Субекти

Резюме

Затлъстяването е най-разпространеното заболяване в света, което представлява сериозен риск за различни хронични заболявания. Понастоящем обаче няма терапевтични средства, които намаляват телесното тегло, без да причиняват сериозни странични ефекти. За да предотвратим и/или лекуваме затлъстяването и свързаните с него заболявания чрез нутрацевтичен подход, ние създадохме обогатен с ресвератрол трансгенен ориз, натрупващ 1,4 μg/g ресвератрол в зърното си, DJ-526. Храненето на мишки с обогатен с ресвератрол ориз DJ-526 показа отличен ефект против затлъстяване с намаляване на телесното тегло и обема на коремните мазнини в сравнение с контрола съответно с 20,0% и 31,3%. Също така, консумацията на обогатен с ресвератрол ориз DJ526 значително подобрява липидните профили в кръвта и нивата на глюкозата в експериментите с животни. Нашият обогатен с ресвератрол ориз DJ-526 ориз може да осигури както безопасен, така и удобен начин за хора със затлъстяване и свързани заболявания, без значителна промяна в начина на живот или нежелани странични ефекти от лекарства.

Въведение

Ресвератролът (3,5,4′-трихидрокси-транс-стилбен) е добре известен със своята функция за понижаване на липидите, както и с ефект на ограничаване на калориите, предлагайки се като една от най-добрите съставки против затлъстяване 8,9,10, 11. За да се генерира по-ефективен и удобен начин за диетична консумация на ресвератрол, различен от червеното вино, едно от основните изследователски усилия в науката за растенията е създаването на трансгенни зърнени растения, които натрупват ресвератрол в зърната си 12,13. Ресвератролът обаче е открит само при ниски нива в листата и стъблата, с изключение на предишната ни работа 14. По-рано създадохме обогатен с ресвератрол ориз чрез прехвърляне на гена за биосинтез на ресвератрол, стилбен синтаза (STS) към ориз Dongjin чрез подхода за валидиране на израза 15. Сред 398 малки растения T1, една линия от обогатени с ресвератрол оризови растения, DJ-526, показа отличните селскостопански характеристики, както и натрупването на голямо количество ресвератрол в зърното си.

Родителско растение от обогатен с ресвератрол ориз DJ-526, Oryza sativa японски сорт ориз Dongjin, разработен от Администрацията за развитие на селските райони на Корея, има характеристики, съдържащи зърна, богати на фибри и полифеноли с активност против затлъстяване 14. По този начин, обогатеният с ресвератрол ориз DJ-526, натрупващ голямо количество ресвератрол в зърната си в допълнение към фибрите и полифенолите, може да бъде идеален хранителен препарат за лечение на затлъстяване и свързаните с него заболявания. Целта на това изследване беше да се изследва дали обогатеният с ресвератрол ориз DJ-526 е ефективен при затлъстяване и свързаните с него заболявания чрез синергична комбинация от вроденото свойство против затлъстяване на ориз Dongjin и понижаващото липидите свойство на трансгенния ресвератрол. Нашите експерименти с животни показаха, че обогатеният с ресвератрол ориз DJ-526 има силни ефекти срещу затлъстяването и значително подобрява всички аспекти на свързаните със затлъстяването заболявания, което предполага потенциала му като нутрицевтик против затлъстяване.

Резултати

Зърната на обогатен с ресвератрол ориз DJ-526 съдържат голямо количество ресвератрол

затлъстяване

Идентифициране на ресвератрол и пицеид в зърната от див тип Dongjin и обогатен с ресвератрол ориз DJ-526 чрез HPLC.

(а) HPLC профил на стандартна смес от пицеид и ресвератрол. (b) HPLC профил на зърната от див тип Dongjin. (в) HPLC профил на зърната на обогатен с ресвератрол ориз DJ-526. Стрелките показват пицеид (Р) и ресвератрол (R), които съответстват на всеки стандарт.

Оризът обогатен с ресвератрол ориз DJ-526 показа отличен ефект против затлъстяване чрез намаляване на телесното тегло и обема на коремните мазнини

Ефектите на обогатения с ресвератрол ориз DJ-526 върху промените в телесното тегло и обема на коремните мазнини при мишки с индуцирано от диетата затлъстяване.

Консумацията на обогатен с ресвератрол ориз DJ-526 значително подобрява липидните профили и нивата на кръвната глюкоза с ясен ефект против затлъстяване при експерименти с животни при диета с високо съдържание на мазнини

Затлъстяването не е просто следствие от наднормено тегло, но обикновено се усложнява от диабет и хиперлипидемия. Тъй като естеството на затлъстяването, ние изследвахме ефикасността на обогатения с ресвератрол ориз DJ-526 върху заболявания, свързани със затлъстяването, чрез проследяване на промените в нивата на кръвната глюкоза, триацилглицерола, общия холестерол, HDL-холестерола, LDL-холестерола с помощта на in vivo модел на мишка. Консумацията на ориз Dongjin води до някои подобрения в липидния профил и нивата на кръвната глюкоза в сравнение с контрола, както се очаква от неговата ендогенна природа. По-важното е, че консумацията на обогатен с ресвератрол ориз DJ-526 значително подобри липидните профили, както и кръвната глюкоза. Консумацията на обогатен с ресвератрол ориз DJ-526 понижава общия холестерол със 17,9% и LDL-холестерола с 67,3%, като същевременно увеличава HDL-холестерола с 34,2% в сравнение с контролата (Фигура 3). Също така, консумацията на обогатен с ресвератрол ориз DJ-526 понижава кръвната глюкоза с 13,9% и триацилглицерола с 49,3% в сравнение с контролата (Фигура 4).

Ефектите на обогатения с ресвератрол ориз DJ-526 върху промените в профилите на холестерола в кръвта при мишки с индуцирано от диетата затлъстяване.

Ефектите на обогатения с ресвератрол ориз DJ-526 върху промените в кръвната глюкоза и плазмения триацилглицерол при мишки с индуцирано затлъстяване затлъстяване.

Дискусия

Поради синергичния ефект на ендогенния ефект срещу затлъстяването на ориз Dongjin и понижаващия липидите ефект на ресвератрола, обогатеният с ресвератрол ориз DJ-526 има по-мощна активност срещу затлъстяване от самия ориз Dongjin, така че обогатеният с ресвератрол ориз DJ-526 може да се използва за лечение и профилактика на затлъстяването и свързаните с него заболявания. Както тежестта, така и разпространението на затлъстяването и свързаните с него заболявания, като сърдечно-съдови заболявания и диабет, наред с много други, са по-сериозни в развиващите се страни, отколкото в развитите страни. Ограничените медицински грижи в развиващите се страни правят затлъстяването и свързаните с него заболявания по-сериозен проблем в развиващите се страни, отколкото в развитите страни. Ние вярваме, че обогатеният с ресвератрол ориз DJ-526 може да бъде отлична алтернатива за лечение на затлъстяването и свързаните с него заболявания, не само в развитите страни, но и в развиващите се страни.

Накрая нашата работа дава вдъхновение за бъдещо развитие на генетично модифицирани култури. Тази работа показа, че синергичният ефект на вроденото свойство на растението гостоприемник и трансгенното свойство значително увеличава първоначалното свойство на ориз Dongjin против затлъстяване. Ние вярваме, че внимателният подбор на растение гостоприемник и трансген би довел до създаването на много интересна функционална култура за управление на много хронични заболявания.

Методи

Количествено определяне на ресвератрол и пицеид

Експерименти с животни

Шестседмични женски мишки C57BL/6 (Joongang Experimental Animal Co., Сеул, Корея) бяха закупени и аклиматизирани за 2 седмици. След това животните са били хранени с диета с високо съдържание на мазнини (HFD), съдържаща 45% калории като мазнина от свинска мас (D12451, Research Diets Inc., New Brunswick, NJ, USA) в продължение на 12 седмици. Мишки с диета, предизвикано от затлъстяване и свързани заболявания, бяха разделени на случаен принцип и хранени с HFD, модифициран HFD, при който царевицата и захарозата бяха заменени с ориз Dongjin и модифицирани HFD, при които царевицата и нишестето бяха заменени с обогатен с ресвератрол ориз DJ-526 . Приемът на храна и телесното тегло се измерват редовно и се вземат кръвни проби в определени часови точки. Глюкозата в кръвта на гладно се измерва с помощта на Accu-check Glucometer (Roche, Indianapolis, IN, USA) и се извършва анализ на липидния профил, като се използва като ензимен колориметричен метод (Asan Pharm., Yongjin, Корея). Обемът на мазнините се анализира от анестезирани мишки с висока разделителна способност in vivo микро-CT (Skyscan 1076; Skyscan, Konitech, Белгия). Общата мастна тъкан, висцералната мастна тъкан и подкожната мастна тъкан са анализирани с Micro-CT изображения на нивото на междупрешленния диск L1-L5 с помощта на софтуера CTan Ver.1.10 (Skyscan).

Всички грижи и употреба на животни се извършват стриктно в съответствие с етичните насоки от Комитета по етика на Лабораторния център за животни на Националния университет Чонбук и протоколът за изследване на животните е одобрен от институцията.

Препратки

Paul, C. et al. Епидемиологията на наднорменото тегло и затлъстяването: криза в общественото здраве или морална паника? Международна J. Епидемиол. 35, 55–60 (2006).

Ioannides-Demos, L. L., Piccenna, L. & McNeil, J. J. Фармакотерапии за затлъстяване: минали, настоящи и бъдещи терапии. J. Obes. 2011, 179674 (2011).

Adan, R. A. Механизми в основата на настоящите и бъдещите лекарства против затлъстяване. Тенденции. Невроски. 36, 133–140 (2013).

Kang, J. G. & Park, C. Y. Лекарства против затлъстяване: Преглед за техните ефекти и безопасност. Диабет Metab. J. 36, 13–25 (2012).

Luís, G. J. et al. Физическа активност, енергиен баланс и затлъстяване. Обществено здраве Nutr. 10, 1194–1199 (2007).

Shimizu, M., Kubota, M., Tanaka, T. & Moriwaki, H. Нутрацевтичен подход за предотвратяване на свързаната със затлъстяването колоректална и чернодробна карциногенеза. Международна J. Mol. Sci. 13, 579–595 (2012).

Pittler, M. H. & Ernst, E. Диетични добавки за намаляване на телесното тегло: систематичен преглед. Am. J. Clin. Nutr. 79, 529–536 (2004).

Lagouge, М. и сътр. Ресвератролът подобрява митохондриалната функция и предпазва от метаболитни заболявания чрез активиране на SIRT1 и PGC-1 алфа. Клетка 127, 1109–1122 (2006).

Baur, J. A. et al. Ресвератролът подобрява здравето и оцеляването на мишките на висококалорична диета. Nature 444, 337–342 (2006).

Rivera, L., Moron, R., Zarzuelo, A. & Galisteo, M. Дългосрочното приложение на ресвератрол намалява метаболитните нарушения и понижава кръвното налягане при плъхове със затлъстяване Zucker. Biochem. Pharmacol. 77, 1053–1063 (2009).

Zhuang, H., Kim, Y. S., Koehler, R. C. & Dore, S. Потенциален механизъм, чрез който ресвератролът, съставна част на червеното вино, защитава невроните. Ан. Н. Й. акад. Sci. 993, 276–286 (2003).

Leckband, G. & Lörz, H. Трансформация и експресия на стилбен синтазен ген на Vitis vinifera L. в ечемик и пшеница за повишена гъбична устойчивост. Теория. Приложение Genet. 96, 1004–1012 (1998).

Stark-Lorenzen, P. et al. Трансфер на ген на лозова лоза стилбел синтаза към ориз (Oryza sativa Л.). Rep. От растителни клетки, 16, 668–673 (1997).

Choi, H. et al. Сравнителен хранителен анализ за генетично модифициран ориз, Iksan483 и Milyang204 и нетрансгенни аналози. J. Корейски соц. Приложение Biol. Chem. 55, 19–26 (2012).

Baek, S. H. et al. Създаване на обогатен с ресвератрол ориз за лечение на метаболитен синдром и свързани заболявания. PLOS One 8, e579302013 (2013).

Susanne, R. H. et al. Синтез на Piceid (ресвератрол глюкозид) в трансгенни ябълкови плодове на Stilbene Synthase. J. Agric. Храна Chem. 54, 4633–4640 (2006).

Kimura, Y., Okuda, H. & Arichi, S. Ефекти на стилбените върху метаболизма на арахидоната в левкоцитите. Biochim. Biophys. Acta. 834, 275–278 (1985).

Meng, X. et al. Нива на ресвератрол и кверцетин в урината и плазмата при хора, мишки и плъхове след поглъщане на чисти съединения и гроздов сок. J. Agric. Храна Chem. 52, 935–942 (2004).

Souto, A. A. et al. Определяне на транс-концентрации на ресвератрол в бразилски червени вина чрез HPLC. J. Food Comp. Анален. 14, 441–445 (2001).

Flegal, K. M., Carroll, M. D., Ogden, C. L. & Curtin, L. R. Преобладаване и тенденции в затлъстяването сред възрастните в САЩ, 1999–2008. ДЖАМА. 303, 235–241 (2010).

Lee, J. S., Sheer, J. L., Lopez, N. & Rosenbaum, S. Покриване на лечението на затлъстяването: Държавен анализ на Medicaid и държавното застраховане. Доклади за общественото здраве 125, 596–604 (2010).

Благодарности

Тази работа беше подкрепена с безвъзмездна финансова помощ от програмата BioGreen 21 от следващо поколение, Администрацията за развитие на селските райони (No.PJ009528) и Програмата за развитие на технологиите за храни с висока добавена стойност, Министерство на земеделието, храните и селските райони (№313040-03- 1-CG000), Република Корея.

Информация за автора

Baek So-Hyeon, Chung Hea-Jong и Lee Heui-Kwan допринесоха еднакво за тази работа.

Принадлежности

Национален институт по наука за растенията, Администрация за развитие на селските райони, Чонбук, Иксан, Корея

Катедра по биомедицински науки, Медицинско училище на Националния университет в Чонбук, Чонбук, Джонджу, Корея

Hea-Jong Chung, Heui-Kwan Lee, Roshan D'Souza, Youngju Jeon & Seong-Tshool Hong

JINIS BDRD институт, JINIS Biopharmaceuticals Co., 948-9 Dunsan, Bongdong, Wanju, 565-902, Jeollabuk-do, Южна Корея

Национална академия по селскостопански науки, Администрация за развитие на селските райони, Сувон, Кьонги, Корея

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Можете също да търсите този автор в PubMed Google Scholar

Вноски

S.B., H.C., H.L., R.D. и Y.J. извършиха експериментите. Х.К., С.К. и S.H. проектира експерименти, анализира и интерпретира данните и пише ръкописа.

Етични декларации

Конкуриращи се интереси

Авторите не декларират конкуриращи се финансови интереси.

Електронен допълнителен материал

Допълнителна информация Допълнителна таблица S1

Права и разрешения

Това произведение е лицензирано под лиценз Creative Commons Attribution 3.0 Unported. За да видите копие от този лиценз, посетете http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/

Относно тази статия

Цитирайте тази статия

Baek, SH, Chung, HJ, Lee, HK. и др. Лечение на затлъстяване с обогатен с ресвератрол ориз DJ-526. Sci Rep 4, 3879 (2014). https://doi.org/10.1038/srep03879

Получено: 11 септември 2013 г.

Прието: 07 януари 2014 г.

Публикувано: 27 януари 2014 г.

Допълнителна информация

Сегментно специфичните ефекти на ресвератрола върху абсорбцията на дипептид от тънки черва при свинете зависят от рН на лигавицата и се дължат на различни механизми: потенциални роли на различни транспортни протеини и протеинкинази

Списание за хранителна биохимия (2020)

Екстрактът от оризов калус Iksan526 предизвиква дедиференциране на заешки ставни хондроцити чрез ERK1/2 и PI-3K/Akt Pathways

Наука за ориза (2020)

Ежедневната консумация на гроздов сок насърчава загубата на тегло, подобрява стабилността и намалява увреждането на ДНК при възрастните хора

  • Педро Канете да Коста
  • , Аманда Столценберг Блембел
  • , Мариан Фариас Воленберг
  • , Татяне Габардо
  • , Денис дос Сантос Ласерда
  • , Лучана Кнайб Гонсалвес
  • , Александър Мело
  • , Габриели Бортолато
  • , Леонардо Перейра Коста
  • , Валеска Вейга Кардосо Казали
  • , Каролайн Дани
  • , Клаудия Фуншал
  • , Адриана Далпиколи Родригес
  • & Tianbao Yang

Международен вестник за храненето (2020)

Ефект на обогатен с ресвератрол ориз върху възпаление на кожата и сърбеж в NC/Nga миши модел на атопичен дерматит

  • Мин Канг
  • , Kyohee Cho
  • , Джей Лий
  • , Лалита Субеди
  • , Силвия Юмнам
  • & Сун Ким

Международно списание за молекулярни науки (2019)

Ефект на Resveratrol Rice DJ526 върху дълголетието

  • Мд. Сайдул Ислям
  • , Ян Ян Джин
  • , Хиа-Джонг Чунг
  • , Хьон-Джин Ким
  • , So-Hyeon Baek
  • & Seong-Tshool Hong

Хранителни вещества (2019)

Коментари

Изпращайки коментар, вие се съгласявате да спазвате нашите Условия и насоки на общността. Ако откриете нещо злоупотребяващо или което не отговаря на нашите условия или насоки, моля, сигнализирайте го като неподходящо.