Розчинні у воді наночастинки хітозану пригнічують гіперхолестеринемію, спричинену харчуванням дієти з високим вмістом жиру у самців щурів Спраг-Доулі

1 основна одиниця модуляції печінки для лікування гіпертонічної хвороби та лабораторії метаболізму ліпідів 3-го рівня SATCM, Фармацевтичний університет Гуандун, Гуанчжоу, 510006, Китай

Анотація

Хитозан, деацетильований продукт хітину, знижує рівень холестерину у людей та тварин. Однак хітозан не повністю розчиняється у воді, що впливає на всмоктування в кишечнику людини. Крім того, водорозчинний хітозан (WSC) має більш високу реакційну здатність порівняно з хітозаном. Це дослідження було розроблене для з'ясування ефектів WSC та водорозчинних наночастинок хітозану (WSC-NP) на гіперхолестеринемію, спричинену годуванням дієтою з високим вмістом жиру у самців щурів Sprague-Dawley. WSC-NP були підготовлені методом іонного гелеутворення та методом сушіння розпиленням. Наночастинки мали сферичну форму і мали гладку поверхню. Середній розмір WSC-NP був 650 нм, коливаючись від 500 до 800 нм. Результати показали, що WSC-NPs значно знижують ліпіди крові та в'язкість плазми крові та значно підвищують активність супероксиддисмутази сироватки (SOD). Цей документ є першим звітом про зниження ліпідів ефектів WSC-NP, що свідчить про те, що WSC-NP можуть бути використані для лікування гіперхолестеринемії.

1. Вступ

Дисліпідемія, включаючи гіперхолестеринемію, гіпертригліцеридемію або їх поєднання, є основним фактором ризику серцево-судинних захворювань. Як правило, для дисліпідемії характерні підвищені концентрації загального холестерину (ТК), тригліцеридів (ТГ) та холестерину ліпопротеїдів низької щільності (ЛПНЩ-ЛПНЩ) в поєднанні зі зниженням концентрації холестерину ліпопротеїнів високої щільності (ЛПВЩ-С) []. 1]. В даний час ці ліпідні дисбаланси найчастіше лікуються фармакологічною терапією. Однак багато засобів, що знижують рівень холестерину, особливо статини, пов'язані з важкими побічними ефектами [2]. У світлі цього спостерігається великий інтерес до впливу харчових волокон, таких як хітозан, на всмоктування холестерину в кишечнику.

Хитозан - це природний катіонний полісахарид, що складається з (1-4) -2-аміно-2-дезокси-D-глюкопіранозильних одиниць. Він розщеплює уповільнення до нешкідливих продуктів (аміноцукрів), які повністю засвоюються організмом людини [3]. Завдяки своїй нетоксичності та високій біосумісності, хитозан був розроблений як дієтичні добавки, як носій для перорального прийому пептидів та білків, як цілеспрямована доставка лікарських засобів, а також у фармацевтичній та біомедичній областях [4–6]. Завдяки існуванню аміногруп, хітозан має позитивний заряд, тому може зв’язувати негативно заряджені субстрати, такі як ліпіди та жовчні кислоти. Хитозан також перешкоджає емульгуванню нейтральних ліпідів, зв’язуючи їх гідрофобними зв’язками [7]. Кілька досліджень показали, що хітозан має знижуючі холестерин властивості як у тварин, так і у людей [8, 9].

Однак хітозан має високу в’язкість і не повністю розчиняється у воді, але він знаходиться в кислих розчинах. Такі властивості хітозану зменшили б його абсорбцію в кишечнику людини, оскільки більшість кишечників тварин, особливо шлунково-кишкового тракту людини, не мають таких ферментів, як хітиназа та хітозаназа [10]. WSC має нижчу в'язкість і розчинний у воді. Згодом він, здається, легко засвоюється in vivo. І, як повідомляється, WSC має такі переваги для здоров'я, як регуляція імунітету, протипухлинна, захист печінки, зниження рівня ліпідів у крові, а також протидіабетичні та антиоксидантні властивості [11, 12]. Зокрема, попередні дослідження показали, що WSC був ефективним у зниженні рівня ліпідів порівняно з хітозаном [13].

Крім того, наночастинки демонструють деякі специфічні характеристики, такі як підвищення стабільності терапевтичних засобів, властивості контрольованого та тривалого вивільнення та глибоке проникнення в тканини через дрібні капіляри [14]. Ми підготували WSC-NP як носій для завантаження білкового препарату методом іонного гелеутворення [15]. І WSC-NP мають кращу розчинність для великої загальної площі поверхні та нижчу в’язкість, ніж WSC. Отже, у цьому дослідженні вивчався вплив WSC та WSC-NP на гіперхолестеринемію, спричинену годуванням щурами раціоном з високим вмістом жиру.

2. Матеріали та методи

2.1. Хімікати

WSC був придбаний у Shandong Aokang Biotech Ltd (Шаньдун, Китай). В'язкість була більше 200 с/с, а значення деацетилювання - 85%. Набори загального холестерину (TC), триацилгліцеролу (TG), ліпопротеїдів високої щільності (HDL-C) та ліпопротеїдів низької щільності (LDL-C) були отримані від BioSino Bio-technology and Science Inc (Пекін, Китай). Набори супероксиддисмутази (SOD) були придбані в Інституті біоінженерії Нанкін Цзяньчэн (Веньчжоу, Китай). Якщо не зазначено інше, всі лабораторні реагенти були аналітичного класу.

2.2. Тварини та емульсії з високим вмістом жиру

Самці щурів Sprague-Dawley вагою 200

20 г було придбано в Лабораторному тваринницькому центрі Гуанчжоуського університету китайської медицини (Гуанчжоу, Китай). Всі протоколи для тварин були затверджені інституційним комітетом з догляду та використання тварин Фармацевтичного університету Гуандун (Гуанчжоу, Китай). Їх розмістили в ізоляторній клітці в кондиціонованому приміщенні для тварин при температурі 23 1 ° C. Щурам дозволявся вільний доступ до їжі та води.

Коротко, емульсії з високим вмістом жиру готували наступним чином. 10,0 г холестерину та 1,0 г порошку пропілтіоурацилу розчиняли в 20,0 г олії свинячого жиру при 80 ° C і перемішували протягом 10 хв для забезпечення повного розчинення у вигляді масляної фази. Первинні емульсії готували шляхом розведення 5 мл емульгатора (Твін-80) і 20 мл розчину дезоксихолату натрію (2,0%) у масляну фазу за допомогою високошвидкісного блендера. Потім до первинних емульсій додавали дистильовану воду для утворення емульсій з високим вмістом жиру (100 мл) при перемішуванні.

2.3. Отримання та характеристика водорозчинних наночастинок хітозану

У цьому дослідженні WSC-NPs утворювались в результаті складних електростатичних взаємодій між позитивно зарядженими кополімерами та негативно зарядженими триполіфосфатами (TPP) у м'яких умовах. Коротко, WSC (0,1% мас./Об.) Та ТЕС (0,1% мас./Об.) Розчиняли у очищеній воді. Для приготування WSC-NPs розчин WSC (500 мл) перемішували (800 об/хв) при кімнатній температурі (25 ° C). Потім до системи додавали 0,1% розчин ТЕС (100 мл) при продовженні перемішування для завершення формування наночастинок. Швидкість додавання TPP становила 0,75 мл/хв. Потім наносуспензію сушили розпиленням за допомогою лабораторної розпилювальної сушарки L-117 (Laiheng Scientific Co. Ltd, Пекін, Китай) зі стандартною насадкою (0,5 мм). Швидкість потоку розпилювача становила 10–15 л/хв, а швидкість потоку - 600 мл/год. Температуру на вході контролювали на рівні 160 ° C. Температура на виході визначалася температурою на вході та відносними факторами, такими як швидкість потоку повітря та рідини, і варіювала між 80–85 ° C. На стабільність WSC-NPs впливають різні умови навколишнього середовища при тривалому зберіганні. Були проведені дослідження, щоб оцінити стабільність WSC-NP протягом 5 місяців при кімнатній температурі.

FTIR були взяті з гранулами KBr на Perkin-Elmer Spectrum one FTIR (Shimadzu, FT-IR 8700, Японія). Розмір частинок і розподіл за розмірами наночастинок виконували ситазер для частинок (Zetasizer 3000 HAS, Malvern Instruments Ltd., Worcs Морфологію наночастинок досліджували за допомогою скануючої електронної мікроскопії (SEM) з використанням мікроскопа Hitachi S3700N (Hitachi Ltd, Японія) при 10 кВ.

2.4. Експериментальна процедура

Щурів годували ad libitum з комерційною дієтою протягом 5 днів, а потім були розподілені до 5 груп

наступним чином: (a) нормально харчуються щури, яких годували щурами (NF), (b) емульсії з високим вмістом жиру, що годували щурів (HF), (c) емульсії з високим вмістом жиру та 450 мг/кг/день щурів, що годували WSC (WSC), (d ) емульсії з високим вмістом жиру та 450 мг/кг/день WSC-NP, що годували щурів (H-WSC-NP), та (e) емульсії з високим вмістом жиру та 225 mg/kg/d WSC-NP, що годували щурів (L-WSC- NP). Група NF отримувала еквівалентну кількість дистильованої води; група ВЧ, отримувала емульсії з високим вмістом жиру щодня шляхом оральної інтубації до закінчення дослідження. Іншим групам вводили емульсії з високим вмістом жиру шляхом пероральної інтубації протягом 2 тижнів для встановлення гіперліпідемічного стану, а потім зразки WSC та WSC-NP вводили перорально групам WSC та WSC-NPs протягом 4 тижнів. Всі групи отримували відповідні дієти, в яких композиція відповідала GB14924.3 (Лабораторний тваринний центр Гуандун, Гуанчжоу, Китай) як основні дієти протягом усього експерименту. Кожного щура зважували раз на тиждень.

В кінці експериментального періоду зразки крові відбирали з орбітального венозного сплетення за допомогою капілярної трубки під ефірною анестезією після нічного голодування.

2.5. Сироваткові ліпіди та СОД

Кров згорталася при кімнатній температурі і центрифугувалась у центрифузі при 3000 об/хв протягом 15 хв. Сироватку відокремлювали, і вимірювали TC, TG, HDL-C та LDL-C за допомогою комерційних наборів для аналізу з використанням автоматизованого біохімічного аналізатора AMS-18 (Beijing Option Science and Technology Development Co. Ltd, Пекін, Китай).

Вміст СОД у сироватці крові аналізували за допомогою наявного в продажу аналітичного набору за допомогою спектрофотометра SPECORD S600 UV-Vis (Analytic Jena AG, Німеччина).

2.6. В'язкість плазми

Проби крові відбирали з очної вени за допомогою гепаринізованої капілярної трубки і центрифугували при 3000 об/хв протягом 5 хв у центрифузі Eppendorf 5810R (Eppendorf Co, Німеччина) для отримання плазми. В'язкість плазми вимірювали за допомогою автоматичного реометра крові LBY-N6B (Beijing Precil Instrument Co. Ltd, Beijng, Китай).

2.7. Статистичний аналіз

Всі дані були виражені як засоби SE. Відмінності між групами визначали шляхом одностороннього дисперсійного аналізу з використанням програми статистичного аналізу (SPSS для Windows, версія Rel, 16.0, Spss Inc, Чикаго, Іллінойс); порівняння багатодіапазонних тестів Стьюдента-Ньюмена-Кельса за адресою

.05 були зроблені для визначення суттєвих відмінностей серед засобів.

3. Результати та обговорення

3.1. Характеристики та стабільність WSC-NP

Мікрофотографії та розмір частинок WSC-NP показані на рисунку 1. Було виявлено, що всі наночастинки мають майже сферичну форму, а зовнішні поверхні виглядають гладкими (рисунок 1 (а)). Середній розмір частинок WSC-NPs становив 650 нм, коливаючись від 500 до 800 нм (рис. 1 (b)). Спектри FTIR WSC-NP і матриці WSC показують, що триполіфосфорні групи ТЕС пов'язані з амонійною групою WSC; між- та внутрішньомолекулярні дії посилюються у WSC-NP [15].