Първични изследвания

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

Резюме

Въведение

Затлъстяването е хронично заболяване, което е свързано със сериозни рискове за здравето и преждевременна смъртност (Pilch and Bergenhem 2006). Консумацията на диета с високо съдържание на мазнини (HFD) е увеличила честотата на затлъстяване през последните години. Дисбалансът между приема на калории и енергийните разходи води до натрупване на телесни мазнини, което прогресира до затлъстяване (Lau et al. 2007; Osborn and Olefsky 2012). Затлъстяването е често сред популациите, свързани с положителен дългосрочен енергиен баланс поради заседнал начин на живот, ниска скорост на метаболизма в покой или и двете. В някои случаи затлъстяването се причинява от генетични фактори, медицински състояния или психиатрични заболявания (Keith et al. 2006; Bleich et al. 2008). Дислипидемията се характеризира с повишени циркулиращи нива на холестерол, триглицериди и свободни мастни киселини, както и намалено съотношение на циркулиращите нива на липопротеин-холестерол с висока плътност (HDL-C) към тези на липопротеин-холестерол с ниска плътност (LDL- В) (Adiels et al. 2008).

ефекти

Лечението с естествени продукти може да бъде потенциална терапевтична стратегия за затлъстяване. Естествените продукти могат да се използват за разработване на нови ефективни и безопасни лекарства против затлъстяване. Различни природни продукти, включително сурови екстракти и изолирани чисти природни съединения, могат да насърчат намаляването на телесното тегло и да предотвратят затлъстяването, предизвикано от диета (Han et al. 2005). Spirulina platensis е синьо-зелена микроводорасли със супер хранителни качества поради високото съдържание на протеини (70% сухо тегло), полиненаситени мастни киселини, фосфолипиди, полизахариди, провитамини, витамин А, витамин Е, различни витамини от група В; и минерали (Ghaeni and Roomiani 2016). Спирулина е потенциален терапевтичен агент за хепатотоксичност, причинена от оксидативен стрес, а антиоксидантният потенциал на спирулина е свързан с нейния фикоцианинов компонент (Hussein et al. 2015). Последните клинични проучвания показаха обещаващи ефекти на спирулина за намаляване на телесното тегло при затлъстели хора (Moradi et al. 2019) и мишки (Zhao et al. 2019).

В световен мащаб кафето е една от най-често консумираните напитки. Няколко проучвания съобщават за полезното въздействие на кафето върху човешкото здраве (Tanaka et al. 2009). Една от често срещаните традиционни форми на кафе на зърна са зелените кафе на зърна, които са сурови кафе на зърна, които не са печени (Ochiai et al. 2004; Kozuma et al. 2005; Blum et al. 2007). Суровите зелени кафени зърна са богати на кофеин, хлорогенова киселина и свързаните с нея метаболити, като хинова киселина, кофеинова киселина и р-кумарова киселина (Hasegawa и Mori 2000; Zheng et al. 2004; Lopez-Garcia et al. 2006 ). Освен това последните клинични проучвания показаха обещаващи терапевтични ефекти на зеленото кафе за подобряване на липидните и хормоналните профили при затлъстели хора (Gorji et al. 2019; Nikpayam et al. 2019) и мишки (Choi et al. 2016).

Това проучване има за цел да изследва ефектите срещу затлъстяването на индивида и комбинацията от S. platensis и водни екстракти от зелено кафе чрез оценка на биохимичните и молекулярните параметри на дислипидемия при плъхове, индуцирани от HFD.

материали и методи

Химикали

Прахът от S. platensis е получена от Free Trade Egypt Co., Behira, Египет. Водният екстракт се приготвя чрез суспендиране на 1 g от S. platensis прах в 1 ml дестилирана вода (Farag et al. 2016). Водният екстракт от зелено кафе на зърна се приготвя чрез вливане на 30 g смлени зърна от Coffea arabica в 175 ml дестилирана вода. Филтратът се изпарява в гореща фурна при 60 ° С. Получените кристали на екстракта се пулверизират преди употреба. Количеството сух екстракт, получен по този метод, е 3 g. Прахът се съхранява в запечатана стерилизирана стъклена бутилка, която се съхранява в хладилник до употреба (Angelo et al. 2017). Тези екстракти се приготвят прясно на всеки 3-4 дни през целия експеримент.

Експериментални животни

Общо 50 мъжки плъхове албиноси с телесно тегло приблизително 120 ± 10 g са закупени от фермата на Факултета по ветеринарна медицина, Университет Загазиг. Животните бяха настанени индивидуално при 12-часов цикъл светлина/тъмнина. Животните имаха свободен достъп до храна и вода. След 2 седмици адаптивно хранене всички животни се претеглят веднъж седмично. Плъховете се хранят с HFD, за да предизвикат затлъстяване. Както е показано в таблица 1, 50,98% от калориите в HFD са получени от царевично масло (Griffin et al. 2012). Протоколът за изследването е одобрен от Изследователския център на Университета в Загазиг, Институционален комитет по грижа и употреба на животните (IACUC) (номер на одобрение: ZU-IACUC/3/F/119/2019).

Публикувано онлайн:

Таблица 1. Състав на диетата за опитни плъхове.

Експериментален дизайн

Вземане на проби

След края на експерименталния период от 16 седмици, плъховете бяха оставени да гладуват в продължение на 12 часа. След това плъховете бяха жертвани чрез обезглавяване. Кръвните проби се събират в епруветки за центрофугиране в отсъствие на антикоагулант. Кръвните проби се центрофугират при 3000 rpm в продължение на 20 минути. Серумните проби се разделят и се съхраняват при -20 ° C до биохимичен анализ. Измерва се коремната обиколка и дължината на носа и ануса (NAL) на плъховете в контролната и експерименталната група. ИТМ се определя чрез разделяне на теглото (g) и квадрата на дължината на носа и ануса (cm). Черният дроб и подкожната WAT бяха събрани и претеглени от всички групи плъхове. Чернодробните проби (30 mg) се замразяват бързо в течен азот и се съхраняват в контейнер за течен азот до количествен анализ на полимеразна верижна реакция в реално време (qRT-PCR).

Биохимичен анализ

Серумните нива на глюкоза, общ протеин, албумин, алкална фосфатаза (ALP), общ холестерол и триглицериди са измерени в съответствие с описаните по-рано протоколи (Hussein et al. 2020). Серумните нива на HDL-C, LDL-C и липопротеин-холестерол с много ниска плътност (VLDL-C) се определят след описаните по-рано протоколи (Burstein et al. 1970; Wieland and Siedel 1983; и Wilson et al. 1985, съответно). Комплектите за предишен биохимичен анализ са предоставени от Spectrum, Египетска компания за биотехнологии, Кайро, Египет. Серумните нива на лептин и инсулин са измерени, като се използват съответните комплекти за анализ на ензим, свързан с ензим (ELISA) (съответно RayBio и MyBioSource).

qRT-PCR

Общата РНК беше извлечена от чернодробните тъкани с помощта на RNeasy мини комплект, следвайки инструкциите на производителя (Intron Biotech, Daegon, Корея). СДНК с първа верига е синтезирана с помощта на комплект за синтез на cDNA HiSenScript ™ RH (-). cDNA беше подложена на qRT-PCR, използвайки Power SYBR® зелен PCR master mix. Последователностите на праймерите, използвани за qRT-PCR анализ, са изброени в Таблица 2. Условията на PCR са както следва: 1 цикъл от 95 ° C за 12 минути за денатурация, последван от 40 цикъла от 95 ° C за 15 s за денатурация, 60 ° C за 20 s за отгряване и 72 ° C за 20 S за удължаване. Праговият цикъл (Ct) на целевия ген се нормализира до този на домакинския ген (β-актин). Относителното ниво на експресия на целевия ген се определя по метода (2 -ΔΔCt) (Livak and Schmittgen 2001).

Публикувано онлайн:

Таблица 2. Праймери, използвани за количествена полимеразна верижна реакция в реално време (qPCR).

Статистически анализ

Нормалността на данните беше тествана с помощта на теста Shapiro – Wilk. Всички данни бяха нормално разпределени. Данните са представени като средна стойност ± стандартна грешка на средната стойност (SEM). Данните бяха анализирани чрез тест за еднопосочен дисперсионен анализ (ANOVA). Данните за различни групи бяха сравнени чрез двупосочен ANOVA, използвайки общия линеен модел (GLM). Тестът за многократен обхват на Дънкан и множество тестове за сравнение с най-малка значима разлика (LSD) бяха извършени като post hoc тестове. Всички статистически анализи бяха извършени в IBM SPSS (версия 25). Графиките са нанесени в GraphPad призмата 8.

Резултати

Ефекти на водните екстракти върху антропометрични измервания, дневен прием на храна, чернодробно и подкожно тегло WAT на индуцирани от HFD плъхове

Плъховете от група IIa показват значително по-висока промяна в телесното тегло (P Ефекти срещу затлъстяването при индивидуално или комбинирано лечение с Spirulina platensis и водни екстракти от зелено кафе на зърна при плъхове, предизвикани от диета с високо съдържание на мазнини

Публикувано онлайн:
Публикувано онлайн:

Таблица 3. Ефекти от индивидуалното или комбинирано лечение с Spirulina platensis и воден екстракт от зелено кафе на зърна върху функцията на черния дроб при плъхове, индуцирани от HFD.

Ефекти на водните екстракти върху липограма на HFD-индуцирани плъхове със затлъстяване

Плъховете от група IIa показват значително по-високи серумни нива на общия холестерол (P Ефекти срещу затлъстяването при индивидуално или комбинирано лечение с Spirulina platensis и водни екстракти от зелено кафе на зърна при плъхове, предизвикани от диета с високо съдържание на мазнини

Публикувано онлайн:

Фигура 2. Ефекти от индивидуалното или комбинирано лечение с Spirulina platensis и водни екстракти от зелено кафе на зърна върху липиден профил при индуцирани от HFD плъхове със затлъстяване (A-E). А. Общ холестерол, Б. Триацилглицерол, В. Липопротеин-холестерол с висока плътност, Г. Липопротеин с ниска плътност и Холестерол с много ниска плътност. Стойностите са представени като средна стойност ± стандартна грешка на средната стойност (SEM) във всяка група (н = 8–10). Средствата, носещи различни индекси, са значително различни (P Фигура 2. Ефекти от индивидуалното или комбинирано лечение с Spirulina platensis и водни екстракти от зелено кафе на зърна върху липиден профил при индуцирани от HFD плъхове със затлъстяване (A-E). А. Общ холестерол, Б. Триацилглицерол, В. Липопротеин-холестерол с висока плътност, Г. Липопротеин с ниска плътност и Холестерол с много ниска плътност. Стойностите са представени като средна стойност ± стандартна грешка на средната стойност (SEM) във всяка група (н = 8–10). Средствата, носещи различни индекси, са значително различни (P Ефекти срещу затлъстяването при индивидуално или комбинирано лечение с Spirulina platensis и водни екстракти от зелено кафе на зърна при плъхове, предизвикани от диета с високо съдържание на мазнини

Публикувано онлайн:

Таблица 4. Ефекти от индивидуалното или комбинирано лечение с Spirulina platensis и воден екстракт от зелено кафе на зърна върху серумните нива на лептин, инсулин и глюкоза при индуцирани от HFD плъхове.

Ефекти на водните екстракти върху нивата на иРНК на FAS, PGC-1α и PPAR-α при индуцирани от HFD плъхове

Публикувано онлайн:

Фигура 3. Количествен PCR анализ в реално време за определяне на чернодробните нива на експресия на mRNA на FAS (A), PGC-1α (B) и PPARα (C) в контролата, HFD (група с високо съдържание на мазнини, хранени с диета), спирулина (HFD + Spirulina platensis група, третирана с екстракт), G. кафе (HFD + група, третирана с екстракт от зелено кафе на зърна) и обработена с котка (HFD + Spirulina platensis и групи, третирани с екстракт от зелено кафе на зърна). Стойностите са представени като средна стойност ± стандартна грешка на средната стойност (SEM) във всяка група. Средствата, носещи различни букви (a, b и c), са значително различни (P Фигура 3. Количествен PCR анализ в реално време за определяне на чернодробните нива на експресия на mRNA на FAS (A), PGC-1α (B) и PPARα (C) в контролата, HFD (група с високо съдържание на мазнини, хранени с диета), спирулина (HFD + Spirulina platensis група, третирана с екстракт), G. кафе (HFD + група, третирана с екстракт от зелено кафе на зърна) и обработена с котка (HFD + Spirulina platensis и групи, третирани с екстракт от зелено кафе на зърна). Стойностите са представени като средна стойност ± стандартна грешка на средната стойност (SEM) във всяка група. Средствата, носещи различни букви (a, b и c), са значително различни (P 2013 ).

Резултатите от това проучване показват, че плъховете, хранени с HFD, показват значително по-висока телесна маса от плъховете, хранени с контролна диета. Лечение с S. platensis воден екстракт значително намалява HFD-индуцираното наддаване на телесно тегло при плъхове. Това може да се дължи на наличието на фикоцианинов пигмент в S. platensis, който инхибира окисляването на мастни киселини или липолизата (Alonso and Maroto 2000; Colla et al. 2008). Наличието на ненаситени мастни киселини, като олеинова киселина, линолова киселина, гама-линоленова киселина и други фитохимични съставки като фиксирани масла, аминокиселини и флавоноиди може да допринесе за активността срещу затлъстяването на S. platensis (Colla et al. 2004).

Плъховете, третирани с воден екстракт от зелено кафе на зърна, също показват намалено телесно тегло. Това може да се дължи на фитохимичните съставки на зелените кафе на зърна. Предишни проучвания съобщават, че фитохимичните съставки на зелено кафе на зърна предотвратяват увеличаването на телесното тегло и натрупването на мазнини, като инхибират абсорбцията на мазнини и увеличават метаболизма на мазнините в черния дроб (Shimoda et al. 2006; Meng et al. 2013). Благоприятните ефекти на зелените кафе на зърна се дължат главно на съдържанието на хлорогенова киселина (Meng et al. 2013; Meng et al. 2016). Съобщава се, че екстрактът от зелено кафе на зърна потиска наддаването на телесно тегло по-добре от хлорогеновата киселина или кофеина, което се дължи на синергичната активност на кофеина и хлорогеновата киселина в зеленото кафе на зърна (Suzuki et al. 2008; Zheng et al. 2014).

Тъй като черният дроб е основният орган, участващ в детоксикацията, е важно да се поддържа чернодробната функция. Увреждането на органи или тъкани води до освобождаване на големи количества клетъчни ензими в кръвта. Няколко проучвания съобщават, че дейностите на повечето ензими в кръвта на здрави индивиди остават постоянни (González de Rivera et al. 1993; Torres-Durán et al. 1999).

В това проучване биохимичните параметри, като общото ниво на протеин, нивото на глобулин и съотношението албумин/глобулин при плъхове от група IId не се различават значително от тези при плъховете от група IIa. Нивата на ALT, AST, ALP и албумин обаче се различават значително между група IIb и група IIa. Лечение с Спирулина се съобщава, че значително намалява нивата на холестерол, серумен триацилглицерол и LDL-C и значително увеличава нивата на HDL-C (El-Sheekh et al. 2014; Zhao et al. 2019).

Лечение с Спирулина намалява серумните нива на липидите поради наличието на антиоксидантни съединения, като фикоцианини и фенолни съединения, които инхибират окисляването на мастните киселини или липолизата, и полиненаситените мастни киселини, които допринасят за активността на затлъстяването на S. platensis (Balasubramanian et al. 2013). Хиполипидемичният ефект на S. platensis се медиира от С-фикоцианин, който инхибира усвояването на холестерола в йеюналите и реабсорбцията на илеалната жлъчна киселина (Nagaoka et al. 2005). Освен това гликолипид H-b2 от S. platensis се съобщава, че зависи от дозата инхибира панкреатичната липазна активност и намалява нивото на триацилглицерол след хранене (Han et al. 2006). Съдържанието на есенциални мастни киселини в S. platensis може да предотврати натрупването на мазнини и холестерол (Kurdikeri 2006).

Зеленото кафе пряко влияе върху всички параметри на липидния профил (Shimoda et al. 2006). Съобщава се, че фитоконституентът на зелено кафе на зърна значително подобрява нивата на HDL и VLDL (Meng et al. 2013). Освен това се съобщава, че зеленото кафе намалява нивата на холестерол, триглицериди и LDL (Yukawa et al. 2004). Хлорогеновата киселина в зелените кафе на зърна намалява съдържанието на липиди и впоследствие увеличаване на телесното тегло и натрупване на мазнини чрез инхибиране на абсорбцията на мазнини и активиране на метаболизма на мазнините в черния дроб (Shimoda et al. 2006).

Лептинът се секретира от адипоцитите, за да регулира приема на храна и окисляването на мастните киселини. Лептинът се транспортира до мозъка, което сигнализира за инхибиране на натрупването на липиди в мастната тъкан (Arch 2005). Съобщава се, че лечението с екстракт от зелено кафе на зърна намалява концентрациите на лептин (Choi et al. 2016). Лечение с S. platensis екстракт намалява нивото на кръвната глюкоза. Някои изследвания показват, че високото съдържание на фибри на S. platensis пречи на абсорбцията на глюкоза, което впоследствие намалява нивата на кръвната глюкоза (Layam и Reddy 2006). Други изследвания предполагат, че пептидите и полипептидите, генерирани от храносмилането на S. platensis може да понижи нивото на кръвната глюкоза (Mani et al. 2000).

Лечение с S. platensis екстракт повиши нивата на инсулин. S. platensis може да упражнява антихипергликемичен ефект чрез усилване на панкреатичната секреция на инсулин от β-клетката на островчето или чрез засилен транспорт на кръвната глюкоза до периферната тъкан. S. platensis упражнява хипогликемични ефекти чрез понижаване на регулирането на NADPH (никотинамид аденин динуклеотид фосфат) и NADH (никотинамид аденин динуклеотид), които са кофактори на метаболизма на мазнините (Layam и Reddy 2006).

Лечението с екстракт от зелено кафе също намалява нивото на кръвната глюкоза и повишава нивото на инсулин. Хлорогеновата киселина, фитоконституент на зелено кафе, инхибира абсорбцията на глюкоза в тънките черва, като инхибира глюкозо-6-фосфат транслоказа 1 (Ma et al. 2015) и освобождаването на глюкоза чрез инхибиране на чернодробната глюкозо-6-фосфатазна активност. Това води до намалени нива на глюкоза в общото кръвообращение и следователно ниска инсулинова активност.

Плъховете от група IIc показват по-високи нива на експресия на иРНК на PPARα от плъховете от група IIa. Хлорогеновата киселина в зелените кафе на зърна влияе върху ензимите, които регулират метаболизма на липидите, което оказва благоприятно въздействие върху затлъстяването и дислипидемията (Santana-Gálvez et al. 2017). PPARα усилва разграждането на мастните киселини чрез β-окисление (Huang et al. 2015). Съобщава се, че намаляването на серумните и чернодробните липиди при плъхове, третирани с екстракт от зелено кафе, се дължи на засилената експресия на PPARα, която ускорява β-окисляването на мастните киселини (Santana-Gálvez et al. 2017).

Заключение

Това проучване демонстрира биохимичните и молекулярни промени, свързани с индивидуално или комбинирано лечение с S. platensis и водни екстракти от зелено кафе при индуцирани от HFD плъхове със затлъстяване. Плъховете от група IId показват по-ниско наддаване на телесно тегло от плъховете от група IIa. Лечение с S. platensis и екстракти от зелено кафе подобряват индуцираните от HFD промени в липидния профил при плъхове. Нивата на лептин, инсулин и кръвна глюкоза се подобряват при лечение с S. platensis и екстракти от зелено кафе при плъхове, индуцирани от HFD. Освен това, лечение с S. platensis и екстракт от зелено кафе подобриха индуцираните от HFD промени в нивата на иРНК на FAS, PGC-1α и PPARα. Въз основа на резултатите от това проучване препоръчваме да използвате S. platensis и зелено кафе за лечение на затлъстяване.