ендотоксемия in vivo остава недостатъчно проучена област.

Предишно проучване от нашата лаборатория демонстрира, че хранителните добавки с какао (8% w/w) в продължение на 10 седмици могат значително да подобрят наддаването на телесно тегло, неалкохолната мастна чернодробна болест и системното възпаление при HF-хранени затлъстели мишки, главно чрез модулация на секрецията на цитокини и инхибиране на диетичната абсорбция на мазнини [26]. В допълнение, какаовите екстракти могат дозозависимо да инхибират активността на храносмилателните ензими, включително секретираната фосфолипаза А2 (PLA2, IC50 ® сонди, използвани в това проучване, беше съобщено по-рано [26]. Експресията на гена беше анализирана съгласно метода делта делта Ct (ΔΔC T) се нормализира до Gapdh и нивата на експресия се изчисляват като 2 ΔΔC T.

2.6 Анализ на изображението на размера на адипоцитните клетки

2.7 Количествено определяне на арахидонова киселина чрез газова хроматография

Нивата на АА се определят в ретроперитонеална AT. Проведена е едноетапна липидна екстракция и метилиране съгласно Garces и Mancha [29]. Накратко, AT се нагрява при 80 ° С в продължение на 2 часа в реагент, съдържащ метанол, хептан, толуен, 2,2-диметоксипропан и H2SO4. Метиловите естери на мастните киселини (FAME) се екстрахират в хептан и се определят количествено с помощта на GC (Agilent 6890A, Atlanta, GA, USA), снабдена със стопена от силициев диоксид капилярна колона (SP-2560, Sigma-Aldrich) и детектор за пламъчна йонизация. Пиковете на мастните киселини се идентифицират с помощта на стандартни смеси (GLC 68D, 461 и 780; NU-CHEK Prep Inc.) и концентрация на мастна киселина в тъканите, определена с помощта на вътрешни стандарти (C13: 0 и C19: 0). Данните бяха коригирани за възстановяване и маса на метилов естер.

2.8 Western blot

2.9 Метаболитна ендотоксемия и чревна бариерна функция

Определянето на LPS в плазмата се извършва с помощта на комплект лизат на Limulus amaebocyte (LAL комплект, Lonza, Walkersville, MD, САЩ). Пробите се разреждат от 1: 5 до 1:10 с реактивна вода LAL без ендотоксини и се нагряват при 70 ° С в продължение на 10 минути преди анализ. Плазмените нива на GLP-2 се определят чрез ELISA (MyBioSource, Inc., Сан Диего, Калифорния, САЩ), следвайки инструкциите на производителя.

2.10 Статистически анализи

Данните са представени като средна стойност ± стандартна грешка на средната стойност (SEM). Двупосочен ANOVA с пост-тест на Bonferroni се използва за сравнение на телесно тегло, прием на храна и кръвна глюкоза по време на проучването. Еднопосочната ANOVA с пост-теста на Dunnett беше използвана за всички други сравнения на данни. Коефициентът на корелация (r) на Пиърсън е използван като мярка за силата на връзката между две променливи. Анализите бяха извършени с помощта на GraphPad Prism 5.0 (Сан Диего, Калифорния, САЩ). A P Таблица 1). Диетичното добавяне на какао (група HFC) в продължение на 18 седмици не променя значително крайното телесно тегло в сравнение с контрола, хранен с HF. Приемът на храна и енергия също не се влияе от лечението с какао (Таблица 1). Теглото на далака и бъбреците са намалени при HFC мишки в сравнение с HF хранени мишки (P Таблица 1). Въпреки че не са открити значителни разлики между средната кръвна глюкоза на гладно (данните не са показани) и крайната кръвна глюкоза на гладно (Таблица 2) при мишки с добавка на какао и контролирани с HF, плазмените нива на инсулин на гладно, определени при завършване на експеримента, са намалени с 14,8% в групата с HFC (P Таблица 2) и това увеличение е намалено при мишки, допълнени с какао (P Таблица 2).

маса 1

Физиологични параметри на мишки, хранени с LF, HF и HFC диета 1