Даниел Л. Смит, младши.

1 Департамент по хранителни науки, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама, 35294 САЩ

2 Изследователски център за клинично хранене, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама, 35294 САЩ

Тим Р. Наги

1 Департамент по хранителни науки, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама, 35294 САЩ

2 Изследователски център за клинично хранене, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама, 35294 САЩ

Ландън С. Уилсън

3 Целенасочена лаборатория по метаболомика и протеомика, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама, 35294 САЩ

Шенгли Донг

4 Катедра по биохимия и молекулярна генетика, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама, 35294 САЩ

Стивън Барнс

3 Целенасочена лаборатория по метаболомика и протеомика, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама, 35294 САЩ

4 Катедра по биохимия и молекулярна генетика, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама, 35294 САЩ

5 Катедра по фармакология и токсикология, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама, 35294 САЩ

6 Центъра за ботаника на Purdue-UAB за свързани с възрастта заболявания, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама, 35294 САЩ

Дейвид Б. Алисън

1 Департамент по хранителни науки, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама, 35294 САЩ

2 Изследователски център за клинично хранене, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама, 35294 САЩ

7 Катедра по биостатистика, Университет на Алабама в Бирмингам, Бирмингам, Алабама, 35294 САЩ

Свързани данни

Резюме

Въведение

Разпространението на затлъстяването в индустриализираните нации се е увеличило. Затлъстяването допринася за много здравословни проблеми и влошава дълголетието (1, 2). В съчетание с изследвания, насочени към разбиране на генетичната и молекулярна основа на тази нарастваща епидемия, диетолозите търсят алтернативни методи за намаляване на затлъстяването, тъй като сегашните лечения за затлъстяване изглежда не работят за всички индивиди и, с изключение на хирургията, са само с умерена ефикасност, и често се свързва с неприемливи странични ефекти (3, 4).

Последните проучвания показват, че мананолигозахаридите (MOS) могат да бъдат такова съединение. Добавките с MOS намаляват смъртността при проучвания с животни (17). Лабораторните изследвания съобщават за намалено усвояване на мазнини, което води до намалено тегло и висцерални мазнини, като същевременно се поддържа нормален прием на храна при гризачи и хора (18–22). Наблюдавано е, че влакнести съединения произвеждат различни полезни ефекти и способността да ги добавя към съществуващите диетични компоненти ги прави привлекателни кандидати за общо добавяне, особено ако те имитират ефектите от намаления прием на калории.

Манан е полизахарид на основата на маноза, намиращ се в много растения - кафе, някои зърна и др. - както и в клетъчните стени на дрождите (23). Глюкомананите, изолирани от коняк манан, се използват в Азия от векове като сгъстител (24). Тъй като бозайниците не притежават ензимите, необходими за разцепване на β-1,4 свързаните захарни остатъци от манановия гръбнак, се смята, че тези полимери преминават през горната част на стомашно-чревния тракт (GI) неразградени и срещат известно количество хидролиза и поглъщане от бактерии в дебелото черво, където се предлагат манан и MOS за селективно подобряване на видовете бифидобактерии (25–30). Добавките с глюкоманан насърчават загуба на тегло при лица с наднормено тегло и затлъстяване, предполага се чрез ефекта на запълване с фибри и намалено усвояване на мазнини през стомашно-чревния тракт (31). Също така се съобщава, че несмилаемите олигозахариди и разтворимите фибри променят усвояването на различни минерали от червата, насърчавайки здравето на костите и поддържането им при животински модели (32–34).

Целта на това проучване е да се оцени ефектът от пречистена MOS добавка към телесното тегло и състав в модел на мишка, за да се види дали можем да повторим резултатите, показващи намалена висцерална мазнина в резултат на консумация на MOS, въпреки подобен прием на храна, като по този начин подкрепящ потенциала на MOS като CR миметик.

Методи

Животни

Шест седмични мъжки мишки C57Bl/6J бяха придобити от лабораторията The Jackson. Мишките бяха настанени поотделно в поликарбонат, стандартни клетки за мишки с филтърни плотове, съдържащи

200 грама стерилизирана постелка Beta Chip R (NEPCO, Warrensburg, NY) и площад за обогатяване на iso-BLOX (# 6060 - Harlan/Teklad, Madison, WI). Мишките бяха аклиматизирани в съоръженията за животни в Университета на Алабама в Бирмингам (UAB) (специфични условия, свободни от патогени с контролно наблюдение) за една седмица след пристигането. Мишките се поддържат при 22 ± 2 ° С с 12:12 цикъл светлина: тъмно през цялото проучване. Теглото на тялото се измерва седмично с точност до 0,01 грама до завършване на изследването.

На седемседмична възраст на всички мишки дадохме достъп ad libitum (AL) до контролната диета с високо съдържание на мазнини (западен тип), произведена от Bio-serv, Inc. (Frenchtown, NJ, USA) (за състава на диетата вж. Таблица 1) . На осемседмична възраст мишките бяха разделени на две групи и или продължиха с високомаслена западна диета (контрол - CON, n = 24), или алтернативно бяха поставени на диета с високо съдържание на мазнини, допълнена с 1% MOS (# KL903 - 95% чистота, Wuhan Kaili Medical & Sanitary Products, Co., LTD, Wuhan, Китай) по тегло (MOS, n = 24) (Таблица 1). Допълнителна чистота и химичен състав на MOS са описани в онлайн допълнителния материал (www.nature.com/obesity). Един грам прецизни, прахообразни хранителни гранули (BioServ) бяха разделени, за да се подобри достъпността с помощта на наличния апарат за хранене. В 4-седмичен експеримент преди проучването приемът на храна не се различава значително между диетите с високо съдържание на мазнини и MOS, допълнени (p = 0,15, данните не са показани). Комбинираният общ дневен прием на животно е използван за определяне на 95% разпределение на храната (3.74g/мишка на ден) за 12-седмичното проучване. И двете групи CON и MOS са били хранени ежедневно в 1600 часа (2 часа преди изгасването на светлините) по време на 12-седмичното проучване (на възраст 8–20 седмици). Приемът на храна се следи ежедневно и всички останали количества от разпределението от 95% се записват с точност до 0,01 грама и се изхвърлят.

маса 1

Описание на диетата - Контрол и състав на MOS диета и съдържание на макроелементи с изчислени относителни калорични стойности на макроелементи.

Състав Контрол (gm/kg) 1% MOS (gm/kg)
Декстратира433.906423,856
Казеин200,00200,00
Захароза32,5832,58
Соево масло20.0020.00
Хидр. Растително масло213,33213,33
Фибри (целулоза BW 200)50,0050,00
Витаминен микс10.0010.00
L-цистин3.003.00
Холин битартрат2.502.50
t-BHQ0,0140,014
MOS-10.50
Течащи агентиДобавеноДобавено
Изчислени стойности% грама% kcal% грама% kcal
Въглехидрати45.939.445.939.4
Протеин18,015.518,015.5
Дебел23.345.123.345.1
Фибри5.0-5.0-
Пепел2.8-2.8-
Влага 2), съдържанието на костни минерали (BMC - грамове) и площ (cm 2) също са получени за подмножество мишки (12/група) в изходното ниво (на възраст 8 седмици) и в края на проучването (на възраст 20 седмици) . BMD, BMC и площта са анализирани с помощта на софтуера PIXImus версия 1.45. В края на проучването труповете на животни бяха дисектирани и отделни мастни подложки (ингвинална бяла мастна тъкан - IWAT, дорзална подкожна - SWAT, гонада - GWAT, ретроперитонеална - RWAT, мезентериална - MWAT и интерскапуларна кафява мастна тъкан - IBAT) бяха измерени за мокро тегло с точност до 0,001 грама. Всички процедури бяха извършени в съответствие с Институционалния комитет за грижи и употреба на животните в UAB.

Статистика

Данните бяха анализирани със статистически софтуер SAS 9.1 (SAS Institute, Cary, NC, USA). Приемът на храна, телесното тегло, мастната маса, чистата маса и% мазнини се анализират с група чрез дисперсионно-аналитичен анализ (ANOVA). За многократно сравнение на телесното тегло и приема на храна е използвана пост-хок корекция на Bonferroni. Груповите разлики между CON и MOS за общия прием на храна, крайното телесно тегло, крайния състав на тялото, BMD, BMC, теглото на костите и теглото на мастните накладки бяха определени чрез t-тест на Student. Резултатите се считат за значими, когато p≤0,05 (двустранен).

Резултати

Прием на храна и телесно тегло

ефектът

Прием на храна и телесно тегло. А) Седмичен прием на храна (грам/мишка) по групи (CON: n = 24; MOS: n = 24) по време на 12-седмичното проучване с вложка, показваща общия прием на храна (грам/мишка) по групи (средно ± sd). Б) Телесно тегло (грамове/мишка) по групи (CON: n = 24; MOS: n = 24) по време на 12-седмичното проучване. * означава значимост при p Фиг. 2.A. & B. ). По същия начин изчисленият процент мазнини не се различава значително между 2-те групи (фиг. 2.C.) Няма значителни разлики между CON и MOS групите за тегло на разсечени мазнини, висцерална мазнина (GWAT + RWAT + MWAT: p = 0,566 ) или обща маса на мастната тъкан (p = 0,667; фиг. 2.D.). Костната минерална плътност, съдържанието и площта на костните минерали също не се различават значително между групите (CON срещу MOS (средно ± sd), р-стойност: BMD = 0,0431 ± 0,0018 срещу 0,0439 ± 0,0014, p = 0,26; BMC = 0,348 ± 0,032 срещу 0,354 ± 0,017, p = 0,57; Площ = 8,10 ± 0,52 срещу 8,08 ± 0,20, p = 0,90).

Състав на тялото и индивидуална маса на депата. A) Чиста маса (в грамове) (p-стойност: wk 3 = 0,17, wk 6 = 0,59, wk 9 = 0,73, wk 12 = 0,70) B) мастна маса (в грамове) (p-стойност: wk 3 = 0,81, wk 6 = 0,63, wk 9 = 0,85, wk 12 = 0,69) и C) процент мазнини (мастна маса/телесно тегло) по групи (CON: n = 24; MOS: n = 24), измерени чрез QMR на всеки 3 седмици до завършване на изследването (средно ± sd). Г) Дисектирано влажно тегло (средно ± sd) на мастните депа (IWAT = ингвинална бяла мастна тъкан, SWAT = подкожна WAT, GWAT = гонадална WAT, RWAT = ретроперитонеална WAT, MWAT = мезентериална WAT, IBAT = интерскапуларна кафява мастна тъкан) по групи (CON: n = 24; MOS: n = 24) (IWAT: p = 0.945; SWAT: p = 0.670; GWAT: p = 0.483; RWAT: p = 0.666; MWAT: p = 0.722; IBAT: p = 0.713).

Дискусия

Друг контрастен момент се отнася до използваните мишки. Това проучване използва мъжки щам C57Bl/6J, за разлика от ICR женски мишки, за които вече е съобщено (20), повишавайки възможността разликите в пола или щама да допринесат за разликата в резултатите. Въпреки това, мишките C57Bl/6J обикновено се използват за индуцирани от диета състояния на затлъстяване, както и CR проучвания, и трябва да служат като полезен модел за този тип анализ.

По-специално, по-ранно проучване използва диета с по-високо съдържание на мазнини (63% от калориите от мазнини), за която не се съобщава, че съдържа фибри (20), в сравнение с нормалния процент фибри (5 тегловни%), включен в диетата на гризачи. За разлика от това, допълнителните 1% MOS добавки в това проучване осигуряват относително увеличение на фибрите само с 20% (от 5 g/100 g диета на 6 g/100 g). Това, в комбинация с по-ниско съдържание на мазнини в настоящото проучване (45% срещу 63%), може да намали всички основни ефекти на фибрите, наблюдавани по-рано. Представените тук резултати обаче трябва да са подходящи за по-„нормалните“ диети, които съдържат поне известно количество фибри.

Разпределението на храна от 95% AL е избрано, за да се намали променливостта на стойностите на приема на храна между животни и между групи, за да се оцени по-добре влиянието на MOS добавки при липса на объркващи разлики в количествата на приема на храна (12). Това беше от особен интерес при оценката на бъдещото използване на MOS като CR миметик. Въпреки че увеличеният прием на храна не би бил измерим с тази парадигма за хранене, предишни изследвания съобщават за значително намалено телесно тегло и телесни мазнини, въпреки по-големия прием на храна с MOS добавки (20). Следователно, всеки потенциален ефект върху телесното тегло или намаляването на телесните мазнини ще бъде по-голям, когато не се разрешава повишен прием на храна. В допълнение, множество мишки, както в групите CON, така и в MOS, не консумират напълно своите ежедневни разпределения по време на напредването на проучването, което предполага, че компенсаторното хранене не е повишено с MOS добавки или стимулирано с напредване на възрастта и увеличаване на телесното тегло.

Въпреки липсата на значителна разлика в телесното тегло (фиг. 1.Б.), се предлага MOS да намали натрупването на телесни мазнини, което може да бъде компенсирано от увеличаване на чистата маса (20). Въпреки това, телесният състав се измерва на всеки три седмици по време на проучването и не се наблюдават значителни разлики при MOS добавки (Фиг. 2). Съобщава се също, че добавките с MOS селективно намаляват висцералните мастни депа (18, 21, 22). За да се отговори на потенциала, че висцералните мастни депа са намалени, докато другите депа се увеличават, което води до никаква разлика в телесното тегло или общата телесна мазнина, отделните подложки на мазнини се дисектират и се измерват мокри тегла. Няма значителни разлики в индивидуалното, висцералното или общото тегло на мазнините (фиг. 2.D.), отхвърляйки възможността, че добавките с MOS са променили селективно натрупването на мазнини в това проучване. В допълнение към слабите и мазнините не се наблюдават значителни разлики в количеството или плътността на костите между групите. Въпреки че е доказано, че други видове несмилаеми олигозахариди увеличават абсорбцията на минерали и насърчават производството на кости (32, 34), MOS, използван в настоящото проучване, не.

По време на проучването изглежда, че мишките понасят добавката към MOS, като получават сходни количества телесно тегло като контролната група, без да се наблюдават нежелани събития. Липсата на каквото и да е намаляване на телесното тегло, телесните мазнини или висцералните мазнини предизвиква потенциалното използване на MOS като CR миметик или подобрител на телесния състав.

Допълнителен материал

Доп. Материал

Благодарности

Благодарим на д-р Xingsheng Li за съдействието при придобиването на MOS, д-р Дейвид Г. Причард за помощта при анализ на газова хроматография, д-р Мария С. Джонсън за помощта при измерванията на телесния състав и д-р Richard Weindruch за научни съвети. Това изследване беше подкрепено отчасти от безвъзмездните средства на NIH P50AT00477, P30DK56336, P60DK079626 и T32DK062710. Мненията, изразени тук, са на авторите, а не непременно на NIH или друга организация, с която авторите са свързани.

Бележки под линия

Декларации за оповестяване:

Д-р Алисън е получил безвъзмездни средства, консултантски такси и дарения от множество организации с нестопанска цел и с нестопанска цел с интереси в затлъстяването, включително хранителни компании, които имат интереси във влакната и MOS.