Ватару Аой

1 Лаборатория по здравни науки, Висше училище за науки за живота и околната среда, Префектурен университет в Киото, Киото, 606-8522 Япония

Казуя Такеда

2 Лаборатория по хранителни науки, Висше училище за науки за живота и околната среда, Префектура на университета в Киото, Киото, 606-8522 Япония

Азуса Сасаки

2 Лаборатория по хранителни науки, Висше училище за науки за живота и околната среда, Префектура на университета в Киото, Киото, 606-8522 Япония

Юки Хасегава

2 Лаборатория по хранителни науки, Висше училище за науки за живота и околната среда, Префектура на университета в Киото, Киото, 606-8522 Япония

Ясуши Накамура

2 Лаборатория по хранителни науки, Висше училище за науки за живота и околната среда, Префектура на университета в Киото, Киото, 606-8522 Япония

Юн Йънг Парк

2 Лаборатория по хранителни науки, Висше училище за науки за живота и околната среда, Префектура на университета в Киото, Киото, 606-8522 Япония

Кенджи Сато

3 Отдел за приложни биологични науки, Висше училище по земеделие, Университет Киото, Киото, 606-8502 Япония

Масайо Иваса

1 Лаборатория по здравни науки, Висше училище за науки за живота и околната среда, Префектурен университет Киото, Киото, 606-8522 Япония

Айри Накаяма

1 Лаборатория по здравни науки, Висше училище за науки за живота и околната среда, Префектурен университет Киото, Киото, 606-8522 Япония

Мизуки Минамикава

4 Лаборатория по наука за храненето, Висше училище за науки за живота и околната среда, Префектурният университет на Киото, Киото, 606-8522 Япония

Юкико Кобаяши

4 Лаборатория по наука за храненето, Висше училище за науки за живота и околната среда, Префектурният университет на Киото, Киото, 606-8522 Япония

Коджи Широта

5 Отдел за градинарство, Префектура на Киото, Център за земеделие, горско стопанство и риболов, Камеока, 621-0806 Япония

Noboru Suetome

5 Отдел по градинарство, Префектурен район на Киото Център за земеделие, горско стопанство и рибарство, Камеока, 621-0806 Япония

Резюме

Предназначение

Изследвахме ефекта на Кацура-ури (японски пъпеш за ецване; Cucumis melo var. Conomon) върху енергийния метаболизъм по време на упражнения при изследвания върху хора и животни.

Методи

Осем здрави мъже (средна възраст, 21,4 ± 0,7 години) участваха в едно-сляпо, кръстосано проучване. Тридесет минути след поглъщането на напитката Katsura-uri или напитката плацебо, те тренираха на велоергометър при 40% максимален сърдечен ритъм за 30 минути. По време на тренировка беше извършен анализ на дихателните газове, за да се изследва консумацията на кислород и използването на субстрата. Биохимичните параметри на кръвта бяха оценени по време на тренировка. В проучването върху животни, ефектът на метилтиоцетна киселина (MTA), компонент, получен от Katsura-uri, е изследван при мишки. Непосредствено след бягане с 25 m/min в продължение на 30 минути бяха измерени биохимични параметри в мускула на задния крайник и кръв на мишки.

Резултати

Консумацията на кислород по време на тренировка е по-висока в състоянието на Katsura-uri (19,8 ± 3,5 ml/kg/min), отколкото при плацебо (18,6 ± 3,0 ml/kg/min) (P 2 = 0,86) в сравнение с условието на плацебо (R 2 = 0,47). Намаляването на междумускулното рН и повишаването на лактата в кръвта след тренировка са предотвратени чрез добавяне на MTA (250 ppm) със значителни разлики в групата, добавена с MTA в сравнение с контролната група.

Заключения

Тези резултати предполагат, че поглъщането на Katsura-uri и/или MTA подобрява метаболизма на глюкозата и подкисляването в скелетните мускули по време на упражнения при изследвания върху хора и животни.

Заден план

Kyo-yasai е общ термин за наследствени зеленчуци в Киото (Япония), които са запазени като семена и са отгледани чрез традиционни методи на отглеждане, а някои Kyo-yasai имат много уникални съединения, които не присъстват в конвенционалните зеленчуци. Katsura-uri (японски пъпеш за ецване; Cucumis melo var. Conomon), един от Kyo-yasai има уникалното свойство на силен аромат, подобен на мускус (Nakamura et al. 2008); някои съединения, отговорни за аромата, допринасят за ефекта му върху определени физиологични функции (антимутагенни, индукция на диференциация в раковите клетки и антиоксидантни ефекти), които обикновено не се влияят от средно узрелия Katsura-uri или неговия конвенционален аналог (Nakamura et al. 2010). Преди това идентифицирахме 6 типични ароматни съставки на Katsura-uri, включително етилов естер на метилтиоцетна киселина (MTAE) (Nakamura et al. 2010), който се хидролизира в киселина до метилтиоцетна киселина (MTA) в стомаха. Все още обаче не е докладвано проучване на енергийния метаболизъм на поглъщане на цели плодове Katsura-uri и MTAE/MTA.

Резултати

Непряко метаболитно представяне при хората

ефектът

Ефектът от приема на напитка Katsura-uri върху консумацията на кислород (а) и дихателен коефициент (б) и корелацията между окисляването на въглехидратите и концентрацията на лактат в кръвта (° С) при хората. Непрекъснатата линия показва плацебо, а пунктираната линия показва Katsura-uri. Стойностите са представени като средната стойност ± SD. * P # P 2 = 0,86) в сравнение със състоянието на плацебо (R 2 = 0,47) (фиг. 1 в).

Биохимични показатели на кръвта при хората

Киселинна хидролиза от MTAE до MTA в изкуствен стомашен сок. Неизпълнен кръг Остатъчен MTAE, запълнен кръг MTA образуван, отворен квадрат общо количество MTAE и MTA. Пунктирана линия изразява 50% от концентрацията на MTAE от първоначалната концентрация при 0 h (7.45 mM). MTA метилтиоцетна киселина, MTAE метилтиоцетна киселина етилов естер.

Кръвни параметри при мишки

маса 1

Параметри на метаболизма в кръвта при мишки

Заседнало упражнениеControlMTA-25MTA-250
Кръвна глюкоза (mg/dL)6,6 ± 0,77,8 ± 1,47,5 ± 2,06,7 ± 1,0
Плазма NEFA (mM)880 ± 281916 ± 360883 ± 529889 ± 268
Амоняк в кръвта (μM)110 ± 43135 ± 37125 ± 68107 ± 33
Кръвен лактат (mM) - 3,2 ± 1,22,5 ± 0,72,1 ± 0,3 #

Стойностите са представени като средна стойност ± SD. Контрол, упражнение група администрирана вода.

MTA-25 упражняваща група, получаваща 25 ppm MTA добавки, MTA-250 упражняваща група, приемаща 250 ppm MTA добавки, MTA метилтиоцетна киселина.

Ефектът на MTA върху междумускулното рН при мишки. Контролирайте контролно администрирана тренировъчна група, MTA-25 25 ppm Управлявана от MTA упражняваща група, MTA-250 250 ppm Управлявана група от MTA, MTA, метилтиоцетна киселина. Стойностите са представени като средната стойност ± SD. * Р 2). Сукцинат дехидрогеназата (SDH), ензим от цикъла на Кребс, показва тенденция към увеличаване с MTA по дозозависим начин. Както карнитин палмитоилтрансферазата Ι (CPTI), ограничаващ скоростта ензим на навлизане на мастна киселина в митохондриите, така и пируват дехидрогеназата (PDH), ензим, който свързва пътя на гликолизата с цикъла на Кребс, са непроменени нито при упражнения, нито при добавяне на MTA (Таблица 2).

Таблица 2

Мускулни метаболитни параметри при мишки

Заседнало упражнениеControlMTA-25MTA-250
Съдържание на гликоген (μg/g)40,0 ± 11,033,7 ± 7,529,9 ± 11,326,4 ± 7,8 *
CPTI активност (nmol/mg протеини)4,9 ± 1,05,2 ± 0,94,9 ± 1,35,4 ± 0,9
SDH активност (μmol/mg прот.)27,4 ± 15,221,3 ± 14,927,9 ± 13,429,4 ± 23,2
PDH активност (OD промяна/15 минути)0,067 ± 0,0260,078 ± 0,0030,068 ± 0,0240,066 ± 0,035

Стойностите са представени като средна стойност ± SD.

Контролна упражняваща група, администрирана вода, MTA-25 упражняваща група, приемаща 25 ppm MTA добавки, MTA-250 упражняваща група, приемаща 250 ppm MTA добавки, MTA метилтиоцетна киселина, CPTI карнитин палмитоилтрансфераза Ι, SDH сукцинат дехидрогеназа, PDH пируват дехидрогеназа.

* P 2) са наети като участници в едно-сляпо, кръстосано проучване, което е одобрено от комисията по етика на Префектурния университет в Киото (№ 45). Всички субекти предоставиха писмено информирано съгласие. Нито един субект няма текущо или предишно хронично заболяване или анамнеза за тютюнопушене и понастоящем никой не използва лекарства. Освен това никой субект не е бил привикнат към редовен режим на упражнения.

Пробна напитка

Човешки експеримент

Субектите бяха помолени да постит, с изключение на консумацията на вода, от 22:00 през нощта преди експеримента. В експерименталния ден всички субекти консумираха една и съща закуска (200 г ориз на пара и 170 мл супа от мисо [Asage; Nagatanien, Токио, Япония]) в 8:30, за да нормализират ефектите от хранене преди тренировка. Тридесет минути след пиене на напитката Кацура-ури или плацебо напитката в 10:00, всички участници изпълниха една сесия на колоездене в стационарно състояние за 30 минути. Работното натоварване постепенно се увеличава с 10 W на всеки 2 минути, започвайки с 50 W, докато сърдечната честота достигне прогнозираните 40% от максималната сърдечна честота, определена с помощта на формулата на Karvonen (Karvonen 1957), и това работно натоварване се поддържа до края на упражнението. Измерването на дихателните газове започва 15 минути преди тренировка и продължава до след тренировка. Нивата на кръвната глюкоза и лактата се измерват в покой и след 15 и 30 минути от началото на упражнението с помощта на обикновен кръвен тест с пръчка (Lactate Pro, Glu Test; Arkray, Kyoto, Japan). Имаше 1-седмичен период на измиване преди теста и всички участници изпълниха и двете условия на тестване.

Непряко метаболитно представяне

Консумацията на кислород за дихателни газове (VO2) и производството на въглероден диоксид (VCO2) се измерват с помощта на дихателна система за дишане (Aeromonitor AE310S; Minato, Осака, Япония). За да се намали вариацията „дъх по дъх“, тези данни се анализират, като се използва средна стойност, получена на всеки 60 s. RQ и използването на субстрата са изчислени от нивото на VO2 и VCO2, както е описано по-рано (Frayn 1983).

Експериментален дизайн на мишки

Това проучване е в съответствие с насоките на Японския съвет за грижа за животните и е одобрено от Комитета за изследване на животните към университета (M24-49). ICR мишки (на 7 седмици; Лабораторни консумативи Shimizu, Киото, Япония) бяха аклиматизирани за 1 седмица в климатизирана (22 ± 2 ° C) стая при 12-часов цикъл светлина/тъмнина (светлини от 7: От 30 до 19:30). Мишките бяха разделени на следните 4 групи с по 10 мишки във всяка група: заседнали, упражнения с контрол, упражнения с добавки от 25 ppm MTA и упражнения с добавки от 250 ppm MTA.

MTA разтворите се приготвят с вода до подходяща концентрация и се дават на мишки 30 минути преди тренировка (10 μL/g телесно тегло). Осигурена е вода за контролиране на мишките в същия обем като добавките на MTA. След пероралното приложение мишките в групите за упражнения бягаха на бягаща пътека със скорост 25 m/min в продължение на 30 минути. Веднага след тренировка се измерва междумускулно рН под анестезия и се получават и измерват кръвни концентрации на глюкоза и лактат (GluTest, LactatePro; Arkray) от вената на опашката. Гастрокнемиалните мускули и кръвта се събират чрез кардиоцентеза. Заседналите мишки са били подложени на същите процедури за събиране на кръв и мускули. Нивата на амоняк в кръвта и плазмата NEFA са измерени, като се използват съответно комплекти за анализ (Wako, Osaka, Japan).

Съдържание на гликоген в скелетните мускули

Мускулните тъкани се хомогенизират в 0,3 М хипохлорна киселина, инкубира се с амилоглюкозидаза (25 mg протеин/6 ml) и 20 mM натриев ацетат и се определя количествено с помощта на комплект за измерване на d -глюкоза (F-kit, Roche Diagnostics, Базел, Швейцария).

Ензимна активност в скелетните мускули

Ензимната активност се измерва с помощта на мускулни хомогенати. Нивата на SDH и CPTI се измерват съгласно предварително описаните протоколи (Cooperstein et al. 1950; Bieber et al. 1972). Активността на PDH се измерва с помощта на търговски набор за анализ на свързан с ензими сорбент (Abcam, Cambridge, UK) и данните се изразяват като OD промяна при 450 nm за 15 минути ензимна реакция.

Киселинна хидролиза от MTAE до MTA в изкуствен стомашен сок

Пет милиграма MTAE (Alfa Aesar, Lancashire, UK) се разтварят с 5,0 ml изкуствен стомашен сок (действителна концентрация на MTAE: 1 mg/ml или 7,45 mM). Епруветката се инкубира в продължение на 0,5–30 h при 37 ° C, аликвота от 200 μL от разтвора се изтегля през няколко времеви точки и остатъчните MTAE и MTA (Matrix Scientific, Columbia, SC, USA) се образуват в изкуствения стомашен сок. измерено чрез използване на обратнофазова HPLC-UV. Нивата на MTAE и MTA бяха измерени с помощта на HPLC модел LC-20AT с SPD-20A UV детектор (Shimadzu, Киото, Япония). Аналитична колона YMC-пакет Pro C18-RS (Ø4,6 × 150 mm) беше използвана за MTAE и MTA анализи, базирани на хроматография с обратнофазова фаза. Аликвотна част от 10 μL проба се инжектира и изократично се елуира, като се използва 18% ацетонитрил в 0.1% трифлуороацетатна подвижна фаза. Ултра абсорбцията при 230 nm се използва за откриване на MTA при 3,5 минути и MTAE при 23,5 минути.