Ефект проти ожиріння пренілфлавоноїдів хмелю, отриманих із ізоксантогумолу, в індукованому дієтою з високим вмістом жиру
Шинья ФУКІЗАВА
1 Науково-дослідний інститут, Suntory Global Innovation Center Ltd., 8-1-1 Seikadai, Seika-cho, Soraku-gun, Кіото 619-0284, Японія
Май ЯМАШІТА
1 Науково-дослідний інститут, Suntory Global Innovation Center Ltd., 8-1-1 Seikadai, Seika-cho, Soraku-gun, Кіото 619-0284, Японія
Кен-ічі ВАКАБАЯШІ
1 Науково-дослідний інститут, Suntory Global Innovation Center Ltd., 8-1-1 Seikadai, Seika-cho, Soraku-gun, Кіото 619-0284, Японія
Шихо ФУДЖІСАКА
2 1-й відділ внутрішньої медицини, Університет Тоями, 2630 Сугітані, Тояма-ши, Тояма 930-0194, Японія
Казуюкі TOBE
2 1-й відділ внутрішньої медицини, Університет Тоями, 2630 Сугітані, Тояма-ши, Тояма 930-0194, Японія
Юдзі НОНАКА
1 Науково-дослідний інститут, Suntory Global Innovation Center Ltd., 8-1-1 Seikadai, Seika-cho, Soraku-gun, Кіото 619-0284, Японія
Норіхіто МУРАЯМА
1 Науково-дослідний інститут, Suntory Global Innovation Center Ltd., 8-1-1 Seikadai, Seika-cho, Soraku-gun, Кіото 619-0284, Японія
Анотація
ВСТУП
Харчові звички змінюються у всьому світі, і все більше людей, особливо в розвинених країнах, страждають ожирінням. Ожиріння сприяє виникненню метаболічного синдрому, який характеризується абдомінальним ожирінням, атерогенною дисліпідемією, підвищенням артеріального тиску, інсулінорезистентністю, прозапальними та протромботичними станами [1,2,3]. За даними останнього опитування 2015 року, приблизно у 604 мільйонах дорослих та 108 мільйонів дітей діагностовано ожиріння у 195 країнах [4]. В огляді 11 досліджень ожиріння в дитячому та юнацькому віці негативно впливало на смертність та захворюваність (діабет, гіпертонія, ішемічна хвороба серця та інсульт) у зрілому віці [5, 6]. Таким чином, очевидно, що необхідні профілактичні заходи для зменшення поширеності ожиріння [7].
Незважаючи на те, що фармацевтичні компанії працюють над розробкою ефективних препаратів проти ожиріння, ці препарати страхуються лише у пацієнтів, яким важко дотримуватися дієти або займатися спортом. Оскільки ожиріння виникає внаслідок дисбалансу між спожитими та витраченими калоріями [8], запобігання ожирінню шляхом зміни дієтичних звичок є важливим. Деякі природні інгредієнти, отримані з сировини, можуть допомогти вирішити проблему ожиріння [9]. Наприклад, клінічне випробування показало, що глікозиди кверцетину ефективні для зменшення вісцерального жиру у здорових дорослих [10]. Кверцетин виражає ліполітичну активність у жировій тканині шляхом посилення вивільнення гліцерину та фосфорилювання гормоночутливої ліпази в адипоцитах 3T3-L1 [11]. Подібним чином чайні катехіни покращують ліпідний обмін завдяки бета-окислювальній активності в печінці, припускаючи, що вони можуть сприяти придушенню ожиріння [12].
Нещодавно в декількох звітах висловлюється припущення, що мікробіом пов'язаний із прогресуванням ожиріння. Наприклад, співвідношення твердих речовин та бактероїдетів вище у людей із ожирінням у Японії порівняно з небідними суб'єктами [13]. Дослідження на тваринах показало, що трансплантація мікробіоти мишам, що страждають ожирінням, на вільних від зародків мишей (GF), сприяло патофізіології ожиріння [14]. Коли мікробіоти калу від самок мишей з ожирінням пересаджували мишам GF, загальна вага тіла та жирова маса збільшувались [15]. Ці звіти підтверджують значення мікробіомів при розгляді основного механізму ожиріння.
Деякі харчові інгредієнти, включаючи клітковину та поліфеноли, можуть змінити мікробіом [16]. Наприклад, у клінічному дослідженні епігалокатехін-3-галлат (EGCG) та ресвератрол отримували добровольці протягом 12 тижнів. Після втручання рівень бактеріоїдетів у мікробіомі знизився [17]. Рівні окиснення жиру, які можна виміряти за допомогою непрямої калориметрії, були пов’язані з вихідним вмістом Bacteroidetes [17]. Ці результати підтверджують взаємозв'язок між мікробіомом та фенотипами та підвищують ймовірність впливу харчових інгредієнтів на мікробіом.
Як повідомляється, ксантогумол, похідний хмелю (Humulus lupulus), пренілфлавоноїд, корисний для здоров’я. Ксантогумол інактивує білки, що зв’язують регуляторні елементи стеролу (SREBP), і зменшує синтез жирних кислот, припускаючи, що він може регулювати метаболізм ліпідів та покращувати ожиріння [18]. Він також пригнічує ангіогенез у клітинних лініях аденокарциноми підшлункової залози людини та мишей BALB/c, припускаючи, що він має потенціал як протираковий препарат [19]. Ксантогумол проявляє широкий спектр антипатогенної активності [20]. Однак, хоча це терапевтична сполука, яка є кандидатом для вирішення різних проблем зі здоров’ям, за певних умов (наприклад, високі температури) вона може бути ізомеризована у пренілфлавоноїд, який називається ізоксантогумол (IX) [21]. IX більш стійкий до нагрівання, ніж ксантогумол, і це типова сполука, що утворюється в процесі заварювання [22]. Хоча IX має бажані ознаки як функціональної сполуки, мало інформації про його біоактивність. На сьогоднішній день повідомляється, що IX інактивує деградацію форм попередників SREBP у клітинах Huh-7, припускаючи, що він також може регулювати синтез жирних кислот [23]. Однак незрозуміло, чи має IX ефект проти ожиріння in vivo чи змінює склад мікробіома.
Це дослідження мало на меті дослідити, чи IX може вплинути на прогресування ожиріння на мишачій моделі, і чи можуть зміни мікробіома мати відношення до ефекту IX. З цією метою ми оцінили накопичення вісцерального жиру та збільшення маси тіла, використовуючи дієтичну індуковану ожиріну модель миші після перорального лікування IX протягом 8 тижнів. Потім ми оцінили склад мікробіома, використовуючи секвенування гена 16S рРНК. Щоб з’ясувати взаємозв’язок між мікробіомом та ефектом ожиріння IX, ми оцінили ефект ожиріння IX, використовуючи мишей GF. Ми також проаналізували експресію печінкових генів Acyl-CoA оксидази (Acox1) та карнітинпальмітоїлтрансферази 1a (Cpt1a) через 2 тижні введення IX. Ми відібрали ці два гени, Acox1 і Cpt1a, оскільки вони є обмежуючими швидкість ферментами окислення жирних кислот і пов’язані з ожирінням [12, 24].
МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ
Препарат IX та ксантогумолу
IX та ксантогумол очищали від комерційного екстракту хмелю, придбаного у Asama Chemical Co., Ltd. (Токіо, Японія), використовуючи колоночну хроматографію з нормальною та оберненою фазою. Чистота IX та ксантогумолу була підтверджена на основі поглинання ультрафіолету як при 280 нм, так і при 350 нм, за допомогою високоефективної рідинної хроматографії. Очищені продукти з площею піку IX вище 95% щодо загальної абсорбції використовувались у наступних експериментах.
Ефект проти ожиріння IX у моделі ожиріння мишей з ожирінням, спричиненою дієтою
Самці мишей C57BL/6 J (віком 7 тижнів) були придбані у CLEA Japan, Inc. (Токіо, Японія). Протягом експерименту мишам було дозволено доступ до їжі та води за умови, і вони підтримувались при 25 ± 1 ° C та 60 ± 5% вологості під час 12-годинного циклу світло-темрява. Тварин годували комерційною дієтою (D12450B [контроль]; Research Diets, Нью-Брансвік, Нью-Джерсі, США) протягом 1 тижня. Після цього мишей випадковим чином розподіляли на 7 груп (n = 8 на групу) на основі маси тіла і розподіляли за таких умов: нормальна дієта (ND), дієта з високим вмістом жиру (HFD), що складається з 60% ккал від жиру (D12492; Дієти досліджень), катехіни HFD та чаю 300 мг/кг (HFD + C; як позитивна контрольна група), HFD та середні дози (60 мг/кг) ксантогумолу (HFD + XN-M), HFD та низькі -доза (L; 20 мг/кг) IX (HFD + IX-L), HFD та середні дози (M; 60 мг/кг) IX (HFD + IX-M), і HFD та високі дози (H; 180 мг/кг) IX (HFD + IX-H).