Сухад М Бахиджри

1 Катедра по клинична биохимия, Медицински факултет, Университет Крал Абдулазиз (KAU), Джеда, Саудитска Арабия.

2 Саудитска изследователска група за диабет, Университет Крал Абдулазиз (KAU), Джеда, Саудитска Арабия.

Лубна Алшейх

1 Катедра по клинична биохимия, Медицински факултет, Университет Крал Абдулазиз (KAU), Джеда, Саудитска Арабия.

2 Саудитска изследователска група за диабет, Университет Крал Абдулазиз (KAU), Джеда, Саудитска Арабия.

Гада Аджабноор

1 Катедра по клинична биохимия, Медицински факултет, Университет Крал Абдулазиз (KAU), Джеда, Саудитска Арабия.

2 Саудитска изследователска група за диабет, Университет Крал Абдулазиз (KAU), Джеда, Саудитска Арабия.

Ануар Борай

2 Саудитска изследователска група за диабет, Университет Крал Абдулазиз (KAU), Джеда, Саудитска Арабия.

3 Международен център за медицински изследвания на крал Абдула, Университет за здравни науки на крал Сауд бин Абдулазиз, Джеда, Саудитска Арабия.

4 Катедра по патология, Медицински град Крал Абдулазиз, Джеда, Саудитска Арабия.

Резюме

Целта беше да се изследва ефектът на хитозана върху маркерите за затлъстяване и кардиометаболитен риск при плъхове, хранени с нормална чау (NC) или диета с високо съдържание на мазнини/висок холестерол (HF/HCD). Четиридесет мъжки плъхове бяха хранени с NC или HF/HCD в продължение на 3 месеца, след което бяха разделени на 4 групи: група A, хранена с NC, група B: NC + хитозан, група C: HF/HCD и група D: HF/HCD + хитозан. Записват се приемът на храна и теглото и се измерват серумна глюкоза, липиден профил, инсулин, лептин, гама глутамил трансфераза (GGT) и фактор на туморна некроза α в началото и след 12 седмици. Изчислени са атерогенен индекс (AI), липопротеинов холестерол с ниска плътност: липопротеинов холестерол с висока плътност (LDL-C: HDL-C) и оценка на хомеостатичния модел на инсулинова резистентност (HOMA-IR). В края на проучването приемът на храна е значително увеличен в група В; средните стойности на триглицеридите, общия холестерол, LDL-C, LDL-C: HDL-C и AI са намалени в група В и група D; средният лептин е бил повишен в група А и намален в група В; и средните стойности на инсулин, HOMA-IR и GGT бяха повишени в група С. Резултатите от това проучване показват, че хитозанът подобрява липидния профил, инсулиновата чувствителност и оксидативния стрес, причинени от HF/HCD.

Въведение

Затлъстяването напоследък се счита за заболяване, което изисква лечение, в следствие на асоциирането му с повишен риск от няколко сериозни заболявания и разстройства от хроничен характер. 1 В действителност се отчита, че затлъстяването увеличава риска от преждевременна смъртност и влияе върху качеството на живот, увеличавайки значително разходите за здравни грижи. 2 За съжаление разпространението на затлъстяването нараства в световен мащаб 3 и по-специално в Саудитска Арабия. 4 За съжаление обаче има само ограничени възможности за лечение.

Материали и методи

Животни и диета

Четиридесет мъжки плъхове Wistar на възраст 3 седмици със средно първоначално телесно тегло от 31 до 42 g са закупени от звеното за животни в Центъра за медицински изследвания King Fahd (KFMRC). Животните бяха настанени в поликарбонатни клетки при 22 ± 2 ° C при 12-часов цикъл светлина-тъмнина в звеното за животни. Диетата за изследването беше изготвена и претеглена в „Отдел за изследвания на храните и храненето“ в същия център.

Уча дизайн

Изследването се състои от 2 фази, както следва:

Първа фаза

Половината от животните (n = 20) са били хранени с високо съдържание на мазнини/високо съдържание на холестерол (съдържание на мазнини: 30% -40% от енергията, направено от смесване на масло с овча мазнина от опашка 60%: 40% тегло) затлъстяване, в продължение на 3 месеца с измерване на теглото всяка седмица. Останалите плъхове (n = 20) са хранени с нормална чау (съдържание на мазнини е 11% от общата енергия).

Втора фаза

Биохимични и ендокринни измервания

Глюкозата, общият холестерол, TG и HDL-C бяха измерени с помощта на ARCHITECT c4000 Анализатор за клинична химия (Abbott, Чикаго, Илинойс, САЩ) с помощта на комплекти за анализ на Bio-Rad (Bio-Rad, Hercules, CA, USA) и LDL-C беше изчислено с помощта на уравнението на Friedewald. 34 Изчислено е съотношението LDL-C: HDL-C и атерогенният индекс (AI) 35. Нивата на инсулин, лептин и GGT се измерват, като се използват специфични за плъхове ензимно-свързани имуносорбентни комплекти за анализ (CUSABIO Company, Wuhan, Китай). Оценката на хомеостатичния модел на инсулинова резистентност (HOMA-IR) се изчислява по уравнението, както следва: Инсулин на гладно (mIU/L) × Глюкоза на гладно (mmol/L)/22,5. 36

За оценка на експресията на TNF-a, общата РНК е изолирана от цяла кръв чрез TRIzol (Life Technologies), съгласно инструкциите на производителя. След проверка на качеството и количеството на извлечените РНК от NanoDrop 2000c от Thermo Scientific (Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, USA), беше направен анализ на количествена полимеразна верижна реакция (PCR) с помощта на iTaq Universal SYBR Green One-Step Kit (Bio -Rad). Праймерите за TNF-α и β-актин като домакински ген са получени от Primerdesign, Ford на Chandler, Великобритания (Таблица 1). PCR реакциите бяха проведени с помощта на StepOnePlus PCR система в реално време от Applied Biosystems, Фостър Сити, Калифорния, САЩ. Реакцията беше настроена, както следва: 30 минути/50 ° С за обратна транскрипция, 15 минути/95 ° С PCR начален етап на активиране, 40 цикъла на денатурация за 20 секунди/95 ° С и стъпка на отгряване за 60 секунди/60 ° С. Измерването на нивата на генна експресия се извършва, като се използва средното значение на делта цикъла (ΔCT), изчислено според ендогенния контрол на β-актин.

маса 1

Генспецифични олигонуклеотидни праймери, използвани в количествена полимеразна верижна реакция.

ефект

Статистически анализ

Промени в теглото на 4-те изследвани групи (група А, хранени с NC, група В: NC + хитозан, група С: HF/HCD и група D: HF/HCD + хитозан) през втората фаза. HF/HCD показва диета с високо съдържание на мазнини/висок холестерол; NC, нормален чау.

Приемът на храна за всички групи през втората фаза е показан на (Фигура 2). Приемът на група на диета с високо съдържание на мазнини/висок холестерол (група С) е по-малък в сравнение с този на стандартна диета (група А) в началото и в края на фазата, но разликата не достига статистическа значимост (P = .093 и .314, съответно).

Прием на храна във всички групи (група A, хранена с NC, група B: NC + хитозан, група C: HF/HCD и група D: HF/HCD + хитозан) по време на втората фаза на експериментите. HF/HCD показва диета с високо съдържание на мазнини/висок холестерол; NC, нормален чау.

След добавяне на хитозан към диетата с чау, средното тегло на приема на храна в група В се увеличи значително и беше значително по-високо от това за група А (P = .015) в края на проучването. Това обаче не е отбелязано за другите 2 групи (C и D) (P = .098).

Резултати от изчислените биохимични и ендокринни променливи

Резултатите от оценените биохимични и ендокринни променливи са представени в таблици 2 и 3. 3. В началото на тази фаза няма значителни разлики между средните стойности на оценените параметри в съответните групи (A и B и C и D), с изключение на това, че средната стойност на лептина в група B е значително по-висока в сравнение с група A (P = .008).

Таблица 2

Стойности на оценените биохимични и ендокринни променливи за групи плъхове на стандартна чау диета.

Таблица 3

Стойности на оценените биохимични и ендокринни променливи за групи плъхове на диета с високо съдържание на мазнини/висок холестерол.

В края на проучването средните нива на TG, LDL-C и общия холестерол от група В (хранени с хитозан) показват значително намаляване в сравнение с началото на проучването (P = .031, .002 и .313), с изключение на средната стойност на лептина, която показва значително увеличение (P = .008)

Различни резултати от добавки с хитозан бяха получени, когато бяха изследвани средните стойности на изследваните параметри на групите, хранени с високо съдържание на мазнини/високо съдържание на холестерол (C и D). В края на проучването средните нива на TG, LDL-C и общ холестерол от група D (хитозан, хранени) (P = .001, .105). Имаше обаче значително увеличение на средните стойности на инсулин, HOMA-IR и GGT за група С в сравнение със стартовите средни стойности (Р = .003, .004 и .003, съответно).

RQ на TNF-α генна експресия

Относителното количествено определяне на експресията на гена TNF-α като средна стойност ± SD е представено на Фигура 3 за групи А и В и на Фигура 4 за групи С и D. Концентрацията на РНК за проби варира между 101,7 и 1203,3 ng/μL и съотношението 260/280 за РНК проби варира между 1,87 и 2,09. Няма значителни разлики в средните стойности на RQ на експресията на TNF-α в съответните групи (A и B и C и D) (P = .928 и .27, съответно) поради забелязаното високо стандартно отклонение на средната стойност.

Относително количествено определяне на експресията на гена TNF-α за плъхове на стандартна диета (група А, хранена с NC, група В: NC + хитозан). NC показва нормален чау, RQ, относително количествено определяне; TNF-α, фактор на туморна некроза α.

Относително количествено определяне на експресията на гена на фактор туморна некроза α за групи плъхове на диета с високо съдържание на мазнини/висок холестерол (HF/HCD) (група C: HF/HCD и група D: HF/HCD + хитозан). NC показва нормален чау, RQ, относително количествено определяне; TNF-α, фактор на туморна некроза α.

Дискусия

Проучванията изясняват ролята на мастната тъкан в развитието на инсулинова резистентност, дислипидемия, хипертония и диабет и следователно повишен сърдечно-съдов риск. 37, 38 Дебелите хора се опитват да намалят ефекта на дислипдемичния фенотип, за да намалят риска от сърдечно-съдови заболявания, като приемат лекарства, които понижават високия холестерол, TG и LDL-C. Въпреки това, поради някои вредни странични ефекти на тези лекарства, 39 интересът към използването на естествени продукти, включително хитозан, се увеличава.

В това проучване върху животни ние успешно установихме модел на диета, предизвикано от затлъстяване, като хранехме диета с високо съдържание на мазнини през първата фаза и успяхме да увеличим теглото на животните при диета, значително в сравнение с тези на стандартната диета.

Нашето проучване не беше първото. Всъщност бяха проведени много проучвания за изследване на различни ефекти от добавянето на хитозан към диетата на животните. 9, 10, 14 - 18 Въпреки това, резултатите са неубедителни най-вероятно поради разликите в дизайна на изследването, вида и количеството на използвания хитозан, както и в продължителността на проучването за добавки и различни други разлики. Например, диетичният състав на използваните диети, за който е известно, че влияе на различни прогнозни параметри, е различен. 40 Друга причина може да е разликата в микробиотата в червата на използваните животни, тъй като диетата влияе върху чревния състав на микробиотата, 41 и чревната микробиота има ефект върху абсорбцията на хранителни вещества, ангиогенезата, метаболизма на ксенобиотиците, както и върху лигавичната бариера и имунна функция. 42 Освен това се съобщава, че присъствието на хитозан в диетата измества мястото на ферментация към дисталното дебело черво, като по този начин влияе върху фекалните бактериални ензимни дейности, повишава концентрацията на фекални късоверижни мастни киселини при плъхове и увеличава събирането на енергия от фибри. 43 Освен това в повечето проучвания хранителният прием не се наблюдава.

Следователно, във втората фаза на нашето проучване бяха избегнати някои от ограниченията на предишни проучвания. Животните, които са получени от една и съща къща за животни, поради което се очаква да имат подобен състав на микробиота, са били хранени или с редовна диета с мазнини, допринасящи за 11% от енергията, или с високо съдържание на мазнини/висок холестерол, толкова много по-висок% от енергията), със и без добавяне на хитозан, като същевременно се наблюдава приемът и се позволява на плъховете да се хранят ad libitum, следователно може да се проучи ефектът от добавянето на хитозан към различни хранителни режими върху приема на храна и наддаването на тегло, както и глюкозна хомеостаза, инсулинова резистентност, липиден профил, ниво на лептин като маркер за повишено съхранение на мазнини, TNF-α като маркер на възпалителния отговор и GGT като маркер на оксидативен стрес, 33, 44, като същевременно контролира ефекта на разликата в микробиотата . Следователно всякакви разлики в резултатите от това проучване от предишните констатации може да се дължат главно на неговия дизайн на изследването.

Полезни ефекти на хитозана върху плазмените липиди са докладвани в различни проучвания при животни 14 - 18, 47, 54 - 56 и хора. 48 - 53 Въпреки това, резултатите са противоречиви, като някои отчитат намаляване на TG, 14, 18, 52 други увеличение на HDL-C, 18, 52, 57 общо намаляване, 15, 16, 55, 57 - 60 и/или LDL-C. 15, 16, 52, 57 - 59 Някои от тези проучвания бяха много кратки, с продължителност от 2 до 6 седмици само 18, 50, 54, 57, 58, 60; следователно промените в липидните фракции са минимални. Това проучване продължи 12 седмици, като по този начин позволи адекватен период от време за откриване на промени в плазмените липиди. Установено е, че хитозанът значително намалява средните стойности на общия холестерол и LDL-C, TG, LDL-C: съотношение HDL-C и AI и в двете изследвани групи (B и D) (P 14 - 18, 47, 54 - 56 използвайки различни диетични режими.

Отчетените резултати са в частично съгласие с резултатите от предишни проучвания при плъхове, хранени с диета с висок холестерол 15, 16, които съобщават за значително намаляване на общите нива на холестерола и LDL, без ефект върху HDL-C, но те не изчисляват LDL- C: Съотношение HDL-C или AI, както направихме. Въпреки това, в съгласие с настоящите констатации, друго проучване върху пилета-бройлери съобщава, че храненето с диети, съдържащи хитозан, обикновено намалява общия плазмен холестерол и HDL-C. 55 Освен това, в друго проучване върху плъхове, хранени с високо съдържание на мазнини (плюс хитозан олигозахарид) в продължение на 3 седмици, е показано, че хитозанът понижава TG и повишава нивата на HDL-C, но без никакво въздействие върху LDL-C, 18, което е частично съгласие с настоящите резултати. Подобни ефекти върху нивата на TG са докладвани в проучване върху плъхове със затлъстяване. 14.

Въпреки че не е открита промяна в средния HDL-C в групата, хранена със стандартна диета плюс хитозан, е отбелязано намалено съотношение LDL-C: HDL-C. Това е съобщено по-рано в проучване при хора върху пациенти с умерено наднормено тегло. 48 Освен това, настоящите констатации за намалена средна AI чрез добавяне на хитозан в групи В и D са в съгласие с предишно проучване 54, проведено върху плъхове, хранени с диета с висок холестерол в продължение на 4 седмици.

В различни проучвания с животни се предлага, че подобрението на липидния профил, постигнато чрез добавяне на хитозан, е свързано с неговите характеристики на свързване на мазнините. 13, 17, 56 Ако това наистина е истинският механизъм на действие на хитозана, тогава възможен страничен ефект от продължителната употреба ще бъде дефицитът на мастноразтворими витамини и незаменими мастни киселини. Досега обаче това не е изследвано в нито едно проучване.

Не е отбелязана промяна в хомеостазата на глюкозата в групата, хранена със стандартна диета плюс хитозан, като средните стойности на глюкоза на гладно, инсулин и HOMA-IR не показват значителни разлики в сравнение със средните стойности преди добавка. Въпреки това, имаше значително увеличение на средните стойности на инсулин и HOMA-IR в групата, хранена с високо съдържание на мазнини/с висок холестерол (група С) в края на проучването, което не беше отбелязано в групата с добавка на хитозан ( група D) (Таблица 3). Това е за разлика от доклад за значително намаляване на серумния инсулин с добавка на хитозан в сравнение с контролната група 47 и допълнително указание за ефекта на диетичния състав върху получените резултати. Освен това, същото проучване 47 съобщава за значително намаляване на серумните TNF-α и GGT, което е в контраст с настоящите констатации, тъй като нито TNF-α, нито GGT са намалени чрез добавяне на хитозан към стандартен или към високо съдържание на мазнини/висок холестерол диета. Всъщност имаше значително увеличение на GGT в група С (Таблица 3). Разликата в настоящите резултати може да се дължи на по-дългия период на проучването (21 в сравнение с 12 седмици в това проучване), както и на разликата в диетата, тъй като изследването на Zhou et al 47 е проведено върху плъхове, хранени с високофруктозна диета което води до индуциран от диетата чернодробен стеатохепатит.

В заключение може да се предположи от резултатите от това проучване, както и от други проучвания, споменати по-горе, че добавянето на хитозан към диетата носи някои ползи за здравето, и по-специално върху липидния метаболизъм и инсулиновата чувствителност. По този начин този евтин и очевидно безопасен природен продукт може да бъде решение на епидемията от индуцирана от затлъстяването дислипидемия и инсулинова резистентност и по този начин да помогне за предотвратяване на пагубното му въздействие върху здравето. Освен това, настоящите резултати показват, че хитозанът не модулира директно апетита, но може да бъде полезен при контролиране на теглото при диетични ограничения. Необходими са обаче по-добре проектирани и контролирани клинични изпитвания, за да се изследват най-ефективните дози и дългосрочните възможни странични ефекти, ако има такива.

Благодарности

Авторите биха искали да благодарят на д-р Худа Ахмед и г-н Тамер Шакир от звеното за животни към Медицинския изследователски център King Fahd за помощта и специално да благодарят на д-р Ашраф Далол за техническата подкрепа. Те също така искат да благодарят на г-н Mohmmad Zaki Elassouli, г-н Ahmed Makki и г-н Fares Mohammad Alshahrani, г-н Hyatham Khalil и г-жа Naglaa Flemban. Те специално благодарят на катедрата по генетични изследвания на сърдечно-съдови заболявания и диабет на KAKI за техническата им помощ при генетичните изследвания. Животните бяха любезно предоставени безплатно от директора на медицинския изследователски център „Крал Фахд“ д-р Гази Даманхури.

Бележки под линия

ПРЕГЛЕД НА ВРЪЗКИ: Седем партньори са допринесли за доклада за партньорска проверка. Докладите на рецензенти са общо 1824 думи, с изключение на всякакви поверителни коментари към академичния редактор.

ФИНАНСИРАНЕ: Авторът (ите) не получи финансова подкрепа за изследването, авторството и/или публикуването на тази статия.

ДЕКЛАРАЦИЯ ЗА КОНФЛИКТИВНИ ИНТЕРЕСИ: Авторът (ите) не декларира потенциален конфликт на интереси по отношение на изследванията, авторството и/или публикуването на тази статия.

Принос на автора

SMB и LA замислиха и проектираха експериментите и написаха първата чернова на ръкописа. LA, GA, AB и SMB анализираха данните; да се съгласи с ръкописните резултати и заключения; съвместно разработиха структурата и аргументите за доклада; и направи критични ревизии и одобри окончателната версия. GA и AB допринесоха за написването на ръкописа. Всички автори прегледаха и одобриха окончателния ръкопис.