Подобни теми на научна статия във ветеринарната наука, автор на научна статия - Gowri Kanagasabapathy, Umah Rani Kuppusamy, Sri Nurestri Abd Malek, Mahmood Ameen Abdulla, Kek-Heng Chua, et al.
Академична изследователска работа на тема „Богатите на глюкан полизахариди от Pleurotus sajor-caju (Fr.) Singer предотвратява непоносимостта към глюкоза, инсулиновата резистентност и възпалението при мишки C57BL/6J, хранени с диета с високо съдържание на мазнини“
Допълнителна и алтернативна медицина
Богати на глюкан полизахариди от Pleurotus sajor-caju (Fr.) Singer предотвратява непоносимост към глюкоза, инсулинова резистентност и възпаление при мишки C57BL/6J, хранени с диета с високо съдържание на мазнини
Gowri Kanagasabapathy1,3, Umah Rani Kuppusamy2,3 *, Sri Nurestri Abd Malek1,3, Mahmood Ameen Abdulla2,3, Kek-Heng Chua2,3 и Vikineswary Sabaratnam1,3
Предистория: Pleurotus sajor-caju (P. sajor-caju) е изключително полезен за профилактика на захарен диабет поради ниското съдържание на мазнини и високото разтворимо съдържание на фибри в продължение на хиляди години. Инсулиновата резистентност е ключов компонент в развитието на захарен диабет, причинен от възпаление. В това проучване имахме за цел да изследваме in vivo ефикасността на богатия на глюкан полизахарид на P. sajor-caju (GE) срещу захарен диабет и възпаление при мишки C57BL/6J, хранени с диета с високо съдържание на мазнини.
Методи: Диабетът се индуцира при мишки C57BL/6J чрез хранене с диета с високо съдържание на мазнини. Мишките бяха разпределени на случаен принцип в 7 групи (n = 6 на група). Контролните групи в това проучване са ND (за нормална диета) и HFD (за диета с високо съдържание на мазнини). Третираните групи са ND240 (за нормална диета) (240 mg/kg телесно тегло) и HFD60, HFD120 и HFD240 (за високо съдържание на мазнини), където на мишките се прилагат три дози GE (60, 120, 240 mg GE/kg bw съответно). Метформин (2 mg/kg телесно тегло) служи като положителна контрола. Тестът за глюкозен толеранс, нивата на глюкоза и инсулин бяха измерени в края на 16 седмици. Експресиите на гени за възпалителни маркери, GLUT-4 и адипонектин в мастната тъкан на мишките бяха оценени. Използвани са еднопосочни ANOVA и тестове за многократен обхват на Дънкан (DMRT) за определяне на значителните разлики между групите.
Резултати: Групите, третирани с GE, подобряват глюкозния толеранс, атенюираната хипергликемия и хиперинсулинемията при мишките чрез регулиране на адипонектина и GLUT-4 генната експресия. Мишките в групи, лекувани с GE, не развиват инсулинова резистентност. GE също регулира надолу експресията на възпалителни маркери (IL-6, TNF-a, SAA2, CRP и MCP-1) чрез затихване на ядрените транскрипционни фактори (NF-kB).
Заключение: богатият на глюкан полизахарид на P. sajor-caju може да служи като потенциално средство за предотвратяване на глюкозна непоносимост, инсулинова резистентност и възпаление.
Ключови думи: Pleurotus sajor-caju, диабет, полизахариди, мишки C57BL/6J, диета с високо съдържание на мазнини
2 Катедра по биомедицинска наука, Медицински факултет, Университет в Малая, 50603 Куала Лумпур, Малайзия
3Mushroom Research Center, University of Malaya, 50603 Куала Лумпур, Малайзия
Пълен списък с информация за автора е на разположение в края на статията
Bio Med Central
Диабетът е една от водещите незаразни болести, засягащи човечеството [1]. Смята се, че над 284 милиона души са диабетици по света и се очаква тази цифра да се удвои до 2030 г. [2]. Захарният диабет (СД) е сложно метаболитно разстройство, характеризиращо се с високо ниво на глюкоза в кръвта поради неспособността на клетките да използват глюкозата по подходящ начин. Етиологията на диабет тип 1 е абсолютният дефицит на секреция на инсулин, докато диабетът тип 2 (DM) е комбинация от резистентност към инсулиновото действие и нарушена секреция на инсулин, което представлява повече от 90% от всички случаи на диабет [3]. Диабетът може да доведе до микросъдови (слепота, бъбречна недостатъчност и невропатия) и макроваскуларни (инсулт и миокарден инфаркт) усложнения [4]. Също така се счита за важен рисков фактор за развитието на затлъстяване, хиперинсулинемия, хипертония, дислипидемия и атеросклероза [5].
Настоящото лечение на DM включва инсулин и други перорални хипогликемични лекарства като сулфанилурейни производни, бигуаниди, тиазолидиндиони и инхибитори на алфа глюкозидаза. Известно е обаче, че тези агенти имат нежелани странични ефекти като високо кръвно налягане, сухота в устата, запек, главоболие, сърдечно-съдови заболявания и затлъстяване [6]. Към днешна дата природните продукти все още играят важна роля като източници на лекарства за предотвратяване на диабет, поради което усилията за откриване на полезни кандидати за наркотици за борба с диабетните усложнения продължават неуморно [7].
Гъбите са добре известни със своите лечебни свойства и се използват в традиционната медицина от векове. Лечебните ефекти на гъбите включват антиоксидант, антивирусен, антибактериален, противогъбичен, антипаразитен, детоксикационен, имуномодулиращ, противотуморен, радикален, противовъзпалителен, сърдечно-съдов, антихиперлипидемичен или антихиперхолестеролемичен, хепатопротективен и антидиабетен [8]. Ядливите гъби се използват за поддържане на здравето и увеличаване на дълголетието от древни времена [9]. В Малайзия широко култивираната „хранителна гъбична храна“ е родът Pleurotus, често наричан „стриди гъби“. Стридите са открили, че имат определени хранителни и лечебни стойности и са най-популярни в страни като Индия, Китай и Япония. В момента Pleurotus sajor-caju се култивира по целия свят. Съдържа протеини и витамини с добро качество като B1, B2 и C и има много малко липиди или нишесте. Твърди се, че тази гъба може да намали нивото на холестерола в кръвта [10] и да предотврати хиперлипидемия и тази способност се дължи на ниското съдържание на мазнини и високото съдържание на разтворими фибри [11].
Има два различни животински модела на затлъстяване; първият тип е генетичното затлъстяване, както се наблюдава при щамове на гризачи, като плъх Zucker мазнини (fa/fa) и лептин-
дефицитна мишка със затлъстяване (lepob/lepob), която затлъстява при различни експериментални условия. Вторият тип модел на мишка за затлъстяване, C57BL/6J, отразява по-отблизо човешкото състояние, където животните развиват централно затлъстяване, хиперинсулинемия и хипергликемия в резултат на комбинация от генетични и екологични фактори като дългосрочен прием на високо съдържание на мазнини [ 12]. Следователно в това проучване щамът на мишка C57BL/6J е избран за изследване на потенциалните ефекти на богатите на глюкан полизахариди на P. sajor-caju при мишки, хранени с високо съдържание на мазнини, върху метаболитните промени, свързани с хомеостазата на глюкозата и свързаното с тях възпаление. Активността е сравнена и с метформин (широко използвано перорално антидиабетно лекарство).
Пресни плодни тела на Pleurotus sajor -caju (10 кг) са събрани от ферма за гъби в Semenyih (Местоположение - 3 ° 21'19.20 "N 101 ° 14'36.35" E), Selangor Darul Ehsan, Малайзия.
Изолиране и пречистване на богат на глюкан полизахарид от горещо воден екстракт от P. sajor-caju (GE)
Изолирането и пречистването на полизахарид се основава на метода, описан по-рано [13]. Плодовите тела на P. sajor-caju бяха събрани и измити с вода. Той беше смачкан и варен в 500 ml дестилирана вода в продължение на 8 часа. Цялата смес се държи една нощ при 4 ° С и след това се филтрира през ленена кърпа. Филтратът се центрофугира при 13000 х g в продължение на 45 минути при 4 ° С. Супернатантата се събира и се утаява в етанол (1: 5 [обем/обем]). Той се поддържа една нощ при 4 ° С и отново се центрофугира при 13000 х g в продължение на 45 минути. Утаеният материал (полизахарид) се промива с етанол четири пъти и след това се лиофилизира. Лиофилизираният материал се разтваря в 30 ml дестилирана вода и се диализира чрез диализни тръби, съставени от целулозна мембрана (Sigma-Aldrich, САЩ) срещу дестилирана вода в продължение на 4 часа. Тази процедура отстранява нискомолекулни материали. След това водният разтвор се събира от диализната торба и се суши чрез лиофилизация, за да се получи суров полизахарид (GE). Нивото на 3-глюкан в екстракта е оценено с помощта на комплект за фиглюкан (специфичен за гъби и дрожди), закупен от Meganzyme International (Ирландия).
Това проучване е проведено в съответствие с политиките и процедурите на Комитета за грижи и употреба на животните към Медицинския факултет на Университета в Малая, с позоваване на 8-мо издание: Ръководство за грижа и използване на лабораторни животни от Института на
Лабораторни изследвания върху животни, Национална академия на науките, САЩ. Одобрението за етиката на животните е получено от Комитета за грижи и употреба на животните към Медицински факултет на Университета в Малая (IACUC, UM) (Номер на одобрение: ISB/14/07/2010/GK [R]). Женски мишки C57BL/6J (ob/ob) (на 7 седмици) са закупени от BioLasco Laboratory, Тайван. Животните бяха държани в клетки от телени мрежи от неръждаема стомана в помещение, поддържано при 21 ° C и стандартно условие за 12-часов цикъл светлина/тъмнина (светлинен период: 8: 00-20: 00 час). На животните беше разрешен безплатен достъп до храна и вода, които се осигуряваха свежи всеки ден.
След една седмица на аклиматизация, мишките бяха разпределени произволно (въз основа на теглото) в седем групи (n = 6/група). Таблица 1 показва вида на диетата и концентрацията на GE, прилагана за всяка група. Контролните групи в това проучване са ND (за нормална диета) и HFD (за диета с високо съдържание на мазнини), където мишките се администрират с дестилирана вода. Третираните групи са ND240 (за нормална диета) и HFD60, HFD120 и HFD240 (за високо съдържание на мазнини), където на мишките се прилагат различни дози GE и метформин служи като положителен контрол. Съставът на мазнините при нормална диета е 5% от общата енергия, докато при диетата с високо съдържание на мазнини е 45 или 60% от мазнините. GE се прилага три пъти седмично по епигастриален път с помощта на игла за хранене (размер 20) на групи ND240, HFD60, HFD120 и HFD240 в продължение на 16 седмици. След 7 седмици хранене с 45% мазнини (TestDiet®, САЩ), диетата на животните беше заместена с 60% мазнини (TestDiet®, САЩ) за групи HFD, HFD60, HFD120, HFD240 и HFDMET, докато за групи ND и ND240 диетата не се променя по време на експеримента.
Тест за орална толерантност към глюкоза (OGTT)
В края на 16 седмици се провежда орален глюкозен тест върху мишките, след като се подлага на гладно за една нощ. Кръвни проби бяха получени от разрез във вената на опашката на мишките и нивата на кръвната глюкоза бяха определени с помощта на ACCU-CHEK® глюкометър и ACCU-CHEK®
Тест ленти с предимство. Първо се измерват нивата на кръвната захар на гладно. След това GE се прилага на мишките по епигастриален път с помощта на игла за хранене и нивата на кръвната глюкоза се измерват отново. Глюкоза (2 g/kg телесно тегло) също се прилага на мишките по епигастриален път. И накрая, нивата на кръвната глюкоза се измерват на всеки 30 минути в продължение на 2 часа (30, 60, 90 и 120 минути). Според протокола на комплекта и Lee et al., [14] мишки с ниво на глюкоза в кръвта на гладно от 7,8 mmol/L (200 mg/dL) и по-горе се считат за хипергликемични мишки, като междувременно мишките с кръвна захар на гладно под 3,9 mmol/L (70 mg/dL) е категоризиран като хипогликемичен.
Вземане на проби и аналитични методи
В края на 16 седмици мишките се упояват с етер след задържане на храна в продължение на 12 часа и се жертват чрез обезкървяване на аортата. Кръвни проби бяха събрани в стъклени серумни епруветки SST ™ със златно затваряне BD Hemogard ™ (BD Vacutainer®, САЩ). Серумните проби се разделят след центрофугиране при 2400 х g за 15 минути. Пробите се съхраняват при -80 ° С за оценка на нивото на инсулин. Мастните тъкани се отстраняват и съхраняват в разтвор на RNAlater® (Applied Biosystems, САЩ) и се охлаждат при 4 ° C през нощта, преди да се съхраняват пробите при -80 ° C за екстракция на РНК.
Тест за инсулинова чувствителност
Анализът за инсулинова чувствителност е направен с помощта на комплект за имуноанализ на плъхов инсулин (SPI-BIO Bertin pharma, Франция). Анализът се основава на съревнованието между немаркиран инсулин от плъх и ацетилхолинестераза (AChE), свързан с инсулин от плъхове (индикатор) за ограничени специфични сайтове с антисерумен инсулин срещу плъхове на морско свинче. Абсорбцията беше отчетена при 410 nm с помощта на четец за микроплаки (Bio-Tek Instruments Inc, САЩ). Инсулин от плъх с известни концентрации (0,08 до 10 ng/ml) беше използван като стандарт за оценка на концентрацията на инсулин и резултатите бяха изразени като ng/ml.
Индексът на инсулинова резистентност се изчислява чрез оценката на модела на хомеостазата (HOMA) и е
Таблица 1 Вид диета и концентрация на GE, прилагани за всяка група
Вид диета Групи Лечение
Нормална диета ND Нормална диета само + дестилирана H2O
ND240 Normaldiet + 240 mg/kg телесно тегло GE
HFD Само диета с високо съдържание на мазнини + дестилирана H2O
HFD60 Диета с високо съдържание на мазнини + 60 mg/kg телесно тегло GE
Диета с високо съдържание на мазнини HFD120 Диета с високо съдържание на мазнини + 120 mg/kg телесно тегло на GE
HFD240 Диета с високо съдържание на мазнини + 240 mg/kg телесно тегло GE
HFDMET Диета с високо съдържание на мазнини + 2 mg/kg телесно тегло метформин (антидиабетно лекарство)
изчислено чрез използване на връзката между нивата на кръвната глюкоза и инсулина съгласно следната формула [15]:
Инсулин (uUI/L) x кръвна глюкоза (mmol/L)
Изследвания на генната експресия с използване в реално време - RT-PCR
Данните са показани като средна стойност ± SD на трикратни анализи. Еднопосочен дисперсионен анализ е използван за определяне на значителните разлики между групите. Статистическата значимост беше приета при p HFD240> ND> HFD120> HFDMET> HFD60> HFD.
Ефекти на GE върху кръвната глюкоза, серумните нива на инсулин и индекса на инсулинова резистентност
Системното възпаление е признато за ключова връзка между инсулиновата резистентност и диабета [18]. Инсулиновата резистентност се характеризира с повишена експресия на провъзпалителни цитокини, инфилтрация на макрофаги в бяла мастна тъкан и нарушен отговор на инсулин в основните инсулинови целеви тъкани.
Фигура 2 (a-c) показва ефекта на GE и метформин върху нивата на кръвната глюкоза, серумната концентрация на инсулин и стойността на HOMA-IR при мишки, хранени с високомаслена диета или нормална диета. Глюкозата на гладно в низходящ ред беше HFD> HFD60> HFDMET> HFD> ND> HFD120> HFD240> ND240. Умерена, но значителна хипергликемия се развива в групата с HFD. Известно е, че тежка хипергликемия и хиперинсулинемия при мишки C57BL/6J се развиват само след 24 седмици хранене с диета с високо съдържание на мазнини [19]. Администрирани от GE мишки (HFD120 и HFD240) показват значително по-ниски нива на кръвната захар на гладно в сравнение с мишките от групата с HFD. Независимо от това, не са наблюдавани значителни разлики в нормалните диетични групи (ND и ND240). Нивото на серумния инсулин е значително повишено в групата с HFD и е с 88,8% по-високо от групата с ND, което показва хиперинсули-немия. Въпреки това, GE лекува групи и метформин
Таблица 2 Изследвани гени
Име на гена и съкращение
Адипонектин Глюкозен транспортер (GLUT-4) Ретинолвързващ протеин 4 (RBP-4) Ядрен фактор KB (NF-kB) Туморен фактор некроза-a (TNF-a) Серумен амилоид A 2 (SAA-2) Интерлевкин 6 (IL-6 )
Моноцитен хемоаттрактант протеин- '(MCP-1) С-реактивни протеини (CRP)