Ефекти проти ожиріння гідролізату білка Spirulina platensis шляхом модуляції осі мозок-печінка у дієтичних мишей, що харчуються жирами

Бінглі Чжао

1 коледж харчових наук та техніки, Південно-Китайський технологічний університет, Гуанчжоу, Китай

Юцзяо Цуй

1 коледж харчових наук та техніки, Південно-Китайський технологічний університет, Гуанчжоу, Китай

Сяодан Вентилятор

1 коледж харчових наук та техніки, Південно-Китайський технологічний університет, Гуанчжоу, Китай

Пінг Ци

2 Гуанчжоуський інститут контролю за харчовими продуктами та наркотиками, Гуанчжоу, Китай

Чунчен Лю

3 Zhongci Health Care Products Technology Development Co. Ltd, Гуанчжоу, Китай

Сюсон Чжоу

4 Гуанчжоу Honsea Industry Co. Ltd, Гуанчжоу, Китай

Сюе Чжан

1 коледж харчових наук та техніки, Південно-Китайський технологічний університет, Гуанчжоу, Китай

Пов’язані дані

Усі відповідні дані знаходяться в рукописі та в допоміжних файлах.

Анотація

Вступ

Зростаюче споживання дієти з високим вмістом жиру та “фаст-фуду” призводить до все більшого і більшого ожиріння, яке стало основною проблемою охорони здоров’я у світі. Ожиріння вважалося асоціацією з хронічними розладами здоров'я, такими як гіперліпідемія, гіпертонія, серцево-судинні захворювання, безалкогольна жирова печінка, резистентність до інсуліну та остеоартроз [1]. Людство бореться з ожирінням, однак несприятливі побічні ефекти та збільшення маси тіла є основною проблемою для звичайних медикаментозних методів лікування ожиріння. Існують постійні потреби у розробці безпечних та ефективних засобів для лікування ожиріння.

Матеріали і методи

Хімікати

Пепсин (1: 3000 од/мг) був придбаний у компанії Qiyun Biotech Co. Ltd, Гуанчжоу, Китай. Комплект для аналізу білків Bio-Rad був виготовлений від Bio-Rad Laboratories Inc., США. Симвастатин належав компанії Yuanye Biotech Co. Ltd, Шанхай, Китай. Набір для аналізу глюкози # 10009582 був від Cayman Chemicals, США. Набори для виявлення загального холестерину (ТК), триацилгліцерину (ТГ), ліпопротеїдів високої щільності (ЛПВЩ) та холестерину низької щільності (ЛПНЩ) -холестерину були придбані в Інституті біоінженерії Нанкін Цзяньчен (Нанкін, Китай). Всі хімічні реагенти були аналітичного класу.

Зразки препаратів та аналізів

Ціла спіруліна плаценсіс (WSP): сорок грамів порошку спіруліни плацентис (Ordos Biotech Co. Ltd, Китай) суспендували в 800 мл чистої води для отримання WSP.

Білок Spirulina platensis (SPP): WSP заморожували при -20 o C протягом 5 год і розморожували при кімнатній температурі, повторювали протягом 4 разів. Потім проводили ультразвукову обробку (450 Вт протягом 30 хв, інтервал 9 с кожні 6 с) на крижаній бані, суміш центрифугували при 8694 × g (4 ° С, 45 хв) і супернатант збирали як SPP [20].

Білковий гідролізат Spirulina platensis (SPPH): чотири грама SPP розчиняли в чистій воді, отримуючи 3% (об./Об.) Білкового розчину. Гідроліз проводили з пепсином в умовах pH 2, температури 37 o C і співвідношення ферменту до субстрату 6%. Через 10 годин гідролізу фермент інактивували на водяній бані (90 ° C, 15 хв), охолоджуючи до кімнатної температури, розчин центрифугували при 8694 × g (4 ° C, 45 хв), і супернатант збирали як SPPH.

Вміст білка вимірювали за допомогою аналізу білка Bio-Rad. Розподіл молекулярної маси аналізували методом ВЕРХ, склад амінокислот визначали за допомогою автоаналізатора Amino Acids (A300 MembraPure, Німеччина).

Експерименти та аналізи на тваринах

Таблиця 1

Інгредієнт	Дієта з високим вмістом жиру (г/кг)
Казеїн	200
L-цистеїн	3
Кукурудзяний крохмаль	72,8
Мальтодекстрин	100
Сахароза	172,8
Целюлоза	50
Соєва олія	25
Сало	177,5
Мінерали AIN-93	35
Вітаміни AIN-93	10
Бітартрат холіну	2.5
Інгредієнт	Контрольна дієта (г/кг)
Вода	79
Жир	45
Зола	67
Целюлоза	38
Білок	199
Фосфор	8.9
Кальцій	12
Лізин	8.9
Метіонін	1.7
Цистеїн	1.2

Аналіз масивів RT-PCR та картографування мережі

Біохімічний аналіз ефекту ожиріння цілого Spirulina platensis (WSP), білка Spirulina platensis (SPP), білкового гідролізату Spirulina platensis (SPPH) та симвастатину (SIM) при дієті з високим вмістом жиру (HFD), що годується мишами, (A), (B) сироваткова глюкоза, (C) загальний холестерин (TC), (D) триацилгліцерин (TG), (E) холестерин ліпопротеїдів високої щільності та (HDLC), (F) холестерин ліпопротеїдів низької щільності (LDLC). DW - це дистильована вода, NC - звичайний контроль. Різні символи (a, b, c, d) вказували на значну різницю.

Таблиця 2

Groupn Початкова вага (g) Вага після встановлення моделі (g) Кінцева вага (g)

HFD + DW	6	23,97 ± 0,9865 a	28,73 ± 0,602771 а	30,37 ± 1,40119
HFD + WSP	6	23,72 ± 1,225561 а	28,62 ± 0,349285 а	28,48 ± 1,384558
HFD + SPP	6	23,32 ± 0,870057 a	29 ± 0,804156 a	28,5 ± 1,208305
HFD + SPPH	6	23,5 ± 1,115796 а	28,6 ± 0,2 а	28,13 ± 0,648074
HFD + SIM	6	23,43 ± 0,805709 а	28,67 ± 0,51316 а	29,87 ± 1,106044
NC	6	23,1 ± 0,547723 а	24 ± 0,754983 b	24,73 ± 0,52915

Примітка: різні символи (a, b) вказували на значну різницю (p Рис. 2B) вказували, що дієта з високим вмістом жиру значно підвищувала вміст глюкози в сироватці крові до 10,1 ± 1,01 ммоль/л (група HFD + DW), тоді як втручання Spirulina platensis помітно знижувало сироватку крові вміст глюкози до 8,2 ± 0,45, 6,1 ± 0,64, 7,7 ± 0,36 та 7,6 ± 0,89 ммоль/л для HFD + WSP, HFD + SPP, HFD + SPPH та HFD + SIM відповідно, які були вищими за нормальний контроль (NC) група (4,5 ± 0,56 ммоль/л). Це означає, що суцільний білок Spirulina platensis, білок Spirulina platensis, білок Spirulina platensis білок та симвастатин можуть знизити рівень глюкози в сироватці крові на 18,8% ± 1,3%, 39,6% ± 2,4%, 23,8% ± 1,6% та 24,8% ± 1,9% відповідно. з групами HFD, але не може відновити нормальний рівень. Серед них найкращим був білок Spirulina platensis, гідролізат білка Spirulina platensis - близький до Simvastatin.

Дієта з високим вмістом жиру підвищила загальний вміст загального холестерину (ТК) (4,8 ± 0,79 ммоль/л) порівняно з групою, яка отримує НК (2,7 ± 0,43 ммоль/л) (рис. 2С). Однак WSP, SPP та симвастатин не інгібували таке підвищення, при якому вміст ТК становив до 5,1 ± 0,17, 4,7 ± 0,62 та 4,9 ± 0,59 ммоль/л відповідно. SPPH суттєво (р зменшив таке підвищення, вміст ТК знизився до 3,8 ± 0,42 ммоль/л, хоча все ще перевищує групу НК. Таким чином, ціла спіруліна плаценсіс, білок спіруліни плаценти та позитивний препарат симвастатин не можуть зменшити вміст ТК, лише спіруліна білковий гідролізат platensis може знизити рівень ТК на 20,8% ± 1,4% порівняно з групою HFD.

Рисунок 2D показав, що вміст тригліцеридів статистично достовірно не змінився (р> 0,05) у всіх групах HFD (HFD + DW (1,08 ± 0,12 ммоль/л), HFD + WSP (1,18 ± 0,26 ммоль/л), HFD + SPP (1,11 ± 0,17 ммоль/л), HFD + SPPH (1,07 ± 0,11 ммоль/л) і HFD + SIM (1,26 ± 0,15 ммоль/л)), порівняно з групою NC (0,74 ± 0,14 ммоль/л), тобто всі втручання Spirulina platensis включаючи позитивний препарат Симвастатин не мав значного (р> 0,05) впливу на вміст тригліцеридів у цьому експерименті.

Так само дієта з високим вмістом жиру суттєво (p рис. 2E та 2F). SPPH достовірно (р 0,05); SPPH та симвастатин впливали на ЛПНЩ, але не суттєво (р> 0,05).

(A) Теплова карта експресії генів для чотирьох груп: дієта з високим вмістом жиру (HFD) + дистильована вода (DW) (мозок), дієта з високим вмістом жиру (HFD) + гідролізат білка Spirulina platensis (SPPH) (мозок), жир з високим вмістом жиру дієта (HFD) + дистильована вода (DW) (печінка), дієта з високим вмістом жиру (HFD) + білковий гідролізат Spirulina platensis (SPPH) (печінка). (B) Мережа взаємодії, що відображається значно вираженими генами в тканині мозку. (C) Мережа взаємодії, що відображається значно вираженими генами в тканинах печінки. (D) Мережа взаємодії, що відображається значно вираженими генами в тканинах мозку та печінки. (E) Пропонована вісь мозок-печінка, що діє під дією білкового гідролізату Spirulina platensis (SPPH).

Обговорення

Одним словом, сильними сторонами цього дослідження є те, що ефект проти ожиріння гідролізату білка Spirulina platensis (SPPH) вперше досліджено з точки зору осі мозок-печінка, різні реакції на експресію генів спостерігались у відповідь на втручання SPPH та різні основні регуляторні мережі були визначені для дії SPPH на мозок та печінку.

Висновок

Ефекти проти ожиріння білка спіруліни (SPP) або пептиду (SPPH) перевершують, ніж цілі спіруліни (WSP), SPPH трохи кращий, ніж SPP, під тією ж дозою. SPPH мав хороші показники зниження рівня глюкози, зниження ваги та загального холестерину за рахунок модуляції експресії деяких ключових генів мозку та печінки, таких як Acadm, Retn, Fabp4, Ppard, Slc27a1 та ін. Ці гени, як було показано, пов’язані з ліпідами метаболізму та накопичення в літературі, але детальний зв'язок їх змін із глюкозою або зменшенням ваги вимагає подальшого вивчення.