1 Institutul de Științe Medicale de Bază, Colegiul de Medicină, Universitatea Națională Cheng Kung, orașul Tainan 70101, Taiwan
2 Departamentul de Chirurgie, Spitalul Municipal Hsiao-Kang din Kaohsiung și Universitatea Medicală Kaohsiung, orașul Kaohsiung 81201, Taiwan
3 Institute of Medical Science, College of Health Science, Chang Jung Christian University, Guei-Ren, Tainan City 71101, Taiwan
Abstract
Se știe că activarea receptorului de imidazolină I1 (I1R) reglează pofta de mâncare. S-a raportat că alantoina, un ingredient activ din ignam, îmbunătățește metabolismul lipidic la șoarecii hrăniți cu dietă bogată în grăsimi (HFD). Cu toate acestea, efectul alantoinei asupra obezității rămâne neclar. În prezentul studiu, am investigat efectele alantoinei asupra obezității induse de HFD. Administrarea cronică de alantoină la șoareci hrăniți cu HFD timp de 8 săptămâni a redus semnificativ greutatea corporală, iar acest efect a fost inversat de efaroxan la o doză suficientă pentru a bloca I1R. Dimensiunea și greutatea celulelor țesutului adipos alb epididim (eWAT) la șoarecii hrăniți cu HFD au fost, de asemenea, reduse de alantoină prin activarea I1R. În plus, alantoina a scăzut semnificativ aportul de energie al șoarecilor hrăniți cu HFD, iar această reducere a fost asociată cu o scădere a nivelurilor de NPY din creier. Cu toate acestea, la șoarecii db/db nu s-a observat niciun efect inhibitor al alantoinei asupra aportului de energie. Mai mult, alantoina a scăzut hiperleptinemia indusă de HFD și această activitate a fost abolită prin blocarea I1R cu efaroxan. Luate împreună, aceste date sugerează că alantoina poate ameliora aportul de energie și acumularea eWAT prin activarea I1R pentru a îmbunătăți obezitatea indusă de HFD.
1. Introducere
Obezitatea este o problemă majoră de sănătate. Este o cauză principală a sindromului metabolic, iar prevalența sa la nivel mondial a crescut de-a lungul secolului 21 [1-3]. Obezitatea este asociată cu un risc crescut de multe complicații, cum ar fi bolile cardiovasculare, diabetul de tip 2 și anumite tipuri de cancer [4, 5]. Exercițiul fizic, restricția dietei și medicația sunt principalele modalități de îmbunătățire a obezității [6-8], dar eficacitatea lor rămâne limitată. Unele studii au arătat că anumiți agenți pe bază de plante au efecte antioxidante [9, 10]. Astfel, este necesară dezvoltarea unui agent alternativ pentru tratamentul obezității.
Alantoina este cunoscută ca ingredient activ în ignam (Dioscorea spp.) [11]. Ignamul (Rizom Dioscorea) conține ureide, inclusiv alantoină, care sunt utilizate pentru prevenirea inflamației [12, 13]. Ignamul este o plantă obișnuită care este utilizată pe scară largă în agricultură și în cealaltă industrie. Recent, s-a demonstrat că unele plante din Dioscoreaceae îmbunătățesc simptomele bolilor metabolice prin efecte antihiperlipidemice și antioxidante [14, 15]. S-a demonstrat că alantoina activează receptorul imidazolinei I1 (I1R) în modele animale și linii celulare [16]. În plus, alantoina atenuează hiperlipidemia și îmbunătățește steatoza hepatică prin activarea I1R pentru a regla receptorul farnesoid X (FXR), demonstrând că I1R este implicat în homeostazia lipidelor [16]. Cu toate acestea, efectele alantoinei asupra obezității rămân obscure. Astfel, în studiul de față, am investigat efectul alantoinei asupra obezității induse de dietă bogată în grăsimi (HFD) și mecanismul (potențialele) mecanisme care stau la baza activității sale.
2. Materiale și metode
2.1. Inducerea obezității la șoareci alimentați cu HFD
Șoareci masculi C57BL/6, în vârstă de opt săptămâni (20-25 g), obținuți de la Centrul pentru animale al Colegiului Național de Medicină al Universității Cheng Kung au fost găzduiți într-o cameră cu temperatură controlată (25 ± 1 ° C) sub 12: 12-h lumină: ciclu întunecat (lumina aprinsă la 06:00). Șoarecii au fost împărțiți în două grupuri. Un grup a fost hrănit cu o dietă standard de laborator (3,04 kcal/g), iar celălalt grup a fost hrănit cu o dietă bogată în calorii care conțin 5,16 kcal/g (TestDiet, Richmond, IN, SUA) timp de 12 săptămâni pentru a induce obezitatea și metabolizarea tulburări. Șoarecii db/db au fost obținuți de la Japan SLC, Inc. (Shizuoka, Japonia). Toate procedurile la animale au fost efectuate în conformitate cu Ghidul pentru îngrijirea și utilizarea animalelor de laborator de la Institutele Naționale de Sănătate, precum și cu liniile directoare ale Legii privind bunăstarea animalelor.
2.2. Măsurarea greutății corporale și a consumului de energie
În experimentele preliminare, alantoina (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, SUA) a scăzut greutatea corporală a șoarecilor hrăniți cu HFD. Activitatea sa a crescut treptat și a atins un platou stabil la 8 săptămâni. Astfel, șoarecii hrăniți cu HFD au fost tratați cu alantoină de trei ori pe zi timp de 8 săptămâni, iar greutatea corporală a fost măsurată la momentul inițial (0 săptămână) și la a 2-a, a 4-a, a 6-a și a 8-a săptămână a experimentului. În plus, aportul zilnic de energie a fost calculat pe baza consumului de chow normal (3,04 kcal/g) sau HFD (5,16 kcal/g).
2.3. Măsurarea aportului de energie la șoareci db/db
Șoarecii au fost lipsiți de alimente peste noapte timp de 12 ore (8 pm - 8 am). Șoarecii au fost cântăriți și apoi injectați intraperitoneal fie cu vehicul, fie cu alantoină înainte de furnizarea de alimente. Fiecare șoarece a fost menținut izolat într-o cușcă. Aportul de energie a fost calculat în decurs de 4 ore după cum s-a descris anterior [17].
2.4. Măsurarea țesuturilor adipoase albe epididimale
La sfârșitul perioadei experimentale, șoarecii au fost sacrificați sub 3% anestezie cu izofluran. Țesuturile adipose albe epididimale (eWAT) au fost izolate și cântărite. Apoi, raportul eWAT a fost calculat în raport cu greutatea corporală a fiecărui individ.
2.5. Test imunosorbent pentru nivelurile NPY
Hipotalamusul a fost izolat de la șoareci sacrificați și s-a determinat concentrația NPY. Probele obținute au fost omogenizate la 4 ° C în tampon de omogenizare rece cu gheață conținând 10 mM Tris-HCI (pH 7,4), 20 mM EDTA, 10 mM EGTA, 20 mM
-glicerolfosfat, 50 mM NaF, 50 mM pirofosfat de sodiu, 1 mM fluorură de fenilmetilsulfonil, 25
g/ml leupeptină și 25 μg/ml aprotinin - inhibitori de protează într-un omogenizator de teflon/sticlă. Omogenatul a fost centrifugat la 6000
g timp de 20 min la 4 ° C și supernatantul a fost utilizat pentru cuantificarea NPY. NPY din fiecare probă a fost măsurată utilizând o analiză imunosorbentă legată de enzimă de șoarece disponibilă comercial (Phoenix Europe GmbH, Karlsruhe, Germania). Absorbanța a fost măsurată într-un cititor ELISA SpectraMax 340PC (Molecular Devices Corporation, Union City, CA, SUA) la 450 nm.
2.6. Determinarea nivelurilor de leptină
Șoarecii au fost posti 12 ore și anesteziați. Probele de sânge au fost colectate din sinusurile retro-orbitale ale fiecărui grup. Probele de sânge au fost apoi centrifugate la 3.000 rpm timp de 10 minute. Apoi, concentrația de leptină a fost determinată utilizând testul imunosorbent legat de enzime (ELISA). Conform procedurii de testare, determinarea leptinei în probe a fost efectuată utilizând un kit ELISA de șoarece disponibil comercial (Assaypro, St. Charles, MO, SUA). Absorbanța a fost măsurată de un cititor ELISA SpectraMax 340PC (Molecular Devices Corporation, Union City, CA, SUA) la 450 nm.
2.7. Analiza histologică
Țesuturile adipoase albe epididimale au fost îndepărtate din fiecare grup de șoareci și fixate în formaldehidă 10% la 4 ° C timp de 2 zile. Probele fixe au fost deshidratate și încorporate în parafină. Probele au fost apoi tăiate în secțiuni de 5 m grosime la intervale de 50 m și colorate cu hematoxilină și eozină (H și E; Muto Pure Chemicals, Tokyo, Japonia). Secțiunile au fost observate la microscopul cu lumină.
2.8. Analize statistice
Toate valorile sunt prezentate ca medie ± SEM dintr-un grup de animale sau eșantioane. Analiza varianței și testul post hoc al Dunnett au fost utilizate pentru a evalua diferențele semnificative între grupuri.
a fost considerat a indica o diferență semnificativă.
3. Rezultate
3.1. Efectul alantoinei asupra greutății corporale la șoareci alimentați cu HFD
Așa cum se arată în Figura 1, șoarecii care au fost hrăniți cu HFD timp de 3 luni au prezentat o creștere marcată () a greutății corporale (42,00 ± 0,34 g,
) în comparație cu șoarecii normali hrăniți cu chow (26,38 ± 0,44 g). Greutatea corporală medie a șoarecilor alimentați cu HFD care au primit injecții intraperitoneale de alantoină (5 mg/kg) de trei ori pe zi timp de 8 săptămâni a fost semnificativ redusă în comparație cu cea a șoarecilor alimentați cu HFD tratați cu vehicul (35,38 ± 0,26 g față de 51,00 ± 0,44 g). Scăderea greutății corporale indusă de alantoină a fost atenuată prin injecția intraperitoneală de efaroxan la o doză (1,5 mg/kg) suficientă pentru a bloca receptorii de imidazolină I1 [17].
comparativ cu grupul normal hrănit cu chow în același moment;
3.2. Îmbunătățirea țesutului adipos alb epididim (eWAT) la șoareci alimentați cu HFD de către Allantoin
Așa cum se arată în Figura 2, HFD a indus în mod semnificativ obezitatea la șoareci. Dimensiunea celulelor țesutului adipos alb epididimal (eWAT) la șoarecii hrăniți cu HFD a fost mai mare decât la șoarecii normali hrăniți cu chow. Alantoina a ameliorat aceste schimbări în eWAT. Pretratarea cu efaroxan a inversat distribuția și tipurile de eWAT la cea a grupului HFD, indicând faptul că activitatea alantoinei a fost abolită de efaroxan (Figura 2). De asemenea, alantoina a scăzut greutatea eWAT, iar această reducere ar putea fi inversată prin pretratarea cu efaroxan. Raportul eWAT a prezentat, de asemenea, același model (Tabelul 1).
3.3. Implicarea receptorilor Imidazoline I1 în reducerea consumului de energie indusă de alantoină
Injecția intraperitoneală de alantoină (5 mg/kg) de trei ori pe zi timp de 8 săptămâni a redus semnificativ aportul de energie al șoarecilor alimentați cu HFD, de la 18,77 ± 1,52 kcal/g/zi la 11,29 ± 0,47 kcal/g/zi (Figura 3) . Pre-tratamentul cu efaroxan (1,5 mg/kg, i.p.) a abolit această activitate. Cu toate acestea, tratamentul cu efaroxan singur nu a avut niciun efect asupra aportului energetic al șoarecilor hrăniți cu HFD.
în comparație cu grupul normal hrănit cu chow;
3.4. Modificări ale nivelului de neuropeptidă Y (NPY) în hipotalamusul șoarecilor alimentați cu HFD
Așa cum se arată în Figura 4, nivelul hipotalamic de NPY la șoarecii hrăniți cu HFD a fost redus semnificativ prin tratament cu alantoină (5 mg/kg, i.p.) timp de 8 săptămâni. Pre-tratamentul cu efaroxan (1,5 mg/kg i.p.) cu 30 de minute înainte de administrarea alantoinei a abolit această modificare a NPY hipotalamic (Figura 4).
în comparație cu grupul normal hrănit cu chow;
3.5. Activitatea alantoinei la șoareci db/db
Așa cum se arată în Figura 5, aportul de energie a fost semnificativ crescut la șoarecii db/db. Cu toate acestea, injecția de alantoină (5 mg/kg, i.p.) la șoareci db/db nu a reușit să producă modificări ale aportului de energie comparativ cu șoarecii db/db tratați de vehicul. Acest lucru indică faptul că efectul inhibitor al alantoinei asupra aportului de energie a dispărut la șoarecii db/db.
3.6. Îmbunătățirea hiperleptinemiei de către alantoină la șoareci alimentați cu HFD
Administrarea de alantoină (5 mg/kg, i.p., de trei ori/zi) timp de 8 săptămâni a scăzut semnificativ nivelul plasmatic de leptină la șoarecii hrăniți cu HFD (Tabelul 2). Această scădere a fost atenuată prin pretratarea cu efaroxan (1,5 mg/kg i.p.) cu 30 de minute înainte de administrarea alantoinei.
4. Discutie
În studiul de față, am constatat că alantoina a provocat o scădere semnificativă a greutății corporale și a îmbunătățit acumularea eWAT și aportul de energie la șoarecii hrăniți cu HFD. Această acțiune antioxidantă a alantoinei a fost inversată prin blocarea I1R. Aceste rezultate indică faptul că alantoina poate ameliora obezitatea indusă de HFD prin activarea I1R.
Conținutul de țesut adipos este strâns asociat cu obezitatea, iar eWAT este utilizat pe scară largă ca indicator în investigarea obezității [18, 19]. În prezentul studiu, alantoina a scăzut efectiv dimensiunea celulei eWAT (Figura 2) și greutatea (Tabelul 1) prin activarea I1R. Această acțiune a alantoinei asupra eWAT este eficientă la o doză similară cu doza necesară pentru îmbunătățirea steatozei hepatice la șoarecii hrăniți cu HFD [16]. Se poate considera astfel că alantoina afectează homeostazia lipidică prin activarea I1R [16].
-MSH) și receptorii melanocortinei-3 (MC3) [46, 47]. Astfel, mecanismul de acțiune detaliat al alantoinei în obezitatea indusă de HFD necesită investigații suplimentare în viitor.
5. Concluzii
Am constatat că alantoina are efecte antiobezitate la șoarecii hrăniți cu HFD și că aceste efecte sunt mediate de activarea I1R, care are ca rezultat un aport mai mic de energie și o acumulare redusă de eWAT. Astfel, alantoina poate fi utilizată ca agent alternativ pentru îmbunătățirea obezității în viitor.
Abrevieri
Contribuția autorilor
Hsien-Hui Chung și Kung Shing Lee au contribuit în mod egal la acest articol.
Mulțumiri
Outhorii îi mulțumesc Dr. K. C. Cheng și dl. K. F. Liu pentru asistență pricepută cu aceste experimente. Prezentul studiu a fost finanțat în principal printr-o subvenție din partea Consiliului Național de Științe (NSC 99-2628-B309-001-MY3) din Taiwan.
Referințe
- Obezitatea indusă de dietă promovează dezvoltarea tumorilor de colon la șoarecii tratați cu azoximetan
- Efectul Enterococcus faecalis FK-23 asupra anti-obezității la șoarecii cu obezitate indusă de dietă
- Ratele criminalității legate de hipertensiune arterială, obezitate - UChicago Medicine
- Prevenirea obezității la copii Lista articolelor cu impact ridicat Videoclipuri din jurnale
- ERAPSO care dezvăluie sarcina ridicată a obezității la pacienții germani cu psoriazis - PubMed