Роли Куриране на данни, формален анализ, разследване, методология, софтуер, валидиране, писане - оригинален проект, писане - преглед и редактиране

резистентност

Лаборатория по молекулярна биомедицина, Институт по биология, Университет Путра Малайзия, Серданг, Селангор, Малайзия, Катедра по фармакология и токсикология, Университет Усману Данфодийо, Сокото, Нигерия

Роли Куриране на данни, официален анализ, разследване, валидиране, писане - преглед и редактиране

Отделение по хранителни науки, Факултет по хранителни науки и технологии, Universiti Putra Малайзия, Universiti Putra Малайзия, Serdang, Selangor, Малайзия

Придобиване на финансиране на роли, администриране на проекти, надзор, валидиране, писане - преглед и редактиране

Отделение за наука за животните, Факултет по ветеринарна медицина, Университет Путра Малайзия, Серданг, Селангор, Малайзия

Концептуализация на роли, придобиване на финансиране, методология, ресурси, надзор, валидиране, писане - преглед и редактиране

Свързана лаборатория по молекулярна биомедицина, Институт по биология, Университет Путра Малайзия, Серданг, Селангор, Малайзия

  • Билямину Абубакар,
  • Норхаснида Завауи,
  • Абдул Рахман Омар,
  • Мазнах Исмаил

Фигури

Резюме

Цитат: Abubakar B, Zawawi N, Omar AR, Ismail M (2017) Предразположение към инсулинова резистентност и затлъстяване поради основна консумация на ориз: Съдържание на амилоза спрямо покълване. PLoS ONE 12 (7): e0181309. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0181309

Редактор: Джули А. Чоуен, болница Infantil Universitario Nino Jesus, ИСПАНИЯ

Получено: 15 февруари 2017 г .; Прието: 29 юни 2017 г .; Публикувано: 20 юли 2017 г.

Наличност на данни: Всички релевантни данни се намират в хартията и нейните поддържащи информационни файлове.

Финансиране: Авторите искат да изразят своята благодарност към Padi Beras Nasional Berhad (BERNAS) и Universiti Putra Malaysia (UPM) за спонсорирането на това изследване (глас № 63536).

Конкуриращи се интереси: Авторите са декларирали, че не съществуват конкуриращи се интереси.

Въведение

Епидемията от диабет тип 2 бързо достига пандемични размери: броят на хората с болестта се доближава до половин милиард [1]. Както при повечето метаболитни заболявания, тежестта и началото на диабет тип 2 е силно свързана с патогенността на неговите предшественици и/или рискови фактори [2]. Инсулиновата резистентност (IR) и затлъстяването са сред най-важните рискови фактори за диабет тип 2 [3]. Епидемиологичните проучвания показват, че затлъстяването в резултат на IR може да бъде най-важният фактор за развитието и прогресирането на диабет тип 2 [4]. Световната здравна организация (СЗО) заявява, че около 9 от всеки 10 случая на диабет тип 2 са свързани с наднорменото тегло и/или IR [1]. Тъй като енергийният дисбаланс поради прекомерна консумация или несъразмерност на калориите е един от водещите фактори за затлъстяването [5], модифицирането на основна храна може да направи много за намаляване на тежестта на диабета тип 2 чрез ефекти върху затлъстяването и интравенозната болест.

В опит да облекчим развитието на диабет тип 2 в резултат на консумация на ориз, ние изследвахме интерактивните и независими ефекти от съдържанието на амилоза и кълняемостта върху хода на развитието на затлъстяването и IR, два ключови рискови фактора за развитие на диабет тип 2 . Взаимодействието между тези променливи се проследява при плъхове, чиито майки са били изложени на диетични интервенции.

Методи

приготвяне на пробата

Бял и кафяв ориз от сортове MRQ 74 и MRQ 76 е предоставен от Малайзийския институт за научни изследвания и развитие на селското стопанство (MARDI). Кафявата форма на всеки сорт е покълнала, както е описано по-горе [11], за да се получат покълналите кафяви сортове. Накратко, кафявият ориз се измива и след това се накисва в 0,05% натриев хипохлорит за 30 минути, преди да се измие с чешмяна вода; след това се накисва в 0,5% водороден прекис за 6 часа и се суши една нощ в сушилня при 50 ° С. Установено е, че антиоксидантните индекси и фитохимикали, включително флавоноиди, полифеноли и някои тежки метали, нямат значителна разлика между същите форми (бели или покълнали) на двата оризови сорта.

Приблизителен анализ и количествено определяне на съдържанието на амилоза

Приблизителният анализ на видовете ориз е извършен, както е описано по-рано [18], следвайки протоколите на Асоциацията на официалните аналитични химици. Накратко, след определяне на съдържанието на азот в пробите с помощта на апарат за микро-Kjeldahl (Kjeltech ™ 2200 Auto Distillation Unit, FOSS Tecator, Hoganas, Швеция), тяхното съдържание на протеин беше изчислено като N × 5,95. Съдържанието на въглехидрати се определя с помощта на процеса на опепеляване. Пробите се изгарят в пещ (Furnace 62700, Barnstead/Thermolyne, Dubuque, IA, USA) при 550 ° C и съдържанието на въглехидрати се изчислява по следната формула: (100% - съдържание на протеин - съдържание на влага - пепел - сурова мазнина съдържание). Всички резултати са изразени като проценти сухо тегло.

Съдържанието на амилоза в оризовите сортове се определя съгласно протокола на Международната стандартна организация [19]. Накратко, 0,1 g от всяка проба, празна или стандартна, се претеглят в три екземпляра и се поставят в мерителна колба от 100 ml, към която се добавят 1 ml 95% етанол и 9 ml 1M натриев хидроксид. Сместа се нагрява във вряща водна баня в продължение на 20 минути и след това се оставя да се охлади до стайна температура се добавя вода, за да се получи краен обем от 100 ml. Следващите 0,5 ml от теста, стандартен или празен разтвор се пипетират в 10-милилитрова епруветка, съдържаща 5 ml вода. След това към всяка епруветка се добавят 0,1 ml 5% оцетна киселина и 0,2 ml йод (разтвор на Lugol). Към всяка епруветка се добавят още 4,2 ml вода, за да се достигне обем до 10 ml и съдържанието се разбърква старателно с помощта на вихров миксер. Получената смес беше незабавно измерена при 720 nm спрямо заготовката с помощта на спектрофотометър. Получена е калибрационна крива, която се използва за определяне на процентното съдържание на амилоза в различните сортове ориз.

Работа с животни

Сто и двадесет плодови, наскоро отбити плъхове Sprague-Dawley с тегло 90–110 g бяха закупени от къщата за животни на Факултета по ветеринарна медицина, Университет в Путра, Малайзия, Серданг, Малайзия. Животните бяха настанени по двойки в пластмасови клетки, в добре проветриво помещение с приблизително 12/12 h цикъл светлина/тъмнина при 25–30 ° C. Одобрение за използването на животни беше поискано от Институционалния комитет за грижи и употреба на животните (IACUC) към Университета в Путра Малайзия (Номер на одобрение на проекта: UPM/IACUC/AUP-R017/2016). Животните се аклиматизират в новата си среда за 1 седмица, през която им се дава стандартна чау чау ad libitum и вода. Хранителният състав на стандартната чау-чау (Gold Coin, Port Klang, Малайзия) е както следва: 50% въглехидрати, 21% протеини, 3% мазнини, 13% влага, 8% пепел и 5% фибри; диетата с високо съдържание на мазнини се състоеше от 50% стандартна чау-чау, 24% гхи, 20% пълномаслено мляко и 5% нишесте. Преди началото на експеримента концентрацията на глюкоза в кръвта на гладно при плъховете беше определена два пъти, за да се потвърди липсата на непоносимост към глюкоза.

Интервенции, антропометрия, хранителни променливи и биохимичен анализ

Плъховете бяха разделени на 20 групи (n = 6 на група) и разпределени в различни диети (Таблица 1). Първо плъховете бяха хранени с определена експериментална диета и вода ad libitum в продължение на 90 дни. Теглото им и приемът на храна се измерват ежеседмично. Плъхове с повече от 10% телесно тегло от максималното телесно тегло на плъхове, хранени със стандартна чау, се считат за затлъстели [20]. Тестове за перорален глюкозен толеранс (OGTT; 2 g/kg доза глюкоза) бяха проведени след 7 и 77 ден. Стойностите за хомеостазния модел на инсулинова резистентност (HOMA-IR) също бяха определени след 77 ден чрез събиране на 0,5 ml кръв от лицевата вена на 12-часови гладували плъхове и използвайки това за определяне на нивата на серумния инсулин и глюкозата на гладно, използвайки съответно ензимно-свързан имуносорбентен анализ (ELISA) и метода на глюкозната оксидаза. Нивата на серумния инсулин и кръвната глюкоза на гладно бяха въведени в онлайн HOMA-IR калкулатор, за да се получи IR стойността.

В края на 90-дневното лечение диетата на плъховете беше върната към стандартна чау-чау и те бяха чифтосани с мъжки нормогликемични плъхове. След зачеването язовирите се настаняват индивидуално. Теглото и броят на малките, доставени от всеки язовир, са документирани. Три седмици след отбиването малките и язовирите са гладували в продължение на 12 часа и след това от всеки плъх се събира 1 ml кръв чрез сърдечна пункция под анестезия на ксилазин и кетамин (10 mg/kg: 100 mg/kg). Кръвта се съхранява в обикновени епруветки и се оставя да се съсирва, докато стои. Съсирената кръв се върти при 5000 об/мин в продължение на 5 минути и след това отделеният серум се разделя на аликвотни части и нивата на адипонектин, лептин и инсулин се определят с помощта на ELISA комплекти съгласно протокола на производителя (Millipore, САЩ). Нивата на липопротеини с ниска плътност (LDL), липопротеини с висока плътност (HDL), общ холестерол (TC) и триацил глицерол (TG) бяха определени с помощта на автоматичен химичен анализатор на Siemens (Dimension Xpand Plus Integrated Chemistry System).

Статистически анализ

Резултатите бяха представени като средно ± стандартно отклонение (SD). Статистическият анализ беше извършен с помощта на Minitab 16. Използван е еднопосочен дисперсионен анализ (ANOVA) или общ регресионен анализ, според случая. Тестът на Tukey беше използван за post hoc анализ на разликите, открити с помощта на еднопосочен ANOVA. Нивото на значимост е определено на p Таблица 2. Приблизителен състав и процентно съдържание на амилоза на оризовите сортове (g/100 g DM база).

Антропометрия и хранителен прием: Стандартни интервенции на базата на чау

Промените в телесното тегло на плъховете са представени по-долу на Фигура 1. Всички групи имат сходни телесни тегла в началото на експеримента, но разликите се появяват с напредването на експеримента. След дванадесетата седмица от лечението и двете групи с нисък амилозен бял ориз (LAWR) (50% и 25%) са над 10% по-тежки от контролната група със стандартна чау (затлъстяване). За разлика от това, плъховете, хранени с диета, състояща се от 50% покълнал ориз с ниско съдържание на амилоза, имат телесно тегло, подобно на стандартната чау-група. Плъхове, хранени с по-ниската доза (25%) от покълнал кафяв ориз с ниско съдържание на амилоза, обаче, наддават по-голямо тегло от тези на стандартната чау диета. Акарбозата предотвратява допълнителното наддаване на тегло, свързано с висока доза LAWR: плъхове, хранени с LAWR плюс акарбоза имат телесно тегло, подобно на тези, хранени със стандартна чау. Всички плъхове, хранени с ориз с високо съдържание на амилоза - независимо дали бял или покълнал - имат по-ниско телесно тегло в сравнение с аналозите, хранени с ориз с ниско съдържание на амилоза. Всички малки са с подобно тегло до края на проучването, както е показано в таблица S3.

Телесно тегло на плъхове, хранени със стандартна диета на базата на чау (а и b) и диета с високо съдържание на мазнини (c и d) на седмици 1 и 12. Барове с различни букви означават стойности, които са значително различни (p Фигура 2. 2 h площ под кривата след орален тест за толеранс към глюкоза при плъхове, хранени с различни интервенции с ориз.

Барове със звездичка означават стойности, които са значително различни (p Таблица 3. Състояние на инсулинова резистентност на майките и техните малки.

Интервенции, базирани на диета с високо съдържание на мазнини.

С изключение на язовирите, хранени с LAWR, всички язовири имат по-ниски стойности на AUC от тези, хранени със 100% HFD. Увеличаването на дозата на LAWR от 25% на 50% повишава стойността на AUC. Всички язовири, с изключение на плъховете, хранени с LAWR, са имали по-нисък IR от групата, хранена със 100% HFD. IR при малките следва подобен модел на IR при майките. Независимо от състоянието на кълняемост, всички язовири, хранени с високоамилозен ориз - и техните малки - са имали по-ниска инфрачервена стойност от тези с ниско съдържание на амилоза, с изключение на групата, хранена с диета, състояща се от 25% бял ориз с високо амилоза Само малките майки, хранени със 100% HFD или 50% LAWR диета, са имали IR извън нормалните граници. Всички малки са имали подобни стойности на AUC до края на проучването (S2 Фиг.)

Анализ на липидните профили и нивата на адипоцитокини

Данните за липидния профил и адипоцитокините са представени в таблица 4 по-долу.

Стандартни интервенции, базирани на чау.

Всички малки и майки имат сходни стойности на лептин. В язовирите, всички покълнали сортове ориз подобриха нивата на серумен адипонектин спрямо контролната група със стандартна чау, независимо от съдържанието на амилоза. Подобно на ефекта от състоянието на покълване върху нивата на адипонектин в язовирите, съдържанието на амилоза също подобрява нивата на адипонектин. Язовирите, хранени с диета с 50% покълнал високо амилозен кафяв ориз (HAGBR) и техните малки са имали сравними нива на адипонектин с майките и малките от контролните групи. Язовирите и малките от всички групи имат сходни нива на HDL. Имаше групови разлики в нивата на LDL сред язовирите, като групата с 50% LAWR имаше най-високо ниво на LDL; не е имало групови разлики в нивото на LDL сред малките. Всички язовири имат сходни нива на TG, с изключение на тези в групата с 50% LAWR и групата с положителен контрол (акарбоза). Всички малки са с подобни серумни нива на TG. Язовирите, свързани с 50% HAWR и 25% HAGBR, имат различни серумни стойности на TC в сравнение с техните аналози в други групи.

Интервенции, базирани на диета с високо съдържание на мазнини.

Всички групи язовири и малки са имали сходни нива на HDL. Язовирите, хранени със 100% HFD, тези, хранени с 50% LAWR и съответните им малки, имат по-високи LDL стойности в сравнение със съответните им колеги в други групи. Язовирите от групата с 50% LAWR имаха най-ниските нива на адипонектин. Съдържанието на амилоза и кълняемостта имат независими ефекти върху нивата на TC и TG на язовирите. Язовирите в групите с 100% HFD и 50% LAWR имат по-високи нива на лептин в сравнение с язовирите в останалите групи. Всички малки са имали подобни нива на лептин. Имаше групови разлики в нивата на адипонектин както при майките, така и при малките. Язовирите, хранени с 50% LAWR, и тези, хранени със 100% HFD, са имали по-ниски нива на адипонектин от техните аналози. Нивата на адипонектин на малките от тези групи (50% LAWR и 100% HFD) също са по-високи от тези на техните колеги. Язовирите с най-високи нива на адипонектин са тези в третираната с акарбоза положителна контролна група и тези, хранени с диети, състоящи се от 50% или 25% HAGBR.

Таблица 5 показва коефициентите на регресия и ефекта на взаимодействие на съдържанието на амилоза и статуса на кълняемост за различните сортове ориз. Като цяло, индивидуалните ефекти от състоянието на покълване и съдържанието на амилоза върху IR и маркерите за затлъстяване са по-силни от ефектите на взаимодействието.

Дискусия

В контекста на диета, базирана на стандартна чау, двете дози LAWR влияят върху телесното тегло на язовирите. Фигури 1А и 1В илюстрират как съдържанието на амилоза в ориза е свързано с наддаването на тегло. Процентното съдържание на амилоза повлиява теглото на плъховете, когато другите параметри се поддържат постоянни (Фигура 1В). Разликата в процента хранителен състав на амилоза/амилопектин е свързана с промени в метаболизма на глюкозата при нормални и диабетични плъхове [22]. Язовирите, хранени с ориз с ниско съдържание на амилоза, независимо дали в контекста на диета, базирана на стандартна чау или HFD, са имали по-високи тегла от техните аналози с високо съдържание на амилоза. Предполага се, че разликите в телесното тегло, свързани с консумацията на оризови сортове с различно съдържание на амилоза в плъховете, се дължат на образуването на липидно-амилозен комплекс, който забавя максималната чревна абсорбция на амилоза. Това не важи за амилопектина [23]. Това се дължи и на отсъствието в амилоза на лесно разцепима алфа 1-6 гликозидна връзка (разклоняване). Амилопектинът, от друга страна, се усвоява лесно и бързо се абсорбира поради наличието на алфа 1-6 гликозидна връзка в неговата структура, като по този начин се засилва максималната постпрандиална гликемия [24].