Модуляція осі мікробіота-кишечник-мозок шляхом берберину, що призводить до поліпшення метаболічного стану в
Інститут та кафедра ендокринології та метаболізму
Шанхайська дев'ята лікарня, Шанхайська медична школа університету Цзяотонг
Шанхай, 200011 Китай
Статті, пов’язані з "
- Електронна пошта
Анотація
Завдання: Дослідити, чи може берберин покращити метаболічний статус щурів, що харчуються жиром, за допомогою модуляції осі мікробіота-кишечник-мозок. Методи: Берберин вводили щурам Спраг-Доулі з високим вмістом жиру. Виявлено гормони мозку та кишок, а зміни мікробіоти кишечника аналізували шляхом секвенування генів 16S рРНК. Результати: Берберин може зменшити збільшення ваги та ліполіз у групі, що харчується дієтою. Більше того, спостерігались тенденції до покращення резистентності до інсуліну та зниження ендогенної продукції глюкози. Крім того, встановлено, що вісь мікробіота-кишечник-мозок модульована, включаючи структурні зміни та зміни різноманітності мікробіоти, підвищений рівень глюкагоноподібного пептиду-1 та нейропептиду Y у сироватці крові, знижений рівень орексину А, регульований глюкагоноподібний пептид- Рівень мРНК 1 рецептора, а також ультраструктурне поліпшення гіпоталамуса. Висновок: У сукупності, наші висновки свідчать про те, що берберин покращує метаболічні розлади, викликані дієтою з високим вмістом жиру, завдяки модуляції осі мікробіота-кишечник-мозок.
Вступ
Поширеність ожиріння та пов’язаних із цим метаболічних захворювань, таких як діабет 2 типу та серцево-судинні захворювання, зростає як у розвинутих, так і в країнах, що розвиваються [1]. Протягом останніх двох десятиліть сукупна поширеність надмірної ваги та ожиріння в Китаї зросла з 14,6% [2] до 32,3% [3]. Завдяки зростанню поширеності метаболічних захворювань та їх значному впливу на здоров'я, глобальні наукові інтереси були залучені до їх етіології, профілактики та терапії.
Нещодавно було виявлено, що порушення осі мікробіота-кишечник-мозок тісно пов’язані з метаболічними захворюваннями, включаючи ожиріння, метаболічний синдром та діабет [4]. Мікробіота кишечника людини вважається важливим фактором внутрішнього середовища, що регулює енергетичний баланс та зберігання [5], що пов’язано з ожирінням та пов’язаними з ним розладами [6]. Більше того, мікробний дисбіоз кишечника може відігравати причинну роль при ожирінні, оскільки кишкова мікробіота, передана від мишей, що страждають ожирінням, може призвести до значно більшого ожиріння у реципієнтів, що не містять мікробів [7]. Гормональний сигнальний шлях є однією частиною складної мережі комунікації між мікробіотою кишечника та мозком [4]. Гормони кишечника, такі як грелін, орексин, глюкагоноподібний пептид-1 (GLP-1) та лептин, модулюють поведінку годування, енергетичний гомеостаз, добовий ритм тощо [8,9]. Агоністи рецепторів GLP-1 також використовувались для лікування діабету та ожиріння [10]. Отже, вісь мікробіота-кишечник-мозок є потенційною мішенню для лікування метаболічних захворювань.
Як алкалоїд ізохіноліну, берберин є головним фармакологічним компонентом китайської трави, що називається кореневище Coptidis (китайською мовою хуанлянь) [11]. В основному він застосовується при діареї, пов’язаній з кишковими бактеріями, протягом тисячоліть [11]. Нещодавно було встановлено, що берберин є клінічно ефективним у лікуванні діабету та ожиріння [12]. Однак його клінічну ефективність важко пояснити через надзвичайно низьку пероральну біодоступність. Тільки максимальна концентрація 0,4 нг/мл у плазмі була виявлена після одноразового перорального введення 400 мг берберину у людини [13]. Кілька досліджень показали, що берберин може модулювати мікробіоти кишечника шляхом збагачення бактерій, що продукують жирні кислоти з короткими ланцюгами (SCFA), і зменшення різноманітності мікробів, що стримує деградацію харчових полісахаридів та зменшує додаткове споживання калорій у кишечнику, що може мати сприятливий вплив метаболічний статус господаря [14,15,16].
Однак досліджень, що вивчають вплив берберину на гормональний шлях осі мікробіота-кишечник-мозок, є небагато. Ми висунули гіпотезу, що берберин може покращити метаболізм ліпідів та глюкози, модулюючи вісь мікробіота-кишечник-мозок, наприклад, склад мікробіоти кишок та гормонів кишечника мозок-кишечник, а також активність гіпоталамуса. Для того, щоб зрозуміти точні механізми, ми використали модель щурів, що харчуються дієтою, щоб дослідити ці зміни.
Матеріал та методи
Експерименти на тваринах
18 самців 12-тижневих щурів Sprague-Dawley (SD) придбано у лабораторіях SLAC, SIBS, Шанхай, Китай. Тварин утримували при температурі навколишнього середовища 22 ± 2 ° C, підтримували нормальний 12-годинний цикл світло/темрява і дозволяли їм доступ до їжі та води за умови необхідності. Через 2 тижні акліматизації щурів випадковим чином розподілили на 3 групи (n = 6 на групу), причому одну звичайно годували нормальними дієтами чау (НХД; що містять 10% жиру), а інші дві - дієтами з високим вмістом жиру (HFD; що містять 40% жиру). Через чотири місяці одній із груп HFD вводили перорально 150 мг/кг/день хлориду берберину (BBR; Sigma-Aldrich, Сент-Луїс, Міссурі, США), тоді як іншій групі продовжували застосовувати виключно HFD ще 4 місяців. BBR перед застосуванням суспендували у звичайному фізіологічному розчині (NS). Щурів без лікарських втручань обробляли рівним об'ємом NS. Лікування тварин тривало 8 місяців; масу тіла та рівень глюкози в крові натще (FBG) вимірювали кожні 2 тижні в умовах нічного голодування. Рівні глюкози в крові вимірювали за допомогою електронного глюкометра (Терумо, Токіо, Японія). Всі процедури на тваринах проводились відповідно до етичних принципів у дослідженнях на тваринах, прийнятих Департаментом лабораторних наук про тварин, Медичною школою університету Цзяотонг, Шанхай, Китай.