Masayuki Yamasaki

1 Departamentul de Medicină de Mediu și Preventivă, Școala de Medicină a Universității Shimane, 89-1 Enya-cho, orașul Izumo, Shimane 693-8501, Japonia.

Tetsuro Ogawa

2 Shimane Institute for Industrial Technology, 1 Hokuryo-cho, Matsue City, Shimane 690-0816, Japonia.

Li Wang

1 Departamentul de Medicină de Mediu și Preventivă, Școala de Medicină a Universității Shimane, 89-1 Enya-cho, orașul Izumo, Shimane 693-8501, Japonia.

Takuya Katsube

2 Shimane Institute for Industrial Technology, 1 Hokuryo-cho, Matsue City, Shimane 690-0816, Japonia.

Yukikazu Yamasaki

2 Shimane Institute for Industrial Technology, 1 Hokuryo-cho, Matsue City, Shimane 690-0816, Japonia.

Xufeng Soare.

1 Departamentul de Medicină de Mediu și Preventivă, Școala de Medicină a Universității Shimane, 89-1 Enya-cho, orașul Izumo, Shimane 693-8501, Japonia.

Kuninori Shiwaku

1 Departamentul de Medicină de Mediu și Preventivă, Școala de Medicină a Universității Shimane, 89-1 Enya-cho, orașul Izumo, Shimane 693-8501, Japonia.

Abstract

Introducere

În ultimele decenii, prevalența obezității a devenit o problemă urgentă de sănătate publică la nivel mondial [1]. Obezitatea, atribuită unui dezechilibru între consumul de energie și consumul de energie, este strâns asociată cu bolile legate de stilul de viață (precum diabetul zaharat și dislipidemia), care sunt incluse printre factorii de risc primari pentru bolile cardiovasculare [2]. Prevenirea obezității ar trebui să reducă în mod natural riscurile de a dezvolta astfel de boli.

Obezitatea se caracterizează în principal la niveluri biologice celulare printr-o creștere a dimensiunii adipocitelor diferențiate de preadipocite și în experimentele pe animale prin creșterea în greutate corporală și creșterea țesutului adipos prin conversia excesului de energie în lipide și acumularea ca trigliceride. Studiile de prevenire a obezității au încercat să stabilească dacă anumite componente alimentare au capacitatea de a suprima acumularea de lipide intracelulare. De exemplu, catehina de ceai a fost eficientă în inhibarea adipogenezei în celulele 3T3-L1 [3] și studiile in vivo au demonstrat că administrarea orală de ceai verde poate duce la o scădere a greutății țesutului adipos la șobolani și șoareci [4,5 ]. Aceleași efecte supresive asupra diferențierii adipocitelor 3T3-L1 sau C3H10T1/2 B2C1 s-au demonstrat și cu extract de mioga (Zingiber mioga Rosc.) [6], extract de orez de drojdie roșie [5], flavonoide [6,7] și extracte de ciuperci [ 8]. În ultimii ani, o gamă largă de compuși polifenolici apar omniprezent la plantele comestibile (fructe, legume și ierburi), iar băuturile derivate din plante au primit o atenție considerabilă datorită activităților lor biologice. Se consideră că acești compuși posedă proprietăți care promovează sănătatea.

Wasabi (Wasabia/Eutrema japonica Matsum.) Este o plantă nativă japoneză folosită ca plantă medicinală în antichitate. În Japonia, wasabi este folosit ca condiment sau ca murături datorită constituenților săi puternici, incluzând izotiocianați, cum ar fi alializotiocianatul. Studiile anterioare au raportat activități antimicrobiene [9], antioxidante [10] și anticancerigene [11] ale izotiocianatului. Cu toate acestea, puține studii au examinat proprietățile funcționale ale altor componente din wasabi, în special în frunzele sale de vară, care sunt considerate cu creștere târzie și au puțină vârf [12].

Într-un studiu anterior, am demonstrat potențialul extractului de apă fierbinte din frunzele de wasabi în prevenirea obezității și rezistenței la insulină prin inhibarea diferențierii preadipocitelor 3T3-L1 [13]. În studiul actual, am investigat efectele anti-obezitate ale extractului de frunze de wasabi (WLE), în absența constituenților săi pungenți specifici, cum ar fi alil-izotiocianatul, la șoareci alimentați cu diete bogate în grăsimi. Pentru a elucida mecanismele efectelor anti-obezitate ale WLE, am efectuat analize PCR cantitative în timp real, comparând profilurile de expresie genică ale WLE și grupurile de dietă de control.

Materiale și metode

Pregătirea dietelor

Frunzele Wasabi au fost recoltate în prefectura Shimane, Japonia, din 2006 până în 2007, și depozitate la -50 ℃ până când au fost utilizate pentru experimente. Extractul de apă fierbinte din frunzele de wasabi a fost preparat așa cum s-a descris anterior [13]. În timpul acestor procese, fibrele nedigerabile cunoscute că scad în mod independent greutatea corporală au fost îndepărtate din WLE. Dietele induse de obezitate au fost utilizate în studii anterioare ca dietă de control, după cum urmează: 5 g seu de vită, 3 g colesterol/100 g și 82 g CE-2/100 g [13-16]. Dieta CE-2 a fost furnizată de la CLEA Japan, Inc. (Tokyo, Japonia). Dieta WLE a fost făcută dintr-o dietă de control suplimentată cu 5% (g/g) extract uscat de frunze de wasabi (WLE). În studiile noastre anterioare, concentrația WLE suplimentată a fost estimată în funcție de rezultatele comparației WLE cu (-) - epigalocatechină [13,14]. Componentele nutriționale majore ale dietelor martor și WLE sunt prezentate în Tabelul 1 .

tabelul 1

Efectele WLE asupra parametrilor fizici și sanguini după hrănire timp de 164 de zile

anti-obezitate

Tabelul 3

Modificări ale expresiei genice induse de WLE în ficat

Tabelul 4

Modificări ale expresiei genetice induse de WLE în țesutul adipos alb

Valorile sunt exprimate ca medie ± SD. P Tabelul 1). Greutatea ficatului și greutatea țesutului adipos alb epididimal au fost, de asemenea, semnificativ mai mici în grupul WLE comparativ cu grupul martor. Picăturile de lipide din ficatul grupului WLE nu au fost la fel de larg distribuite ca ficatul din grupul martor (Fig. 2). Deoarece WLE utilizat în acest studiu nu a inclus fibre nedigerabile și aportul de energie al celor două grupuri a fost în esență același, am încercat să determinăm dacă WLE are potențialul de a stimula organele rerate în metabolism, în special ficatul și țesutul adipos. În profilul de sânge, supresia semnificativă a creșterii colesterolului total a fost observată numai în grupul WLE. Nivelurile de trigliceride și glucoză au arătat o tendință spre supresie în grupul WLE, care a fost considerat a rezulta din efectul ușor al WLE. De fapt, în studiile noastre anterioare folosind celule 3T3-L1, efectul WLE a fost mai ușor decât cel al (-) - epigallocatechin.

La nivel molecular, WLE a îmbunătățit nivelurile de expresie genică ale PPARα și a suprimat nivelurile de PPARγ și SREBP-1c, în ficat (Tabelul 3), toate fiind considerate importante regulatori transcripționali cheie ai metabolismului lipidelor în ficat. Creșterea PPARα și scăderea SREBP-1c sunt considerate a induce scăderea sintezei TG și a acumulării în ficat, prin reglarea expresiei genei lipogenezei din aval, cum ar fi FAS, ACC1 și SCD1, prevenind astfel apariția ficatului steatotic [19]. Rezultatele noastre au arătat o zonă cu picături lipidice hepatice semnificativ mai mici în grupul WLE, însoțită de o creștere a PPARα și o scădere a expresiei SREBP-1c, ACC1 și FAS. Rolul PPARγ și efectul său asupra ficatului rămân neclare și controversate, cu toate acestea, pare sigur că supraexprimarea PPARγ duce la steatoza hepatică acută la șoarecii obezi ob/ob sau induse de dietă/medicamente [20,21]. Exprimarea PPARγ în ficatul grupului WLE a fost reglată în jos, posibil un factor în prezența mai puținelor picături de grăsime în ficat (Fig. 2).

Concomitent cu prevenirea steatozei hepatice, s-a suprimat o creștere a țesutului adipos alb în grupul WLE, iar tendința de exprimare a adipocitokinelor în țesutul adipos alb a fost aceeași cu cea observată în studiul nostru anterior cu preadipocite 3T3-1L [22]. În acel studiu, acumularea de TG suprimată și diferențierea celulară au fost mediate și am observat că efectele de suprimare ar fi putut fi cauzate de modificarea reglării factorilor transcripționali adipogeni, PPARγ și C/EBPα. În studiul actual, expresia PPARγ și C/EBPα în țesutul adipos din grupul WLE a fost reglementată în jos; ulterior, Acox1, o genă de oxidare a acidului gras reglementată de PPAR [23], a fost reglată în sus. Astfel, se suspectează că suprimarea moleculelor PPARγ și C/EBPα a afectat factori funcționali, cum ar fi Acox1, și implicarea acesteia în stocarea și cheltuirea energiei, rezultând astfel suprimarea stocării grăsimilor în grupul WLE.

De asemenea, am examinat efectele WLE asupra concentrațiilor plasmatice de adiponectină și leptină, precum și expresia genică a adiponectinei și a leptinei în țesuturile adipoase. Nivelul de expresie genetică a adiponectinei în țesuturile adipoase a fost îmbunătățit în grupul WLE (1,21 ori), deși nivelurile plasmatice de adiponectină au fost doar puțin mai mari (1,12 ori, fără diferențe semnificative). Această discrepanță între concentrația plasmatică și expresia genică a adiponectinei se poate datora diferențelor în cantitățile totale de țesut adipos dintre cele două grupuri de șoareci. Concentrațiile plasmatice sau adiponectinei serice reduse au fost observate la oameni cu niveluri ridicate de grăsime viscerală [24-27] și s-a demonstrat că injecția intraperitoneală de adiponectină îmbunătățește rezistența la insulină prin scăderea concentrațiilor de TG în mușchi și ficat la șoareci obezi [28].

Concentrația plasmatică și nivelul de expresie genică al leptinei în țesutul adipos alb au rămas scăzute în grupul WLE comparativ cu grupul martor (0,65 ori respectiv 0,51 ori, Tabelul 4). Leptina este secretată din adipocite și transmite informații despre stocarea energiei din țesutul adipos către sistemul nervos central (SNC). Uno și colab. [29] a demonstrat o cale neuronală la șoareci, constând din vagul aferent de la ficat și nervii simpatici eferenți la țesutul adipos, care este implicat în reglarea cheltuielilor de energie și a distribuției grăsimilor între ficat și periferia sa. Prin urmare, în studiul actual, este posibil ca Leptina să fi jucat un rol important și să aibă legături între țesutul adipos și alte organe de acumulare a grăsimilor, în special ficatul. În plus, s-a demonstrat creșterea concentrațiilor plasmatice în plasmă sau a leptinei serice la omul obez proporțional cu gradul de obezitate [30-32]. Astfel, atenuarea leptinei și îmbunătățirea adiponectinei de către WLE sugerează că WLE poate avea un rol potențial util în prevenirea tulburărilor metabolice induse de obezitate.

Există unele limitări în studiile actuale. Nu am putut determina componentele funcționale ale WLE înainte de utilizarea acestuia în acest experiment. Am raportat anterior că acumularea și diferențierea TG a preadipocitelor 3T3-L1 au fost suprimate de WLE și că beneficiile WLE au fost independente de fibrele dietetice și de alil-izotiocianat. Din câte știm, există un număr semnificativ de componente bioactive legate de obezitate și boli legate de obezitate în alimentele naturale, cum ar fi polifenolul, care afectează expresia genelor în ficat și țesutul adipos. Prin urmare, credem că tocmai compușii bioactivi din frunzele de wasabi sunt cele care oferă cea mai mare contribuție la efectele anti-obezitate. Studiile actuale au fost un experiment preliminar pe animale privind hrănirea cu o dietă suplimentată cu WLE. Va fi necesară efectuarea unor studii viitoare pentru a determina cu o mai mare specificitate compușii anti-obezitate din frunzele de wasabi și pentru a investiga eventualele toxicități.

Rezultatele studiilor actuale demonstrează că WLE din frunzele de wasabi poate induce o ușoară prevenire a obezității la șoarecii cu hrană bogată în grăsimi, iar aceste efecte pot fi legate de scăderea sintezei TG și a acumulării în ficat și de scăderea acumulării și îmbunătățirii TG de oxidare a acizilor grași în țesutul adipos. Studiile actuale demonstrează potențialul de utilizare a extractului din frunzele de Wasabi ca supliment de sănătate pentru a ajuta la reducerea obezității.

Note de subsol

Acest studiu a fost susținut parțial de Granturi în ajutor pentru cercetare științifică de la Ministerul Japonez al Educației, Culturii, Sportului, Științei și Tehnologiei către MY, și Granturi pentru Cercetare Științifică din prefectura Shimane și a colaborat cu Shimane Institute for Industrial Technology.