Мангостан (Гарцинія мангостана) добавки м’якоті пом’якшують біохімічні та морфологічні зміни в печінці та нирках щурів із ожирінням, що спричинені дієтою

Анотація

Передумови

Мангостін - це рідний фрукт з Південно-Східної Азії. Він багатий фенольними сполуками, такими як ксантони, антоціани та фенольні кислоти. Екстракт перикарпа мангостану виявляв інгібуючу активність щодо ліпази підшлункової залози і може мати потенційне застосування для лікування ожиріння. Однак досліджень щодо корисного впливу м’якоті мангостану на ожиріння обмежено. Це дослідження мало на меті дослідити наслідки Гарцинія мангостана плоті (GMF) про біохімічні та морфологічні зміни печінки та нирок у щурів із ожирінням, що страждають ожирінням, що страждають від дієти.

Методи

Сорок здорових щурів Спраг-Доулі були рандомізовані у п'ять груп (n = 8) з чотирьох груп годували дієтою з високим вмістом жиру (HFD) протягом 10 тижнів, а контрольну групу - дієтою на щурячому чау. Доповнення ГМФ у щурів із ожирінням продовжували протягом 7 тижнів, починаючи з 10-го тижня після початку HFD у різних дозах (200 мг/кг, 400 мг/кг та 600 мг/кг). Щурам позитивного та негативного контролю давали дистильовану воду перорально. Ліпідний профіль плазми, антиоксидантні ферменти та прозапальні маркери визначали за допомогою комерційних наборів. Будова печінки та нирок визначалася гістологією.

Результати

Щури, яких годували HFD протягом 10 тижнів, підвищували рівень холестерину ЛПНЩ у плазмі крові, знижували рівень глутатіонпероксидази в плазмі крові та мали значно вищу масу тіла порівняно із звичайними контрольними щурамистор

Передумови

Прогнозується, що економічний тягар ожиріння, включаючи матеріальні та нематеріальні витрати, зростатиме щороку [1]. Тому розробка нової природної терапії, яка є безпечною та ефективною, є надзвичайно важливою для пом’якшення глобальної кризи охорони здоров’я, пов’язаної з ожирінням, та пов’язаних із нею захворювань. На сьогоднішній день доступно та затверджено Управлінням з контролю за продуктами та ліками (FDA) лише кілька рецептурних препаратів для лікування ожиріння [10]. Однак використання препаратів проти ожиріння спричиняє лише незначну і непослідовну втрату ваги із серйозними несприятливими наслідками, включаючи біль у животі, терміновість фекалій та нетримання сечі [11]. Як варіант, дієтичне втручання, включаючи використання екстракту на рослинній основі, може призвести до постійного зменшення ожиріння та його супутніх захворювань з меншою кількістю побічних ефектів.

Гарцинія мангостана або відомий як мангостін - темно-фіолетовий плід зі слабокислим і солодкуватим смаком м’якоті. Плоди зазвичай зустрічаються в азіатських регіонах, таких як Малайзія, Індія та Таїланд. Плоди плодових перикарпів традиційно використовувались для лікування різних захворювань, таких як біль у животі, рани та шкірні інфекції з давніх часів [12]. З різних частин мангостану виділено численні біоактивні сполуки [13]. Серед них є похідні ксантонів, які є основною складовою частиною перикарпа. Були проведені великі дослідження перикарпа мангостану, які продемонстрували широкий спектр активності, включаючи протигрибкову, антиоксидантну, проти ожиріння та протидіабетичну [14].

Методи

Ідентифікація рослин

Формальна ідентифікація G. mangostana було проведено ботаніком, доктором Мохдом Фірдаусом Ісмаїлом, з відділу біорізноманіття, Інститут біологічних наук, Університет Путра, Малайзія проти зразка ваучера. Ваучер № становить SK 3283/18. Зразок також був зданий на зберігання в Гербарій Інституту біологічних наук, Університет Путра, Малайзія.

Підготовка G. mangostana плоть

Зрілі G. mangostana характеризувався темно-фіолетовими шкірками та приємним запахом [23]. Плоди купували на місцевому ринку, Селангор, Малайзія. Плоди промили водою, а околоплодники видалили. М'якоть плодів зберігали при - 80 ° C і сушили ліофілізацією для видалення вологи. Сушені G. mangostana м'якоть (GMF) подрібнювали в дрібний порошок і зберігали в герметичній тарі при 4 ° C. Протягом періоду добавки ГМФ щодня готували щодня шляхом розведення дистильованою водою у трьох концентраціях (200 мг/кг, 400 мг/кг та 600 мг/кг), перш ніж давати експериментальним тваринам.

Дослідні тварини

Експериментальні процедури проводились відповідно до етичних норм, затверджених Комітетом з догляду та використання тварин (ACUC) університету Пулі Малайзії (UPM/IACUC/AUP-R014/2014). Сорок щурів самців Sprague Dawley (у віці 8–10 тижнів, вага 250 ± 5 г) були придбані у A Sapphire Enterprise (Малайзія). Як повідомляв постачальник, усі щури були здоровими. Щурів поодинці поселяли у стандартній клітці в тваринницькому домі Universiti Putra Malaysia при температурі, контрольованій при 28 ± 2 ° C, при 12-годинному циклі світла та темряви. Деякі щури-самці були агресивними. Тому їх розміщували індивідуально, але в одній кімнаті, щоб забезпечити нюховий, слуховий та зоровий контакт з іншими щурами, і, отже, вони не були повністю ізольовані. Акліматизацію проводили протягом одного тижня, подаючи воду за бажанням та гранули з щурячим чау.

Індукція ожиріння

Дієта з високим вмістом жиру (HFD) була адаптована на основі дієтичного складу, про який раніше повідомляли Левін та Данн-Мейнелл [13]. До складу HFD входили 68% гранул звичайного щурячого чау, 20% сухого молока швидкого приготування (Dutch Lady), 6% топленого масла (Crispo) та 6% олії монет (Krystal). Суміш гомогенізували і випікали протягом ночі при 65 ° С. HFD забезпечує 414,0 ккал/100 г енергії з 43% вуглеводів, 17% білка та 40% жиру. Тим часом гранули з чау-чау містять 306,2 ккал/100 г енергії з 75% вуглеводів, 22% білка і 3% жиру.

Групування тварин

Щурів випадковим чином розподіляли на 5 груп відповідно до їх дієти: гранули чау-чау (нормальний контроль, NC; n = 8), HFD (контроль ожиріння, OC; n = 8), HFD + 200 мг/кг GMF (GMF 200; n = 8), HFD + 400 мг/кг GMF (GMF 400; n = 8) та HFD + 600 мг/кг GMF (GMF 600; n = 8). Відповідні дозування базувалися на дослідженні Adiputro та співавт. [23]. Щури, які отримували HFD протягом 10 тижнів, мали значно вищу масу тіла та індекс маси тіла (ІМТ) і були класифіковані як ожиріння [14]. Добавки GMF вводили протягом 7 тижнів ожирілим щурам, починаючи з 10-го тижня після початку HFD. Тим часом групи NC та OC отримували плацебо, неактивну речовину (дистильовану воду) шляхом примусового годування (перорально) через 7 тижнів, починаючи з 10-го тижня після початку нормальної дієти та СНВ відповідно, оскільки загальний обсяг лікування становить менше 5 мл/кг. Всі вимірювання, включаючи масу тіла та інші експерименти, проводились у легкій фазі.

Споживання їжі, маса тіла та індекс маси тіла (ІМТ)

Щоденне споживання їжі брали для контролю стану здоров'я щурів. Залишки їжі протягом 24 годин зважували за допомогою електричного ваги, перш ніж відняли від початкової ваги їжі. Вимірювання маси тіла реєстрували щотижня, тоді як вимірювання носо-анальної довжини (від носа до заднього проходу) реєстрували на 10 тижні для визначення їх ІМТ. ІМТ розраховували шляхом ділення маси тіла (г) на носо-анальну довжину (см 2). Нормальний ІМТ для дорослих щурів коливався від 0,45 ± 0,02 г/см 2 до 0,68 ± 0,05 г/см 2 [14].

Аналіз біохімії плазми

Гістопатологічне дослідження

В кінці дослідження щурів евтаназували знекровленням. Печінку та нирки промивали крижаними розчинами 0,95 NaCl та зберігали у контейнері для зразків з 10% забуференним формаліном. Після фіксації тканини вбудовували в парафін і фарбували гематоксилін та еозин (H&E). Нарешті, слайди були підготовлені і спостерігались при збільшенні в 20 разів за допомогою світлової мікроскопії.

Статистичний аналіз

Всі дані були проаналізовані за допомогою статистичного пакету для програм соціальних наук (SPSS версія 22). Дані були виражені як середнє значення ± SEM. Всього було проаналізовано 5 груп за допомогою одностороннього дисперсійного аналізу (ANOVA). Кожна група складається з восьми щурів, а експериментальним підрозділом були окремі щури. Всі дані групи були перевірені на дисперсію за допомогою тесту Бартлетта. Змінні, які зазвичай не розподілялись, трансформувались (використовуючи функцію log 10) перед статистичним аналізом. Коли взаємодія та/або основні ефекти були значними, засоби порівнювали за допомогою багаторазового порівняльного тесту Ньюмана-Кельса. Там, де перетворення не призвели до нормальності або постійної дисперсії, проводили непараметричний тест Крускала-Уолліса. Дані вважали статистично значущими на стор

Результати

Споживання дієти та маса тіла

Вплив добавок ГМФ на дієтичне споживання, масу тіла та ІМТ у страждаючих ожирінням щурів з високим вмістом жиру було показано в таблиці 1. Після 10 тижнів HFD щури з ожирінням показали менший рівень споживання їжі порівняно із звичайними контрольними щурами (стор Таблиця 1 Вплив добавок ГМФ на дієтичне споживання, масу тіла та ІМТ

Додавання ГМФ у щурів із ожирінням протягом 7 тижнів зменшило споживання їжі порівняно з групами, що мають НК та ОК (Таблиця 1). Споживання енергії було нижчим у щурів із ГМФ при всіх дозах (GMF 200, GMF 400 та GMF 600) порівняно з групою OC, тоді як група NC мала найменше споживання енергії (стор Таблиця 2 Вплив добавок ГМФ на глюкозний та ліпідний профіль у плазмі крові

Антиоксидантні ферменти та загальна антиоксидантна здатність

Вигодовування HFD протягом 10 та 17 тижнів знижувало рівень GPx порівняно з щурами, що живуть у стані NCстор Таблиця 3 Вплив добавок GMF на антиоксидантні ферменти плазми крові та загальний антиоксидантний статус

Запальні маркери

Порівняно з NC щурами, група OC мала підвищений рівень TNF-α та IL-6 у плазмі крові після 17 тижнів HFD (стор 0,05) (Таблиця 4).

Гістопатологічне дослідження

Гістопатологічне дослідження тканин печінки показало збільшені гепатоцити та появу крапель жиру у щурів OC після 17 тижнів годування HFD (рис. 1b). На відміну від цього, у щурів, що страждають на НК, спостерігались нормальні гепатоцити з невеликою кількістю жиру та відсутністю запальних клітин (рис. 1а). Група GMF 200 мала менше накопичення жирових клітин (рис. 1c), тоді як групи GMF 400 та GMF 600 нормалізували порушення гепатоцитів групи OC (рис. 1d та e).

добавка

Гістопатологія печінки у NC, OC та GMF щурів. Фарбування тканин печінки гематоксиліном та еозином із збільшенням гепатоцитів та крапель жиру (позначено як “fd”) (× 20) та розширеною центральною веною (позначено як “dc”) (× 20). CV, центральна вена; a, нормальний контроль (NC); b, контроль над ожирінням (OC); c, 200 мг G. mangostana м’якоть/кг маси тіла (GMF 200); d, 400 G. mangostana м’якоть/кг маси тіла (GMF 400); e, 600 G. mangostana плоть/кг маси тіла (GMF 600)

Гістопатологічне дослідження тканин нирок після годування HFD протягом 17 тижнів призвело до розширення клубочків порівняно з щурами NC (рис. 2а та b). Щури з добавкою GMF у всіх дозах показали нормальну структуру ниркової тканини (рис. 2c, d та e).

Гістопатологія нирок у NC, OC та GMF щурів. Фарбування гематоксиліном та еозином ниркових тканин із розширеним клубочком (позначеним як “dg”) (× 20). G, гломерули з капсулою Боумена; D, Дистальний канальчик; Р, проксимальна трубочка; A, нормальний контроль (NC); B, контроль над ожирінням (OC); С, 200 мг G. mangostana м’якоть/кг маси тіла (GMF 200); D, 400 G. mangostana м’якоть/кг маси тіла (GMF 400); Е, 600 G. mangostana плоть/кг маси тіла (GMF 600)

Обговорення

При ожирінні підвищений рівень жирових тканин черевної порожнини утворює велику кількість вільних жирних кислот (ЗЖК), що виділяються в печінку. Ці неестерифіковані жирні кислоти (NEFA) спричинили надмірне вироблення частинок ліпопротеїнів, багатих тригліцеридами (TG), таких як ліпопротеїни дуже низької щільності (ЛПНЩ). Отже, печінка, скелетні м’язи та серце були піддані ліпотоксичному стану та спричиняють порушення інсулінозалежного метаболічного процесу [28]. Підвищення рівня ЛПНЩ пов’язане з посиленим синтезом атерогенних ЛПНЩ. Ліпопротеїновий холестерин високої щільності (ЛПВЩ) може захистити від розвитку атеросклерозу шляхом зворотного транспорту холестерину від стінки судини назад до печінки та зменшити запалення, захищаючи ЛПНЩ від окислення [29]. Однак при ожирінні ЛПВЩ знизився [30]. Це пов’язано зі зменшенням ліполізу та утрудненим кліренсом збагаченого тригліцеридами ліпопротеїну. Отже, цей стан викликає гіперінсулінемію, непереносимість глюкози та низький рівень ЛПВЩ у плазмі [31, 32].

Крім того, ожиріння призводить до надмірного продукування активних форм кисню через зростаюче механічне навантаження та метаболізм міокарда, що з часом збільшує споживання кисню. В результаті в біологічній системі порушується баланс між окислювачем та антиоксидантом. Ендогенна антиоксидантна захисна система знижена, оскільки система на користь окислювачів [33]. В результаті пошкоджується клітинна структура ліпідів, білків і ДНК. Крім того, збільшення адипоцитів у людей, що страждають ожирінням, спричиняє надлишкову продукцію макрофагів - знежирених адипоцитів, що відповідають за вироблення запальних цитокінів, таких як індукована синтаза оксиду азоту (iNOS) та інтерлейкін-6 (IL-6) [34]. . Повідомлялося, що щури з ожирінням, які харчувались дієтою з високим вмістом жиру протягом 10 тижнів, знизили рівень глутатіонпероксидази (GPx) та супероксиддисмутази (SOD) [35]. Подібним чином, поточне дослідження показало, що у щурів, що страждають ожирінням, знижувались GPx та SOD у плазмі крові як маркери антиоксидантних ферментів, а також підвищений рівень TNF-α та IL-6 у плазмі крові як прозапальних маркерів. Тому наша індукована HFD модель показала метаболічні та структурні відхилення, що імітують ожиріння людини.

Гістопатологічне дослідження печінки та нирок у щурів із ожирінням виявило порівнянні висновки з попередніми дослідженнями, внаслідок яких спостерігалося розширення центральної вени печінки та гілок ворітної вени у щурів, яких годували HFD (30%) протягом 8-12 тижнів [36]. Результати свідчать про те, що HFD може діяти як основна причина стеатозу печінки. Крім того, результати цього дослідження відповідають попередньому дослідженню, вказуючи, що нирка щурів, яким вводили HFD протягом 3 місяців, показала розширені кровоносні судини та капсулу Боумена, інфільтрацію мононуклеарних клітин та дегенерацію у нефронах [37]. Дослідження на людях також продемонстрували гіпертрофію клубочків та розширення капілярів клубочків у пацієнтів із ожирінням [38]. Припускають, що розширення клубочка після HFD зумовлене збільшенням метаболічних потреб у ожирілих щурів, що в результаті призводить до гіперфільтрації клубочків [39]. Ця знахідка широко підтримує роботу інших досліджень у цій галузі, що пов’язують ожиріння та розміри клубочків [40, 41], ожиріння та гіперфільтрацію клубочків [42].

Висновок

Результати цього дослідження демонструють, що добавки ГМФ у щурів із ожирінням з високим вмістом жиру, спричинених дієтою, зменшували масу тіла та послаблювали метаболічні та структурні зміни печінки та нирок щурів із ожирінням. Отже, ГМФ може мати потенціал для полегшення ускладнень, пов’язаних з ожирінням, спричиненим дієтою, у щурів. Однак результати вимагають подальших досліджень фармакокінетики та фармакодинаміки, а також основного механізму, що застосовує молекулярний підхід, особливо щодо впливу конкретних біоактивних сполук у ГМФ на ожиріння. Крім того, також важливо визначити вплив ГМФ на активність ліпази підшлункової залози, оскільки пригнічення її активності може зменшити поглинання жиру та мати сприятливий вплив на ожиріння.