Резюме

Заден план

Мангостинът е местен плод от Югоизточна Азия. Той е богат на фенолни съединения като ксантони, антоцианини и фенолни киселини. Екстрактът от перикарп на мангостин показва инхибираща активност спрямо панкреатичната липаза и може да има потенциална употреба за лечение на затлъстяване. Съществуват обаче ограничени проучвания за полезните ефекти на плътта на мангостина срещу затлъстяването. Това проучване има за цел да изследва ефектите на Гарциния мангостана плът (GMF) за биохимични и морфологични промени в черния дроб и бъбреците на плъхове, предизвикани от диета с високо съдържание на мазнини.

Методи

Четиридесет здрави плъхове Sprague-Dawley бяха рандомизирани в пет групи (н = 8) с четири групи са хранени с високомаслена диета (HFD) в продължение на 10 седмици, а контролната група е хранена с диета от плъхове. Допълването с GMF при затлъстели плъхове продължава 7 седмици, започвайки от 10-та седмица след започване на HFD при различни дози (200 mg/kg, 400 mg/kg и 600 mg/kg). На положителните и отрицателните контролни плъхове се дава дестилирана вода чрез орален сондаж. Плазмен липиден профил, антиоксидантни ензими и провъзпалителни маркери бяха определени с помощта на търговски комплекти. Структурата на черния дроб и бъбреците се определя от хистологията.

Резултати

Плъховете, хранени с HFD в продължение на 10 седмици, повишават плазмения LDL-холестерол, намаляват плазменото ниво на глутатион пероксидаза и имат значително по-високо телесно тегло в сравнение с нормалните контролни плъхове (стр

Заден план

Очаква се икономическата тежест на затлъстяването, включително материалните и нематериалните разходи, да нараства всяка година [1]. Следователно разработването на нова естествена терапия, която е безопасна и ефективна, е много критично, за да се облекчи глобалната криза на общественото здраве при затлъстяването и свързаните с това съпътстващи заболявания. Към днешна дата има само няколко лекарства с рецепта, които са одобрени от Администрацията по храните и лекарствата (FDA) за лечение на затлъстяване [10]. Използването на лекарства против затлъстяване обаче води до само малка и непостоянна загуба на тегло със сериозни неблагоприятни ефекти, включително коремна болка, фекална спешност и инконтиненция [11]. Като алтернатива, диетичната интервенция, включително използването на растителен екстракт, може да доведе до постоянно намаляване на затлъстяването и съпътстващите му заболявания с по-малко странични ефекти.

Гарциния мангостана или известен като мангостин е тъмно лилав плод с леко кисел и сладък вкус. Плодовете често се срещат в азиатския регион като Малайзия, Индия и Тайланд. Плодовите перикарпи се използват традиционно за лечение на различни медицински състояния като болки в корема, рани и кожни инфекции от древни времена [12]. Многобройни биоактивни съединения са изолирани от различни части на мангостина [13]. Сред тях са производни на ксантони, които са основната съставка в перикарпа. Проведени са обширни изследвания на мангостиновия перикарп и са показани широка гама от дейности, включително противогъбични, антиоксидантни, затлъстяващи и антидиабетни [14].

Методи

Идентификация на растенията

Официалната идентификация на G. mangostana е проведено от ботаник, д-р Mohd Firdaus Ismail, от звеното за биологично разнообразие, Институт по биология, Университет Путра Малайзия срещу образец на ваучер. Ваучерът бр. е SK 3283/18. Пробата също е била депозирана в Хербариума на Института по биология, Университет Путра, Малайзия.

Изготвяне на G. mangostana плът

Възрастни G. mangostana се характеризира с тъмнолилави кори и приятна миризма [23]. Плодовете са закупени от местния пазар, Selangor, Малайзия. Плодовете се изплакват с вода и перикарпите се отстраняват. Месото на плодовете се съхранява при - 80 ° C и се суши чрез замразяване, за да се отстрани съдържанието на влага. Изсушени G. mangostana месото (GMF) се смила на фин прах и се съхранява в херметически затворен съд при 4 ° C. По време на периода на добавяне, GMF се приготвя прясно ежедневно чрез разреждане с дестилирана вода в три концентрации (200 mg/kg, 400 mg/kg и 600 mg/kg), преди да се даде на експерименталните животни.

Експериментални животни

Експерименталните процедури са проведени в съответствие с етичните норми, одобрени от Комитета за грижи и употреба на животните (ACUC) на Университетската путра в Малайзия (UPM/IACUC/AUP-R014/2014). Четиридесет мъжки плъха Sprague Dawley (на възраст 8–10 седмици, тегло 250 ± 5 g) са закупени от A Sapphire Enterprise (Малайзия). Всички плъхове са здрави, както съобщава доставчикът. Плъховете са настанени индивидуално в стандартна клетка в дома за животни на Universiti Putra Malaysia при температура, контролирана при 28 ± 2 ° C с 12 h светлина и тъмни цикли. Някои от мъжките плъхове бяха агресивни. Следователно те бяха настанени индивидуално, но в една и съща стая, за да гарантират, че поддържат обонятелен, слухов и зрителен контакт с други плъхове, и по този начин те не бяха напълно изолирани. Аклиматизацията се провежда в продължение на една седмица, като се дава вода ad libitum и гранули от плъхове.

Индукция на затлъстяването

Диетата с високо съдържание на мазнини (HFD) е адаптирана въз основа на диетичния състав, докладван преди това от Levin и Dunn-Meynell [13]. HFD се състоеше от 68% нормални гранули от плъхове, 20% мигновено мляко на прах (Dutch Lady), 6% гхи (Crispo) и 6% масло от монети (Krystal). Сместа се хомогенизира и се пече една нощ при 65 ° С. HFD осигурява 414,0 kcal/100 g енергия с 43% въглехидрати, 17% протеини и 40% мазнини. В същото време гранулата от плъхове съдържа 306,2 kcal/100 g енергия със 75% въглехидрати, 22% протеини и 3% мазнини.

Групиране на животни

Плъховете бяха разделени на случаен принцип в 5 групи според диетата им: гранули от плъхове (нормален контрол, NC; н = 8), HFD (контрол на затлъстяването, OC; н = 8), HFD + 200 mg/kg GMF (GMF 200; н = 8), HFD + 400 mg/kg GMF (GMF 400; н = 8) и HFD + 600 mg/kg GMF (GMF 600; н = 8). Съответните дози се основават на проучването на Adiputro et al. [23]. Плъховете, които са получавали HFD в продължение на 10 седмици, са имали значително по-високо телесно тегло и индекс на телесна маса (ИТМ) и са били класифицирани като затлъстели [14]. Добавянето на GMF се прилага за 7 седмици при затлъстели плъхове, започвайки от 10-та седмица след започване на HFD. Междувременно NC и OC групите получават плацебо, неактивно вещество (дестилирана вода) чрез насилствено хранене (орален сондаж) в продължение на 7 седмици, започвайки от 10-та седмица след започване на нормалната диета и съответно HFD, тъй като общите обеми на лечението са по-малко от 5 ml/kg. Всички измервания, включително телесно тегло и други експерименти, бяха проведени в светлинна фаза.

Прием на храна, телесно тегло и индекс на телесна маса (ИТМ)

Ежедневно приемане на храна беше взето за проследяване на здравословното състояние на плъховете. Остатъците от храна в рамките на 24 часа се претеглят с помощта на електрически везни, преди да се приспаднат от първоначалното тегло на храната. Измерването на телесното тегло се записва ежеседмично, докато измерването на назо-аналната дължина (нос до анус) се записва на 10 седмица, за да се определи техният ИТМ. ИТМ се изчислява чрез разделяне на телесното тегло (g) с назо-аналната дължина (cm 2). Нормалният ИТМ за възрастни плъхове варира между 0,45 ± 0,02 g/cm 2 и 0,68 ± 0,05 g/cm 2 [14].

Анализ на плазмената биохимия

Хистопатологично изследване

В края на изследването плъховете бяха евтаназирани чрез обезкървяване. Черният дроб и бъбреците се промиват в ледено студени 0,95 NaCl разтвори и се държат в контейнер за проби с 10% буфериран формалин. Веднъж фиксирани, тъканите бяха вградени в парафин и оцветени хематоксилин и еозин (H&E). И накрая, слайдовете бяха подготвени и наблюдавани при 20-кратно увеличение с помощта на светлинна микроскопия.

Статистически анализ

Всички данни бяха анализирани с помощта на Статистически пакет за софтуер за социални науки (SPSS версия 22). Данните бяха изразени като средна стойност ± SEM. Общо 5 групи бяха анализирани с помощта на еднопосочен дисперсионен анализ (ANOVA). Всяка група се състои от осем плъха, а експерименталната единица е отделен плъх. Всички групови данни бяха тествани за дисперсия с помощта на теста на Бартлет. Променливите, които не бяха нормално разпределени, бяха трансформирани (използвайки функцията log 10) преди статистическия анализ. Когато взаимодействието и/или основните ефекти са били значими, средствата са сравнени, използвайки тест за многократно сравнение на Newman-Keuls post hoc. Когато трансформациите не доведоха до нормалност или постоянна дисперсия, беше извършен непараметричен тест на Крускал-Уолис. Данните се считат за статистически значими при стр

Резултати

Диетичен прием и телесно тегло

Ефектите от добавките на GMF върху хранителния прием, телесното тегло и ИТМ при плъхове, предизвикани от диета с високо съдържание на мазнини, са показани в Таблица 1. След 10 седмици HFD, затлъстелите плъхове показват по-нисък прием на храна в сравнение с нормалните контролни плъхове (стр Таблица 1 Ефектът от добавките на GMF върху хранителния прием, телесното тегло и ИТМ

Добавянето на GMF при плъхове със затлъстяване за 7 седмици намалява приема на храна в сравнение с NC и OC групите (Таблица 1). Енергийният прием е бил по-нисък при плъхове с добавка на GMF при всички дози (GMF 200, GMF 400 и GMF 600) в сравнение с групата с OC, докато групата с NC е имала най-нисък прием на енергия (стр Таблица 2 Ефект на добавките на GMF върху плазмения глюкозен и липиден профил

Антиоксидантни ензими и общ антиоксидантен капацитет

HFD храненето за 10 и 17 седмици понижава нивото на GPx в сравнение с NC плъховете (стр Таблица 3 Ефект на добавките на GMF върху плазмените антиоксидантни ензими и общия антиоксидантен статус

Възпалителни маркери

В сравнение с NC плъхове, групата с OC има повишени плазмени TNF-α и IL-6 след 17 седмици HFD (стр 0,05) (Таблица 4).

Хистопатологично изследване

Хистопатологичното изследване на чернодробните тъкани показва увеличени хепатоцити и поява на мастни капчици при OC плъхове след 17 седмици HFD хранене (фиг. 1б). За разлика от това, NC плъховете показват нормални хепатоцити с малко количество мазнини и без възпалителни клетки (фиг. 1а). Групата GMF 200 има по-малко натрупване на мастни клетки (фиг. 1в), докато групите GMF 400 и GMF 600 нормализират нередовностите на хепатоцитите на OC групата (фиг. 1г и д).

garcinia

Хистопатология на черния дроб при плъхове, допълнени с NC, OC и GMF. Оцветяване с хематоксилин и еозин на чернодробните тъкани, показващи увеличени хепатоцити и мастни капчици (отбелязани като „fd“) (× 20) и разширена централна вена (маркирани като „dc“) (× 20). CV, централна вена; а, нормален контрол (NC); б, контрол на затлъстяването (OC); ° С, 200 mg G. mangostana плът/кг телесно тегло (GMF 200); д, 400 G. mangostana плът/кг телесно тегло (GMF 400); д, 600 G. mangostana плът/кг телесно тегло (GMF 600)

Хистопатологичното изследване на бъбречните тъкани след HFD хранене в продължение на 17 седмици води до разширяване на гломерула в сравнение с NC плъхове (Фиг. 2а и b). Плъхове, допълнени с GMF, при всички дози показват нормална структура на бъбречната тъкан (фиг. 2в, г и д).

Хистопатология на бъбреците при плъхове, допълнени с NC, OC и GMF. Оцветяване с хематоксилин и еозин на бъбречните тъкани, показващи разширен гломерул (маркиран като „dg“) (× 20). G, гломерули с капсула Bowman’s; D, Дистална тубула; Р, проксимална тубула; A, нормален контрол (NC); B, контрол на затлъстяването (OC); С, 200 mg G. mangostana плът/кг телесно тегло (GMF 200); D, 400 G. mangostana плът/кг телесно тегло (GMF 400); Е, 600 G. mangostana плът/кг телесно тегло (GMF 600)

Дискусия

При затлъстяване повишените нива на коремните мастни тъкани произвеждат изобилие от свободни мастни киселини (FFA), отделяни в черния дроб. Тези неестерифицирани мастни киселини (NEFA) причиняват прекомерно производство на богати на триглицериди липопротеини (TG) частици като липопротеини с много ниска плътност (VLDL). Следователно, черният дроб, скелетните мускули и сърцето са били изложени на липотоксично състояние и причиняват увреждане на инсулинозависимия метаболитен процес [28]. Повишената VLDL е свързана с повишен синтез на атерогенен LDL. Липопротеиновият холестерол с висока плътност (HDL) може да предпази от развитие на атеросклероза чрез обратен транспорт на холестерол от съдовата стена обратно към черния дроб и да намали възпалението, като предпазва LDL от окисляване [29]. Въпреки това, при затлъстяване HDL намалява [30]. Това се дължи на намаляване на липолизата и затруднено изчистване на богатия на триглицериди липопротеин. Следователно това състояние предизвиква хиперинсулинемия, непоносимост към глюкоза и ниски плазмени нива на HDL [31, 32].

Освен това затлъстяването води до свръхпроизводство на реактивни кислородни форми от нарастващото механично натоварване и метаболизма на миокарда, което в крайна сметка увеличава консумацията на кислород. В резултат на това се нарушава балансът между оксидант и антиоксидант в биологичната система. Ендогенната антиоксидантна защитна система е намалена, тъй като системата е в полза на оксидантите [33]. В резултат на това клетъчната структура на липидите, протеините и ДНК се уврежда. В допълнение, увеличаването на адипоцитите при затлъстели хора води до излишък на производство на макрофаги, почистващи умиращи адипоцити, който е отговорен за производството на възпалителни цитокини като индуцируема азотна оксидна синтаза (iNOS) и интерлевкин-6 (IL-6) [34] . Съобщава се, че затлъстелите плъхове, хранени с диета с високо съдържание на мазнини в продължение на 10 седмици, са намалили нивото на глутатион пероксидазата (GPx) и супероксид дисмутазата (SOD) [35]. По подобен начин, настоящото проучване установи, че затлъстелите плъхове са намалили плазмените GPx и SOD като маркери на антиоксидантните ензими, както и повишено ниво на плазмените TNF-α и IL-6 като провъзпалителни маркери. Следователно, нашият HFD-индуциран модел показа метаболитни и структурни аномалии, които имитират човешко затлъстяване.

Хистопатологичното изследване на черния дроб и бъбреците при затлъстели плъхове разкрива сравними открития с предишни изследвания, при които се наблюдава дилатация в чернодробната централна вена и клоните на порталната вена при плъхове, хранени с HFD (30%) в продължение на 8 до 12 седмици [36]. Констатацията предполага, че HFD може да действа като основна причина за чернодробна стеатоза. Освен това, резултатите от настоящото проучване са в съответствие с предишното проучване, което показва, че бъбреците на плъхове, на които е прилаган HFD в продължение на 3 месеца, са показали разширени кръвоносни съдове и капсула на Bowman, инфилтрация на мононуклеарни клетки и дегенерация в нефрони [37]. Проучванията при хора също демонстрират гломерулна хипертрофия и гломерулна капилярна дилатация при затлъстели пациенти [38]. Предполага се, че разширяването на гломерула след HFD се дължи на увеличаване на метаболитните нужди при затлъстели плъхове, което следователно води до гломерулна хиперфилтрация [39]. Това откритие широко подкрепя работата на други изследвания в тази област, свързващи затлъстяването и размера на гломерулите [40, 41] и затлъстяването и гломерулната хиперфилтрация [42].

Заключение

Резултатите от това проучване показват, че добавянето на GMF при плъхове със затлъстяване, предизвикани от диета с високо съдържание на мазнини, намалява телесното тегло и отслабва метаболитните и структурни промени в черния дроб и бъбреците на затлъстелите плъхове. Следователно, GMF може да има потенциал да облекчи усложненията, свързани със затлъстяването, предизвикано от диета с високо съдържание на мазнини при плъхове. Резултатите обаче налагат допълнителни изследвания на фармакокинетиката и фармакодинамиката, както и на основния механизъм, използващ молекулярен подход, особено върху ефектите на специфични биоактивни съединения в GMF върху затлъстяването. Освен това е от решаващо значение да се определи ефектът на GMF върху активността на панкреатичната липаза, тъй като инхибирането на нейната активност може да намали абсорбцията на мазнини и да има благоприятни ефекти върху затлъстяването.