Наука за храните и храненето

  • Пълен член
  • Цифри и данни
  • Препратки
  • Цитати
  • Метрика
  • Препечатки и разрешения
  • PDF

Резюме

Изследвахме ефектите на ферментиралия ечемичен екстракт Р (FBEP) при предразположени към инсулт спонтанно хипертонични плъхове (SHRSP). Мъжете 10-седмични SHRSP са разделени на три групи, които са били хранени: AIN-93M диета (контрол), ниска доза FBEP (4 g/kg; FBEP1) и висока доза FBEP (20 g/kg; FBEP2) в продължение на три седмици. Хипертонията беше значително подобрена чрез използването на добавки FBEP. Диетата на FBEP подобрява плазмените триглицериди, инсулиновата чувствителност, засилената плазмена каталаза и супероксиддисмутазната активност и намалява плазмените нива на 8-хидрокси-2′-деоксигуанозин. В допълнение, диетата на FBEP регулира чернодробните антиоксидантни гени и модулира нивата на Nrf2 протеин в черния дроб. Освен това еднократна перорална доза FBEP (2 g/kg телесно тегло) успя да понижи кръвното налягане при SHRSP. В заключение, нашите данни показват, че повишената експресия на чернодробните антиоксидантни гени и модулацията на Nrf2 могат да играят роля в регулирането на метаболитните заболявания при SHRSP, консумиращи FBEP диета.

пълна

Графичен резюме

Хроничното приложение на ферментирал екстракт от ечемик значително намалява систолното кръвно налягане при SHRSP.

Високото кръвно налягане (АН) или хипертонията са важен здравословен проблем, който причинява заболеваемост и смъртност в световен мащаб. 1) Хипертонията е многофакторно заболяване, за което е известно, че е свързано с аномалии в нивата на глюкозата, липидния профил и инсулиновата резистентност (IR). Един от рисковите фактори за развитие на свързани с метаболизма заболявания е нивото на АН. Всъщност намалението на BP с 5 mm Hg се приравнява на 16% намаление на свързаните с метаболизма заболявания. 2)

Нашето предишно проучване изследва ефекта на ферментиралия екстракт от ечемик (FBE) в хронични етанол хранени женски плъхове Wistar. Ние разкрихме, че FBE значително подобрява експресията на чернодробни антиоксидантни гени, което съответства на увеличаването на ензимните активности срещу оксидативен стрес и намаляването на плазмените активности на аланин аминотрансфераза и аспартат аминотрансфераза. 10) Освен това показахме, че FBE потиска остро нарастване на оксидативния стрес в отговор на индуцирано от липополизахариди възпаление, като интерлевкин (IL) -1β, IL-6 и фактор на туморна некроза-α, с 25, 34 и 35%, съответно. 11) Също така демонстрирахме полезните ефекти и безопасността на ферментиралия ечемичен екстракт подфракция P (FBEP) при лечение на хора с леко повишена серумна пикочна киселина или лека хиперурикемия чрез рандомизирано, плацебо контролирано, паралелно групово и двойно заслепено проучване. 12) По този начин целта на настоящото проучване беше да се определят ефектите на FBEP върху метаболитни параметри в животински модел на свързани с хипертония разстройства, подобни на човешката есенциална хипертония, дислипидемия и IR. SHRSP е животински модел на свързани с хипертония разстройства, подобни на човешката есенциална хипертония поради високото производство на ROS.

Материали и методи

Екстракт от ферментирал ечемик P-фракция

Екстрактът от ферментирал ечемик P-фракция (FBEP) се приготвя от странични продукти от дестилиран спирт от ечемик, както е описано в предишните ни проучвания. 12) Хранителният състав на FBEP е както следва: протеин, 39,2%; диетични фибри, 8,8%; мазнини, 0,3%; пепел, 3,7%; вода, 6,2%; и въглехидрати, 41,8%.

Експерименти с животни

В това проучване са използвани мъжки плъхове от щам SHRSP/Izumo (Japan SLC, Shizuoka, Japan). Плъховете бяха настанени в отделни клетки от неръждаема стомана в контролирана атмосфера (температура, 23 ± 2 ° C; влажност, 50 ± 10%; 12 h светло-тъмен цикъл). Животните бяха категоризирани по телесно тегло и за всяко проучване бяха използвани животни със същото телесно тегло преди прилагането на FBEP. Експерименталният дизайн на настоящото проучване е одобрен от Комитета за изследване на животните и грижи за животните от университета Тохоку (2011 dounou-38). Тази работа беше проведена в съответствие с насоките, издадени от този комитет, и законодателството на японското правителство (2005). Същият комитет наблюдава грижите и използването на плъховете, използвани в настоящото проучване.

BP измервания

Систоличният АД, диастоличният АН и сърдечните честоти бяха измерени по метода на маншета на опашката с BP метър без затопляне (MK-2000, Muromachi Kikai, Токио, Япония), както е описано по-горе. 13) Проведени са поне шест измервания на всеки плъх. Средната стойност на четири последователни отчитания на всеки параметър се разглежда като индивидуален систоличен АД, диастоличен АД и сърдечен ритъм.

Еднократна перорална доза FBEP

След едноседмичен период на аклиматизация, 15-седмичните SHRSP бяха разделени на две групи: контролната група и FBEP групата. След като плъховете гладуват в продължение на 16 h, FBEP се разтваря в дестилирана вода (FBEP група, 2 g/kg телесно тегло) и дестилирана вода (контролна група, 1 ml) се прилага перорално на SHRSP чрез стомашна сонда. Систоличният АН е измерен преди дозата и 1, 2, 4 и 6 часа след приложението.

Хронично приложение на FBEP

Аналитични процедури

Плазмените нива на общия холестерол (TC), триглицеридите (TG), HDL-холестерола, глюкозата, азота в уреята в кръвта (BUN) и албумина са измерени чрез ензимни колориметрични методи (Wako Pure Chemical Co., Osaka, Japan), според протокол на производителите. LDL-холестеролът се изчислява по формулата на Friedewald: (TC - HDL-холестерол) - (1/5 × TG). 14) Плазмените нива на инсулин са измерени с инсулин за плъх ELISA (Shibayagi Co., Gunma, Япония). Общите чернодробни липиди се определят по метода на Folch. 15) Концентрациите на TC и TG в черния дроб бяха определени със същия комплект, който беше използван за определяне на концентрациите на TC и TG в плазмата, след екстракция на чернодробни проби с метанол-хлороформ (1: 2, v/v). Общи нива на SOD в плазмата, каталаза (Cat) и нива на 8-хидрокси-2′-деоксигуанозин (8-OHdG) бяха измерени с помощта на търговски комплекти от Cayman Chemical (Ann Arbor, MI).

Тест за орален глюкозен толеранс

Тестове за перорален глюкозен толеранс (OGTT) бяха проведени на 12-седмичен SHRSP, който беше гладувал 16 часа. Кръв за измерване на глюкозата се събира от опашната вена преди и 30, 60 и 120 минути след като плъховете се хранят с глюкоза (1,8 g/kg телесно тегло) през стомашна сонда. Плазмените нива на глюкоза и инсулин се измерват, както е описано по-горе. Анализът на нарастващата площ под кривата (iAUC) на плазмената глюкоза и инсулиновия отговор се изчислява въз основа на метода Wolever и Jenkins. 16) Изчислихме IR индекс с индекса за оценка на хомеостатичния модел-инсулинова резистентност (HOMA-IR), който се определя като HOMA-IR = (ниво на инсулин на гладно (μU mL -1) × ниво на глюкоза на гладно (mmol L -1)) /22.5. 17)

Приготвяне на РНК и количествена RT-PCR

Публикувано онлайн:

Таблица 1. Олигонуклеотидни последователности, използвани за анализ на експресия на иРНК.

Western blot анализ

Ядрената фракция на черния дроб на плъхове е получена съгласно модифицирания метод Dignam. 19,20) Изолираните ядра се лизират в SDS буфер за зареждане и тяхната протеинова концентрация се измерва с реагент за протеинов анализ (Bio-Rad, Hercules, СА). Двадесет микрограма протеин се разделят на 10–20% SDS-полиакриламиден гел чрез електрофореза (Wako Pure Chemical Industries, Осака, Япония) и след това протеинът се прехвърля върху поливинилиден флуоридна мембрана (Millipore, Billerica, MA). Мембраната беше подложена на блокиране в продължение на 1 час с буфериран с Tris физиологичен разтвор с Tween 20 (10 mmol/L Tris-HCl при pH 7.4, 150 mmol/L NaCl и 0.1% Tween 20), съдържащ 5% обезмаслено изсушено мляко, и след това се инкубира с анти-Nrf2 антитяло (H-300, Santa Cruz Biotechnology, Inc., Dallas, TX). Протеиновите ленти бяха визуализирани с помощта на реагент за откриване на Immobilon Western (Millipore) и луминесцентен анализатор на изображения LAS-4000 mini (Fujifilm, Токио, Япония). Относителното ниво на експресия на всеки протеин се нормализира според количеството ламин A/C, открито от неговото антитяло (4C11, Cell Signaling Technology, Danvers, MA).

Статистически анализ

Стойностите са представени като средна стойност ± SEM. Статистическият анализ беше извършен чрез многократно измерване на еднопосочен дисперсионен анализ, последван от теста на Фишер (фиг. 2–4, таблици 2 и 3) и теста на Дънет (фиг. 5). Вероятност от стр Добавката на ферментирал ечемичен екстракт подобрява метаболитното състояние при спонтанно хипертонични плъхове, склонни към инсулт

Публикувано онлайн:

Таблица 2. Ефекти от хроничното приложение на FBEP върху физиологични и метаболитни параметри при SHRSP. а

Публикувано онлайн:

Таблица 3. Ефекти от хроничното приложение на FBEP върху нивата на експресия на иРНК в черния дроб, измерени чрез количествена RT-PCR. а

Публикувано онлайн:

Фиг. 1. Ефект на единична перорална доза FBEP (2 g/kg телесно тегло) върху систоличния BP.

Забележки: Стойностите са изразени като средна стойност ± SEM, н = 4; *стр Фиг. 1. Ефект на единична перорална доза FBEP (2 g/kg телесно тегло) върху систоличния BP.

Забележки: Стойностите са изразени като средна стойност ± SEM, н = 4; *стр Добавката на ферментирал ечемичен екстракт подобрява метаболитното състояние при спонтанно хипертонични плъхове, склонни към инсулт

Публикувано онлайн:

Фиг. 2. Ефекти от хроничното приложение на FBEP върху систоличния BP (A), диастоличния BP (B) и сърдечната честота (C).

Забележки: Стойностите са изразени като средна стойност ± SEM, н = 6; *стр Фиг. 2. Ефекти от хроничното приложение на FBEP върху систоличния BP (A), диастоличния BP (B) и сърдечната честота (C).

Забележки: Стойностите са изразени като средна стойност ± SEM, н = 6; *стр Добавката на ферментирал ечемичен екстракт подобрява метаболитното състояние при спонтанно хипертонични плъхове, склонни към инсулт

Публикувано онлайн:

Фиг. 3. Промени в плазмената глюкоза (A), iAUC глюкоза (B), плазмен инсулин (C) и iAUC инсулин (D) на базата на OGTT при плъхове.

Забележки: Стойностите са изразени като средна стойност ± SEM, н = 5–6; *стр Фиг. 3. Промени в плазмената глюкоза (A), iAUC глюкоза (B), плазмен инсулин (C) и iAUC инсулин (D) на базата на OGTT при плъхове.

Забележки: Стойностите са изразени като средна стойност ± SEM, н = 5–6; *стр Добавката на ферментирал ечемичен екстракт подобрява метаболитното състояние при спонтанно хипертонични плъхове, склонни към инсулт

Публикувано онлайн:

Фиг. 4. Ефект на FBEP върху дейностите на SOD (A) и CAT (B) и нивото на 8-OHdG (C) в плазмата на плъхове.

Забележки: Стойностите са изразени като средна стойност ± SEM, н = 5. Различните букви представляват значителни разлики (стр Фиг. 4. Ефект на FBEP върху дейностите на SOD (A) и CAT (B) и нивото на 8-OHdG (C) в плазмата на плъхове.

Забележки: Стойностите са изразени като средна стойност ± SEM, н = 5. Различните букви представляват значителни разлики (стр Добавката на ферментирал ечемичен екстракт подобрява метаболитното състояние при спонтанно хипертонични плъхове, склонни към инсулт

Публикувано онлайн:

Фиг. 5. Ефекти от прилагането на FBEP върху Nrf2 чрез Western blot анализ.

Забележки: Всяка лента беше заредена с 20 μg протеин. Данните са нормализирани с ламин A/C. Стойностите се изразяват като средна стойност ± SEM, н = 6; *стр Фиг. 5. Ефекти от приложението на FBEP върху Nrf2 чрез Western blot анализ.

Забележки: Всяка лента беше заредена с 20 μg протеин. Данните са нормализирани с ламин A/C. Стойностите се изразяват като средна стойност ± SEM, н = 6; *стр 10–12), предполагащи, че FBE може да играе ключова роля в регулирането на заболявания, свързани с начина на живот при SHRSP.

Еднократна доза FBEP при 2,0 g/kg телесно тегло понижава BP на 1, 2, 4 и 6 h след приложение (Фиг. 1). Развитието на висок BP е значително предотвратено чрез добавяне както на ниски, така и на високи дози FBEP в диетата на плъхове (фиг. 2 (A) и (B)). Инхибиторната активност на ангиотензин I-конвертиращия ензим (ACE) при FBEP може да бъде възможен фактор, отговорен за намаляването на АН на SHRSP. ACE, дипептидилкарбоксипептидаза (EC 3.4.15.1), принадлежи към класа на цинковите протеази, които играят ключова роля в регулацията на BP чрез своите действия в организма. 21) През последните години бяха широко изолирани и докладвани различни видове биоактивни пептиди, съдържащи АСЕ инхибиторни пептиди, като ферментирало мляко, подправка, подобна на соев сос, хляб, сушена солена риба и ферментирала от тофуйо соева храна. 22–25) Освен това има няколко съобщения за непептидил АСЕ инхибитори като полифенол, който се съдържа в храни като гъби, ашитаба и чесън. 26–28) FBE съдържа високо ниво на полифенол, 850 mg/100 ml. 10) FBEP проявява инхибиторна активност на ангиотензин I-конвертиращия ензим със стойност на IC50 68.3 μg/mL. Ние вярваме, че ACE-инхибиращите вещества, съдържащи се в FBEP, могат да бъдат отговорни за намаляването на BP на SHRSP при еднократно и хронично приложение.

Прекомерното генериране на ROS намалява антиоксидантните защитни механизми чрез намаляване на антиоксидантните ензими като каталаза, SOD и GPx, които допринасят за оксидативен стрес при пациенти с хипертония. 29) В настоящото проучване установихме, че групата с ниски дози FBEP диета има значително по-висока плазмена SOD и каталазна ензимна активност. Нивата на плазмения 8-OHdG, един от системните окислителни маркери, са значително намалени от групата с ниски дози FBEP, но не и от групата с високи дози FBEP. Нашите резултати съответстват на предишни проучвания, демонстриращи потенциала на антиоксидантите при лечение на състояния, свързани с оксидативен стрес. 30)

Тъй като Nrf2 действа в ДНК промоторните области като директен фактор за транскрипцията на антиоксидантните ензими, ние определихме дали FBEP влияе и върху експресията на нивата на Nrf2 протеин. Нивото на протеин в ядрения Nrf2 беше измерено и показа увеличение на нивата на ядрен протеин и в двете групи (фиг. 5) в сравнение с това в контролата. Тъй като Nrf2 играе важна роля в транскрипцията на антиоксидантните ензими, повишеното регулиране на Nrf2 протеина може да допринесе за увеличаване на експресията на SOD, CAT и GPx, което води до по-високи активности на тези ензими.

Полифенолите са чистачи на свободни радикали и могат да намалят усложненията на диабета. 34) Полифенолите на зеления чай, съдържащи катехини от зелен чай, дадени на плъхове Wistar, хранени с високофруктозни диети, причиняват значително намаляване на нивата на кръвната захар и инсулина. 35) В настоящото проучване групата с ниски дози FBEP показва значително намаляване на плазмените нива на глюкоза и инсулин в сравнение с контролната група. Освен това индексите HOMA-IR на групата с ниски дози FBEP са значително по-ниски от контролната група. Следователно, резултатите от нашето проучване ясно показват, че FBEP може да подобри инсулиновата чувствителност при SHRSP.

В това проучване ниските дози и високите дози FBEP показват сходна тенденция към намаляване на нивото на инсулин в плазмата (Таблица 2) и към повишаване на ензимната активност на SOD и каталаза (Фиг. 4), въпреки че значителна разлика е установена само при ниска доза FBEP . Нашето предишно проучване показа, че индексите на оксидативен стрес са значително намалени при мишки, хранени с 5% FBEP диета в продължение на три месеца. 36) В друг експеримент, прилагането на FBEP (2 или 4 g/kg телесно тегло) повишава отделянето на пикочна киселина с урината в индуциран от аденин уринен модел на хиперурикемия по зависим от дозата начин. 12) Следователно, ние предлагаме, че оптималната доза FBEP може да варира сред експерименталните модели на заболяването.

В обобщение, нашите резултати показаха, че еднократното перорално и хронично приложение на FBEP е ефективно за подобряване на АН. Освен това е възможно да се заключи, че прилагането на FBEP е било достатъчно за модулиране на протеина Nrf2, което е допринесло за повишаване на активността на антиоксидантните ензими и е подобрило защитното състояние срещу оксидативен стрес. Следователно, резултатите от това проучване предполагат, че добавките с FBEP могат да бъдат потенциално лечение срещу оксидативен стрес при пациенти с метаболитен синдром.

Принос на автора

Всички автори носят отговорност за съдържанието на ръкописа. Ardiansyah извърши по-голямата част от аналитичната работа, проектира експеримента и написа ръкописа. Puspo E. Giriwono, Kazuki Oguchi, Kazuma Ueda и Shoko Sato допринесоха за анализа на Western blot. Хидеки Хоказоно, Казуюки Хиваташи, Саори Такахаши и Мичио Комай са участвали в експериментите и обсъждането на експерименталните резултати. Хитоши Ширакава допринесе за надзора и изготвянето на ръкописа и за проектирането на някои от експериментите.

Декларация за оповестяване

Авторите не съобщават за потенциален конфликт на интереси.

a Ef-1, еукариотен фактор на удължаване-1α1; Котка, каталаза; Gpx1, глутатион пероксидаза 1; Gsr, глутатион редуктаза; Sod1, цитозолна супероксидна дисмутаза 1; Prdx2, пероксиредоксин 2; Hmox1, хем оксигеназа 1; Nox1, NADPH-оксидаза; Nrf2, свързан с NF-E2 фактор-2; Pparα, активиран от пероксизомен пролифератор рецептор α; Srebf1, стерол регулаторен елемент, свързващ транскрипционен фактор 1; Fasn, синтаза на мастни киселини; Cyp7a1, цитохром Р450, семейство 7, подсемейство а, полипептид 1; G6pc, глюкоза-6-фосфатаза, каталитична субединица; Pck1, фосфоенолпируват карбоксикиназа 1.

FBEP1 (диета 4 g/kg); FBEP2 (диета 20 g/kg); стойностите са средни стойности ± SEM, н = 5–6.

b Съотношение на крайното наддаване на телесно тегло (грамове) на грам диета, консумирана през експерименталния период.

c Хомеостатична оценка - индекс на инсулинова резистентност (HOMA-IR).