Вплив проти ожиріння Lactobacillus gasseri BNR17 у мишей із ожирінням, індукованих високим вмістом сахарози

Афілійований науково-дослідний центр, корпорація Bioneer, Теджон, Республіка Корея

Джи-Хі Кан,
Сун Ір Юнь,
Парк Мі-Хі,
Парк червня-Гонг,
Так молодий Чон,
Парк Хан-О

Цифри

Анотація

Цитування: Kang J-H, Yun S-I, Park M-H, Park J-H, Jeong S-Y, Park H-O (2013) Ефект проти ожиріння Lactobacillus gasseri BNR17 у мишей, що страждають ожирінням з високим вмістом сахарози. PLoS ONE 8 (1): e54617. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0054617

Редактор: Катрін Медлер, Бременський університет, Німеччина

Отримано: 8 липня 2012 р .; Прийнято: 13 грудня 2012 р .; Опубліковано: 30 січня 2013 р

Фінансування: Ця робота була підтримана Програмою розвитку харчових технологій із високою доданою вартістю; Міністерство продовольства, сільського господарства, лісового та рибного господарства, Республіка Корея. Фінансисти не мали жодної ролі у розробці досліджень, зборі та аналізі даних, прийнятті рішення про публікацію чи підготовці рукопису.

Конкуруючі інтереси: Усі автори працюють у корпорації Bioneer. Bioneer Co. має патенти на Lactobacillus gasseri BNR17. Це не змінює дотримання авторами всіх політик PLOS ONE щодо обміну даними та матеріалами, як це детально викладено в Інтернеті в посібнику для авторів.

Вступ

Ожиріння спричинене багатьма факторами, включаючи генетичні, метаболічні, поведінкові та культурні фактори. Більш конкретно, велике споживання жиру та низькі витрати енергії є основними причинами ожиріння, а також порушень обміну речовин, таких як резистентність до інсуліну, діабет 2 типу та серцево-судинні захворювання [1], [2]. Розроблено різноманітні програми та методи лікування, включаючи лікарську терапію, хірургічне втручання та дієтичний контроль для лікування або профілактики ожиріння; однак це часто пов'язано з проблемами безпеки. Тому розробка безпечної та ефективної дієтичної добавки для сприяння регулюванню ваги тіла є надзвичайно важливою.

Лактобактерії та біфідобактерії є репрезентативними пробіотичними мікроорганізмами, які приносять користь здоров’ю людини завдяки модуляції імунної системи [3], профілактиці раку [4], посиленню функцій кишечника [5] та гіпохолестеринемічному ефекту [6]. Нещодавно деякі дослідження розширили функціональність пробіотиків на лікування ожиріння. Деякі пробіотики демонструють властивість проти ожиріння, регулюючи обмін ліпідів та глюкози [7], [8], виробляючи кон’юговану лінолеву кислоту [9], [10], зменшуючи розмір адипоцитів і збільшуючи кількість малих адипоцитів у біла жирова тканина [11] та регулюючий лептин [12].

Ми спостерігали вплив L. gasseri BNR17, пробіотичного штаму, виділеного із грудного молока людини, на щурів SD з високим вмістом сахарози та трансгенних db/db мишей [13], [14]. У цих дослідженнях L. gasseri BNR17 пригнічував масу тіла та збільшення ваги жиру, рівень глюкози в крові натщесерце та після їжі та покращував пероральну толерантність до глюкози. Метою поточного дослідження було розширити ці спостереження та з'ясувати механізм, який бере участь у проти ожиріння активності L. gasseri BNR17. Ми досліджували вплив L. gasseri BNR17 на збільшення маси тіла, накопичення жиру та експресію мРНК генів, пов’язаних із ожирінням, у мишей із ожирінням, спричинених дієтою.

Матеріали і методи

Тварини та експеримент

Аналіз ПЛР у режимі реального часу

Згідно з протоколами виробника, РНК виділяли з 0,1 г тканин за допомогою набору RNeasy Mini (Qiagen) для печінки та RNeasy Lipid Tissue Mini (Qiagen) для білої жирової тканини. кДНК була синтезована за допомогою набору Accupower® Rocketscript ™ Cycle RT Premix від Bioneer (Daejeon, Південна Корея). qPCR проводили з використанням Exicycler (Bioneer) з Accupower® 2 × Greenstar qPCR Master Mix (Bioneer). Послідовності праймерів для цільових генів миші наведені в таблиці 1.

Біохімічний аналіз

Ендокринні пептиди (грелін, GIP, GLP-1, глюкагон, інсулін, лептин) визначали, використовуючи систему суспензійних масивів Bio-Plex (Luminex, Остін, США). Метаболічні параметри, включаючи рівень глюкози, загального холестерину, холестерину ЛПВЩ та холестерину ЛПНЩ у сироватці крові, аналізували за допомогою клінічного аналізатора 7020 (HITACHI, Токіо, Японія).

Вимірювання розміру адипоцитів

Розміри адипоцитів у брижовій, підшкірній, епідидимальній та периренальній жировій тканині вимірювали в тканинах, вбудованих у парафін. Коротко кажучи, тканини адипоцитів фіксували у 10% розчині нейтрального формаліну, вкладали у парафін, розрізали на ділянки 4 мкм та фарбували гематоксиліном та еозином. Розміри клітин вимірювали за допомогою DIXI3000 (Leica, Wetzlar, Німеччина).

Статистичний аналіз

Дані були виражені як середні значення зі стандартними похибками. Аналізи проводили за допомогою попарних t-тестів та тестів суми рангу Вількоксона. Різниці вважали статистично значущими за значеннями P Рисунок 1. Добавки L. gasseri BNR17 зменшують збільшення маси тіла, спричинене високим вмістом сахарози, та накопичення жирової маси.

(A) Зміна маси тіла, (B) зміна споживання їжі, (C) репрезентативні КТ-зображення накопичення жиру (зліва) та всього тіла (праворуч) (чорним кольором) через 10 тижнів (D) відповідають обсягу підшкірного та черевного жиру, (E) репрезентативні зображення фарбування жирової тканини у мишей чотирьох груп, (F) середня площа адипоцитів (мкм 2). Дані представляють середні значення ± SD. T-тест в парі: * P # P ## P ### P Таблиця 2. Вага тіла, вага жиру та маса органів мишей, яких годували експериментальними дієтами протягом 10 тижнів.

L. gasseri BNR17 впливає на експресію мРНК ожиріння та пов'язаних з діабетом генів у печінці та білій жировій тканині

Вплив BNR17 на експресію генів, пов’язаних із ожирінням, досліджували за допомогою RT-PCR у реальному часі. Експресія мРНК ACO, CPT1, PPARα, PPARδ та ANGPTL4 була значно вищою в групах BNR17 порівняно з групою HSD (рис.2). Крім того, експресія мРНК ACC та SREBP-1c показала тенденцію до зниження у групах BNR17.

Мишам C57BL/6J отримували ND, HSD або HSD, що містять BNR17 (10 9 або 10 10 КУО) протягом 10 тижнів. Потім видаляли печінку та вимірювали експресію мРНК за допомогою RT-PCR у реальному часі, використовуючи β-актин як ген ведення домашнього господарства. Дані представляють середні значення ± SD. Парний t-тест: * P # P ## P Рисунок 3. L. gasseri BNR17 впливає на експресію мРНК у білій жировій тканині.

Мишам C57BL/6J отримували ND, HSD або HSD, що містять BNR17 (10 9 або 10 10 КУО) протягом 10 тижнів. Потім видаляли білу жирову тканину і вимірювали експресію мРНК за допомогою RT-PCR в реальному часі, використовуючи β-актин як ген ведення домашнього господарства. Дані представляють середні значення ± SD. Парний t-тест: * P # P Рисунок 4. L. gasseri BNR17 впливає на ендокринні гормони.

Мишам C57BL/6J отримували ND, HSD або HSD, що містять BNR17 (10 9 або 10 10 КУО) протягом 10 тижнів. Сироватку отримували центрифугуванням цільної крові та аналізували. GIP, глюкозозалежний інсулінотропний поліпептид; GLP, глюкагоноподібний пептид. Дані представляють середні значення ± SD. Тест за сумою рангу Вількоксона: * P # P ## P 10 9 CFU. Це не узгоджується з попереднім дослідженням дозозалежної антидіабетичної активності BNR17 у мишей db/db [14]. Незважаючи на те, що в цьому дослідженні ми не пояснили причину, нещодавно повідомлялося, що імуномодуляція дендритних клітин пробіотиками демонструє дуже різні профілі відповідно до бактеріального посіву, тому пробіотичний ефект може відрізнятися залежно від частоти та величини прийнятих доз [ 35]. Це означає, що для подальшого розвитку комерційних продуктів може знадобитися визначення оптимальної ефективної дози пробіотиків.

Цікаво, що в цьому дослідженні ми спостерігали зміни у кількох біомаркерах, пов’язаних з діабетом. GLUT4 - один з основних транспортерів глюкози, що виражається в скелетних м’язах та жировій тканині. Відомо, що збільшення експресії GLUT4 у скелетних м’язах покращує резистентність до інсуліну, пов’язану з ожирінням або діабетом [36], тоді як повідомлялося, що зміни експресії гена жирового GLUT4 були скоріше пов’язані з інсулінорезистентністю та діабетом 2 типу, ніж із ожирінням [37] . У нашому дослідженні BNR17 значно збільшив експресію мРНК GLUT4 у білій жировій тканині (рис.3). Крім того, рівень інсуліну зріс у групі HSD, що суттєво знизилося внаслідок прийому добавок BNR17 (рис. 4). У випадку з попереднім діабетом підвищення рівня глюкози в крові стимулює секрецію інсуліну і згодом індукує гіперінсулінемію з нормальним діапазоном глюкози в крові. Гіперінсулінемія часто супроводжується ожирінням та біомаркером інсулінорезистентності [38]. Очікується, що регуляція GLUT4 та інсуліну, ймовірно, може бути віднесена до протидіабетної активності BNR17.

Внески автора

Задумав і спроектував експерименти: JHK SIY. Виконував експерименти: JHK SIY MHP JHP SYJ. Проаналізовано дані: JHK HOP. Написав папір: JHK.