Кореспонденция на: генерал Фанг Лу, професор, Катедра по гастроентерология, Втора болница Xiangya, Централен южен университет, Чанша 410011, провинция Хунан, Китай. moc.361@oayneggnaful

Телефон: + 86-731-5295888 Факс: + 86-731-4807725

Резюме

ЦЕЛ: Да се ​​сравнят ефектите на четири щама Bifidobacteria (Bifidobacteria L66-5, L75-4, M13-4 и FS31-12, произхождащи от нормални човешки черва) върху наддаването на тегло, метаболизма на липидите, глюкозния метаболизъм при затлъстял миши модел, индуциран от диета с високо съдържание на мазнини.

МЕТОДИ: Четиридесет и осем плъха Sprague-Dawley бяха разделени на случаен принцип в шест групи. Контролната група получи стандартна чау, моделната група получи диета с високо съдържание на мазнини, а интервенционните групи получиха диета с високо съдържание на мазнини, добавена с различни щамове Bifidobacteria, изолирани от пресни изпражнения на здрави доброволци. Всички плъхове бяха екзекутирани на 6-ия уикенд. Тествано е телесно тегло (BW), индекси със затлъстяване, орален тест за толерантност към глюкоза, серумни и чернодробни липиди и серумен инсулин (INS). Чернодробните липидни отлагания са класифицирани патологично.

РЕЗУЛТАТИ: В сравнение с моделната група, B. M13-4 подобрява печалбите от BW (264.27 ± 26.91 срещу 212.55 ± 18.54, P = 0.001), докато B. L66-5 индуцира намаляване на BW (188.47 ± 11.96 срещу 212.55 ± 18.54, P = 0,043). Останалите два щама нямат значителна промяна в BW. И четирите щама могат да намалят серумния и чернодробния триглицерид и значително да облекчат липидното отлагане в черния дроб. Всички щамове показват тенденция към понижаване на общия холестерол в серума и черния дроб, докато B. L66-5 и B. FS31-12 правят това по-значително. Освен това и четирите щама не показват значителни разлики в серумния INS и нивото на глюкозата.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ: Отговорът на енергийния метаболизъм на приложението на Bifidobacteria зависи от щама. Различните щамове на Bifidobacteria могат да стимулират различни посоки на разпределение на мазнините.

ВЪВЕДЕНИЕ

Затлъстяването се превръща в глобална епидемия и допринася за увеличаването на честотата на сериозни хронични заболявания като диабет тип 2, сърдечно-съдови заболявания, инсулинова резистентност на чернодробните и скелетните мускули и някои форми на рак [1]. Няколко стратегии са били използвани за лечение на затлъстяване, включително контрол на диетата, упражнения, поведенческа терапия, лекарства и хирургия. Контролът на диетата и упражненията обаче са твърде трудни, за да се изпълняват стриктно. Също така, нежеланите странични ефекти на лекарствата ограничават тяхната терапевтична употреба. За щастие, някои скорошни интересни изследвания на затлъстяването помагат да се утвърди нов подход за контрол на това медицинско разстройство.

Последните изследвания демонстрират, че затлъстяването може да доведе до промяна в състава на чревната микробиота както при мишки, така и при хора. По-малко Bacteroidetes и повече Firmicutes са колонизирани в червата на затлъстели хора и животни, показани от някои сравнителни изследвания, базирани на 16S-rRNA-генна последователност на чревни бактерии [2,3]. Загубата на тегло прави съотношението между Bacteroidetes и Firmicutes регулирано при хората [3]. Диетичното включване на Lactobacillus, който принадлежи към Bacteroidetes и/или Bifidobacterium, може да подобри затлъстяването както при миши модел, така и при хора [4-6]. Умишленото манипулиране на структурата на общността на чревната микробиота може да бъде нова стратегия за лечение на затлъстяването.

За да скринираме по-ефективни щамове в управлението на затлъстяването сред различни щамове Bifidobacteria, произхождащи от нормални човешки черва, ние установихме модел на затлъстяване при плъхове, индуциран от диета с високо съдържание на мазнини, и сравнихме ефекта им върху наддаването на тегло, метаболизма на липидите и метаболизма на глюкозата. Няколко щамове Bifidobacteria показват зависими ефекти при контрола на затлъстяването в това проучване, като по този начин ще действат като потенциални терапевтични кандидати.

МАТЕРИАЛИ И МЕТОДИ

Приготвяне на бактериални култури

Четири щама Bifidobacteria бяха изолирани от пресни изпражнения на здрави доброволци в нашето съоръжение и идентифицирани според биохимичните характеристики (биохимична лента API 20A, BioMerieux sa). Четирите щама бяха наречени съответно B. L66-5, B. L75-4, B. M13-4 и B. FS31-12 и се поддържаха при -80 ° C в нашата лаборатория. Всички щамове бяха отгледани в MRS среда при анаеробни условия. Когато се измерва при 600 nm (A600), експоненциалният и стационарен растеж достига оптична плътност съответно 1-2 и 1-4.5. Установено е съответствието между абсорбцията и броя на бактериите (1 ml култура при A600 = 1 съдържа около 10 8 единици, образуващи колонии, CFU). Броят на прилаганите CFU беше рутинно проверен чрез посяване. Щамовете се събират чрез центрофугиране при 2000 × g в продължение на 20 минути, промиват се два пъти с неутрален физиологичен разтвор и се суспендират отново при концентрация 1 × 10 8 CFU/ml в неутрален физиологичен разтвор и 0,4 ml бактериален разтвор се прилага на всеки плъх чрез интрагастрален сонда.

Животни и диета

Тест за орален глюкозен толеранс

На 6-ия уикенд след диетично лечение, плъховете бяха лишени от диета в продължение на 12 часа, след което им беше даден глюкозен разтвор (5 g/kg) чрез интрагастрален сондаж. От опашките са взети кръвни проби, за да се направи тест за орален глюкозен толеранс (OGTT). Глюкозата в серума беше измерена на 0, 30, 60, 90 и 120 минути чрез бърз глюкомер (OneTouch-II, Johnson, America).

Анализ за наддаване на тегло и индекс на мазнини

След OGTT теста, плъховете се гладуват в продължение на 12 часа и се евтаназират с етер. Чернодробните, ретроперитонеалните (RET) и епидидималните (EPI) бели мастни тъкани бяха незабавно отстранени и претеглени.

Измерване: (1) Индекс на Ли: (телесно тегло) 1/3 × 10 3/дължина на стъблото (дължина от носния връх до ануса); (2) индекс на мазнини на боби: съотношение мазнини/телесно тегло на вътрешностите (мазнините на вътрешностите включват RET и EPI бяла мастна тъкан); и (3) индекс на черния дроб: съотношение на черния дроб/телесно тегло.

Анализ за серумни триглицериди, общ холестерол и инсулин

Кръвните проби се събират незабавно в стерилни епруветки чрез сърдечна пункция. Серумът се събира чрез центрофугиране при 2000 × g в продължение на 15 минути при 4 ° С. Серумните проби са анализирани за триглицериди (TG), общ холестерол (TCH) и инсулин съгласно протоколите на триглицериди течен монореагент (GPO-PAP) и анализ на холестерол оксидаза пероксидаза-амидопирин (CHOD-PAP) и радиоимунен анализ Dongou Bio-Tech Ltd, Wenzhou и 3v Bio-Tech Ltd, Weifang, Китай).

Анализ за чернодробни липиди

Чернодробните тъкани (100 mg) се пулверизират в течен азот, за да се получи 10% тъканен хомогенат. Тези хомогенати се екстрахират при 4 ° С с хлороформ: метанол (2: 1) в продължение на 48 часа, след което се центрофугират при 12 000 × g/min в продължение на 15 минути при 4 ° С. Концентрациите на TG и TCH в супернатантата се определят съгласно протоколите.

Чернодробна хистопатология

Чернодробните тъкани бяха рутинно фиксирани във вградени парафинови секции и оцветени с хематоксилин и еозин (HE). За откриване на липидни капчици срезовете бяха оцветени със Судан IV и оцветени с хематоксилин. Всяка хистологична секция е наблюдавана за 5 полета с мощно поле. Класификацията и степента на отлагане на мазнини са както следва: лека мастна дегенерация (+): мастни хепатоцити, заемащи 30% -50% от чернодробния паренхим, умерена мастна дегенерация (++): 50% -75% и тежка мастна дегенерация ( +++):> 75%.

Статистически анализ

върху

Ефекти на щамовете Bifidobacteria върху метаболизма на глюкозата и липидите при плъхове, лекувани с високо съдържание на мазнини

Ефект на четири щама Bifidobacteria върху серумна глюкоза: В контролната група пикът на серумната глюкоза се появява след 30 минути и се връща към нормалното след 120 минути, когато глюкозата е значително по-ниска от тази в моделната група (5,32 ± 0,98 срещу 7,17 ± 1,08, Р 0,05) (Фигура (Фигура 2А 2А).

Чернодробно отлагане на липиди при плъхове, индуцирани с високо съдържание на мазнини, третирани с различни щамове Bifidobacteria

В моделната група се наблюдава умерена степен на микровезикуларна стеатоза. Не е установена вакуолизация на мазнини в групи B. L66-5 и B. FS31-12. Очевидно хепатоцитната стеатоза е била облекчена в групи В. L75-4 и В. M13-4 в сравнение с моделната група (χ2 = 30.754, P = 0.000) (Таблица (Таблица1 1 и Фигура Фигура3). 3). Оцветяването в Судан IV показа, че много червени липидни капчици се отлагат в черния дроб на моделна група, което потвърждава резултатите, показани при оцветяване с НЕ. Очаквано, липидните капчици очевидно са намалели във всички интервенционни групи в сравнение с моделната група, особено в групите B. L66-5 и B. FS31-12 (Фигура (Фигура4 4).

маса 1

Степени на отлагане на липиди в черния дроб във всички групи

ГрупинСтепен на отлагане на мазнини 1
-++++++
Модел80710
Контрол88000
Б. L66-588000
Б. L75-486200
Б. М13-485300
Б. FS31-1288000

Чернодробни тъканни участъци от всяка група при оцветяване с НЕ (НЕ, светлинен микроскоп, × 400). Модел; Б: Контрол; С: В. L66-5; D: B. L75-4; Е: Б. М13-4; F: B. FS31-12.

Чернодробните тъканни участъци от всяка група в Судан IV-оцветяване (Судан IV, светлинен микроскоп, × 400) и липидни капчици са алени. Модел; Б: Контрол; С: В. L66-5; D: B. L75-4; Е: Б. М13-4; F: B. FS31-12.

ДИСКУСИЯ

За да се демонстрира връзката между приложението на различни щамове Bifidobacteria и състоянието на метаболизма на глюкозата и липидите, ние установихме модел на затлъстяване при мишки, базиран на 6-седмично приложение на диета с високо съдържание на мазнини (HFD), характеризиращо се със значително увеличение на BW наддаване, мастна маса, TG и TCH в серума и черния дроб и индексите на затлъстяването. Нашите резултати демонстрираха, че приложението на четирите бифидобактерии (Bifidobacteria L66-5, L75-4, M13-4 и FS3-1-1-2) играе роля за намаляване на TG и TCH на серума и черния дроб, както и отлагането на липиди в черния дроб. Освен това, за наша изненада, сред четирите щама на Bifidobacteria бяха получени два противоположни резултата при промените в BW: B. M13-4 показа значително увеличение на BW, докато B. L66-5 показа спад в BW въз основа на подобна консумация на калории . Щамовете Bifidobacteria L75-4 и FS3-1-1-2 не оказаха значителен ефект при промяна на BW. Въпреки това, и четирите щама не показват значително влияние върху серумния INS и нивото на глюкозата. Въз основа на нашите резултати, различни щамове Bifidobacteria водят до различни реакции на енергийния и мастния метаболизъм при модели на плъхове.

За наша изненада, плъхове, колонизирани от B. L66-5, показаха загуба на тегло. Обратните резултати при B. M13-4 и B. L66-5 и щамове, които не показват ефект при BW, включително B. L75-4 и B. FS3-1-1-2, и други щамове, включително Lactobacillus acidophilus ATCC 43121 [4], Lactobacillus gasseri SBT2055 [5] и Bifidobacterium longum [6], VSL # 3 [12], Lactobacillus reuteri [26], може да са резултат от различни взаимодействия между щамове и чревна микробия, неподходяща доза, вариабилност в крайните точки, и субекти. Във всеки случай, B. L66-5 е специфичен за регулиране на събирането и използването на мазнини и може да бъде нов терапевтичен кандидат за контрол на теглото.

Четирите щама не показват значителни разлики в серумния INS и нивото на глюкозата. Подобни отрицателни резултати са документирани и от Esposito et al [32] и Sato et al [5]. В нашето проучване ние хранехме плъховете с диета с високо съдържание на мазнини в продължение на 6 седмици и никой не е имал значителна промяна в нивото на INS, докато при други плъхове, индуцирани от HFD, инсулинова резистентност не се е появила до 8 месеца или 36 седмици ]. Така че следващият експериментален период може да се удължи до 8 месеца или повече.

КОМЕНТАРИ

Заден план

Затлъстяването се превръща в глобална епидемия. Последните изследвания демонстрират, че затлъстяването може да доведе до промяна в състава на чревната микробиота както при мишки, така и при хора. Умишленото манипулиране на структурата на общността на чревната микробиота може да бъде нова стратегия за лечение на затлъстяването.

Изследователски граници

Bifidobacterium е един от най-многобройните „пробиотици“ в червата на бозайници сред коменсалните бактерии и показва значителен ефект при понижаване на общия серумен холестерол. Специфични щамове на Bifidobacteria за енергиен метаболизъм могат да бъдат полезни при лечението на затлъстяването.

Иновации и пробиви

Това проучване оценява ефектите от прилагането на четири щама Bifibofacteria при затлъстели плъхове. Той демонстрира интересно действие на тези щамове върху енергията на реколтата от хранителни вещества и регулирането на съхранението на липидите.

Приложения

Ръкописът дава нова и интересна информация за ключовата роля на чревната микробиота в енергията на реколтата от хранителни вещества и регулирането на съхранението и метаболизма на липидите.

Терминология

Пробиотичните бактерии се определят като живи микроорганизми, които имат благоприятно въздействие върху човешкото здраве.

Партньорска проверка

Това проучване оценява ефектите от прилагането на четири щама Bifibofacteria върху затлъстели плъхове. Той демонстрира интересно действие на тези щамове върху енергията на реколтата от хранителни вещества и регулирането на съхранението на липидите. Това е интересна работа, която дава нова информация за ролята на чревната микробиота в метаболизма на гостоприемника.

Бележки под линия

Рецензенти: Laura E Matarese, MS, RD, LDN, FADA, CNSD, Thomas E. Starzl Transplantation Institute, UPMC Montefiore, 7 South, 3459 Fifth Avenue, Pittsburgh, PA 15213, Съединени щати; Антонио Гасбарини, д-р, професор, Катедра по вътрешни болести, болница Джемели, Католически университет в Рим, Largo A. Gemelli 8, 00168 Рим, Италия

S- редактор Tian L L- редактор Ma JY E- редактор Ma WH