Резюме

Заден план

Диетичните биоактивни съединения, способни да подобрят метаболитните профили, биха имали голяма стойност, особено за лица с наднормено тегло, подложени на режим на ограничаване на калориите (CR). Куркуминът (Cur), възможно съединение против затлъстяване, и пиперинът (Pip), правдоподобен подобрител на бионаличността и ефикасността на Cur, могат да бъдат кандидат-агенти за контрол на телесните мазнини, метаболизма и възпалението с ниско ниво.

Методи

47 осемседмични мъжки мишки C57BL/6 са хранени с високомаслена диета (HFD) в продължение на 23 седмици, за да предизвикат затлъстяване. След това мишките бяха разделени на 5 групи. Група 1 продължи на HFD ad libitum. Останалите 4 групи са подложени на CR (намален 10% прием на HFD за 10 седмици, 20% за 20 седмици) с Cur, Pip, Cur + Pip или нито една от тях. Процент телесни мазнини, плазмени възпалителни маркери, свързани със затлъстяването (интерферон (IFN) -γ, интерлевкин (IL) -10, IL-12 p70, IL-1β, IL-6 и KC/GRO), метаболити на плазмената Cur и дължина на чернодробните теломери бяха измерени.

Резултати

В сравнение с другите групи, затлъстелите мишки, които са претърпели CR и са получили Cur + Pip в диетата си, са загубили повече мазнини и са имали значително по-ниски IL-1β и KC/GRO. Анализът на тандемната масова спектрометрия на плазмата от затлъстели мишки под CR не показва разлика в нивата на метаболитите на Cur между групи, допълнени само с Cur или комбинирани с Pip. Въпреки това, плазмените нива на IL-1β са в обратна корелация с куркумин глюкуронид. Наблюдавана е малка модулация на дължината на теломерите.

Заключения

Вероятно е, че добавянето на диета с високо съдържание на мазнини на CR мишки с Cur + Pip може да увеличи загубата на телесни мазнини и да потисне индуцираното от HFD възпаление. Комбинацията от Cur и Pip има потенциал да засили CR ефектите за предотвратяване на метаболитен синдром.

Заден план

Последните проучвания показват, че ограничаването на калориите (CR) модулира енергийните разходи и метаболизма на телесните мазнини, също така регулира дължината на теломерите, което е свързано с дълголетието на някои експериментални животни [1,2,3]. Други изследвания предполагат, че някои хранителни компоненти, открити в подправките, могат да окажат благоприятен ефект върху метаболизма. Например, куркуминът (Cur, Фиг. 1), основният полифенол, присъстващ в подправката куркума, притежава анти-затлъстяване и противовъзпалителни свойства [4,5,6]. Предполага се, че пиперинът (Pip, фиг. 1), биоактивен алкалоид в пипера, увеличава абсорбцията и бионаличността на Cur [7]. В допълнение, Cur и Pip се предлагат да намалят възпалението [8, 9]. Нашето предишно проучване имаше за цел да оцени дали Cur и/или Pip могат да засилят ефекта на CR върху намаляването на телесното тегло при мишки, затлъстели чрез хранене с високомаслена диета (HFD) [10]. CR благоприятно повлиява метаболитните профили на затлъстяването (т.е. по-ниско телесно тегло, плазмена глюкоза и плазмен инсулин) при затлъстели мишки, но добавянето на Cur и/или Pip в диетата на CR не води до допълнителна измерима полза върху общото телесно тегло.

куркумин

Химични структури на подправки, куркумин (Cur) и пиперин (Pip)

Теломерите са важен компонент на клетъчното делене, които защитават геномната ДНК срещу клетъчно стареене и насърчават хромозомната стабилност. Съкращаването на теломерите и увреждането на ДНК е свързано с свързани с възрастта нарушения, затлъстяване, имунна дисрегулация, сърдечно-съдови заболявания и рак [11,12,13]. Няколко проучвания съобщават за обратна връзка на дължината на теломерите със затлъстяването [3, 14, 15]. Ефектът на Cur и/или Pip върху дължината на теломерите при затлъстели мишки, подложени на CR, не е известен. В настоящото проучване ние допълнително проучихме дали Cur и/или Pip могат да подобрят метаболитните профили при затлъстели мишки, подложени на CR на HFD. За тази цел измерихме промените в телесното тегло, площта под кривата (AUC) на процента на общата телесна мазнина, дължината на теломерите и няколко маркера на възпалението.

Методи

Животни, диети и лечения

Експериментален дизайн на настоящото изследване. CR, калорично ограничение; Cur, куркумин; HFD, диета с високо съдържание на мазнини; HPLC-MS/MS, хроматография с тандемна мас спектрометрия; ЯМР, магнитен резонанс; MSD, откриване на скала Meso; Пип, Пиперин

Мишките бяха настанени индивидуално в поликарбонатни клетки за кутии за обувки под 12 часа цикли светлина/тъмнина. Водата е предоставена ad libitum. В края на проучването мишките бяха убити чрез задушаване на CO2, последвано от обезкървяване. Кръв се събира чрез сърдечна пункция в епруветки, съдържащи EDTA. След това плазмата се отделя от червените кръвни клетки и покрива с помощта на центрофугиране при 1000 ж за 10 минути при 4 ° C и се съхранява при - 80 ° C до анализ. Черният дроб се събира и съхранява при - 80 ° C до анализ.

Възпалителни цитокини

Затлъстяването е свързано с хронично възпаление с ниска степен, което потенциално допринася за повишените рискове от метаболитен синдром [16, 17]. Следователно, ние се опитахме да определим дали добавянето на HFD на CR мишки с Cur, със и без Pip, би намалило експресията на възпалителни цитокини. Плазмени проби бяха анализирани за батерия от цитокини, включително интерферон (IFN) -γ, интерлевкин (IL) -10, IL-12 p70, IL-1β, IL-6, хемоаттрактант на кератиноцити/регулирани от растежа онкогенни хемокини (KC/GRO, IL-8 свързан протеин) с помощта на мултиплекс комплект от Meso Scale Discovery (MSD, MD) съгласно инструкциите на производителя.

Cur метаболити

Дължина на теломера

Смята се, че някои от ползите за здравето на CR са свързани с предотвратяването на съкращаването на теломерите [3]. Опитахме се да определим дали CR, наложен върху HFD, осигурява същата защита като CR, наложен върху нормална миша диета. По този начин ние измерихме дължините на теломерите в чернодробни проби на всички 5 групи мишки. ДНК от чернодробна тъкан се изолира с помощта на DNeasy кръв и тъкан (Qiagen, Калифорния). Дължината на теломера се определя с помощта на PCR анализ в реално време, описан от Cawthon et al. [20], който е адаптиран за мишки от Kotrschal et al. [21]. В този анализ теломерните повторения се амплифицират с праймери, специфични за региона, и ген с единично копие се амплифицира като контрол за входна ДНК. Относителната дължина на теломерите се изразява като съотношение на повторение на теломера към ген с едно копие (съотношение T: S). PCR реакциите се провеждат с помощта на Power SYBR Green PCR master mix (Life Technologies, CA) и Applied Biosystems 7300 в реално време PCR система (Life Technologies, CA). Стандартна крива, приготвена от геномна ДНК на мишка (Promega, WI), присъства във всяка плака и се използва за количествено определяне на теломера или гена за едно копие в пробите.

Статистически анализ

Непараметричният тест на Kruskal-Wallis, последван от многократния тест за сравнение на Dunn, беше извършен с помощта на Prism 6 за Windows версия 6.01 (GraphPad Software, CA). Разликите бяха счетени за значителни при P

Резултати

Телесно тегло и телесни мазнини

Процентът от общата телесна мазнина на всяка миша група е начертан и представен на фиг. 3. По време на фаза 1, която е била 23 седмици, всички мишки са били хранени с HFD ad libitum. Група 1 продължи да яде HFD ad libitum до края на проучването. През 53-те седмици от проучването мишките са натрупали значително телесно тегло (

60 g) с до 49% от теглото им, състоящо се от обща телесна мазнина. По време на Фаза 2, когато общият прием на калории беше намален с 10% CR, увеличаването на телесното тегло се стабилизира и остана непроменено, но процентът на общите телесни мазнини, измерен чрез ЯМР, се увеличи значително (Фиг. 3). Въпреки това, докато те консумират HFD при 20% CR (фаза 3), загубата на общо телесно тегло е малка, но процентът на загуба на телесни мазнини е значителен през периода от 20 седмици. Както е показано на фиг. 3f, допълването на CR диетата на мишки с Cur + Pip през периода от 20 седмици значително (P Фиг. 3

Плазмени възпалителни цитокини

Мишките, лекувани с Cur + Pip, са имали значително по-ниски нива на цитокини IL-1β и KC/GRO в сравнение с мишките, хранени с HFD ad libitum (P Фиг. 4

HPLC-MS/MS оценка на метаболизма на cur

Тъй като добавянето на CR затлъстели мишки с Cur + Pip значително понижава плазмените нива на IL-1β и KC/GRO (Фиг. 4, P Фиг. 5

Дължина на теломера в черния дроб

Cur има антиоксидантни и противовъзпалителни свойства, които могат да предпазват от скъсяване на теломерите [24]. Влиянието на Cur и/или Pip върху дължината на теломерите при CR мишки, хранени с HFD, не е ясно. Следователно, ние измерихме дължината на теломерите в черния дроб на затлъстели мишки под CR (фиг. 6). За разлика от нашето очакване, че CR ще предотврати съкращаването на теломерите, открихме, че CR при мишки, допълнени с HFD, води до значително намаляване на дължината на теломерите. Обаче отрицателният ефект на комбинираните CR и HFD върху съкращаването на теломерите е модулиран чрез добавки Cur + Pip (P = 0,485, фиг. 6). Тези резултати могат да покажат, че когато режимът на HFD се подложи на CR незабавно, дължината на теломерите вероятно се влияе от оксидативен стрес. Включването на Cur или Pip в диетата обаче до известна степен потиска съкращаването на теломерите. Този ефект се засилва допълнително, когато Cur + Pip е включен в диетата.

Дължината на теломерите на черния дроб, измерена с помощта на PCR анализ в реално време. Относителната дължина на теломерите се изразява като съотношение на повторение на теломери: ген с едно копие (съотношение T: S). Стандартна крива, приготвена от геномна ДНК на мишка (Promega, WI), присъства във всяка плака и се използва за количествено определяне на теломера или гена за едно копие в пробите (n = 9-10). Данните са изразени като средна стойност ± стандартна грешка на средната стойност (SEM). P стойностите между всяка група бяха потвърдени от теста за множество сравнения на Dunn

Дискусия

Изследване на Kanitkar et al. съобщава, че дневният прием на Cur (7,5 mg/kg телесно тегло) намалява IL-1β в серума на индуцирани от STZ мишки с диабет [32]. В настоящото проучване открихме отрицателна корелация между CurG на плазмата и IL-1β (Таблица 1), която може да се отдаде на антиоксидантната активност на CurG. Този резултат изисква бъдещо разследване.

Заключения

Установихме, че добавянето на HFD на мишки, подложени на 20% CR с комбинация от Cur + Pip, може да ускори предизвиканата от CR загуба на обща телесна мазнина. Тази комбинация също се оказва ефективна намеса за потискане на HFD-индуцирано възпаление. В обобщение, комбинацията от Cur и Pip изглежда има потенциал да засили CR ефектите за предотвратяване на метаболитен синдром. И двете са свързани с добро здравословно състояние.