Сприятливий вплив екстракту пивних дріжджів на щоденну активність у мишачої моделі синдрому хронічної втоми

Такаші Такахасі

1 Кафедра загальної медицини Медичного університету Каназава, Ісікава, Японія

Фей Ю.

1 Кафедра загальної медицини Медичного університету Каназава, Ісікава, Японія

Ши-цзи Чжу

1 Кафедра загальної медицини Медичного університету Каназава, Ісікава, Японія

Джунджі Морія

1 Кафедра загальної медицини Медичного університету Каназава, Ісікава, Японія

Хіроюки Суміно

4 Кафедра медицини та біологічних наук, Вища школа медицини університету Гунма, Гунма, Японія

Шигето Морімото

2 Кафедра геріатричної медицини Медичного університету Каназава, Ісікава, Японія

Нобуо Ямагуті

3 Кафедра серології, Медичний університет Каназава, Ісікава, Японія

Цугіясу Канда

1 Кафедра загальної медицини Медичного університету Каназава, Ісікава, Японія

Інтернет-версія цієї статті опублікована за моделлю відкритого доступу. Користувачі мають право використовувати, відтворювати, розповсюджувати або показувати версію цієї статті з відкритим доступом у некомерційних цілях за умови, що: оригінальне авторство належним чином і повністю атрибутоване; Journal та Oxford University Press призначаються як оригінальне місце публікації із зазначенням правильних деталей цитування; якщо статтю згодом відтворюють або поширюють не повністю, а лише частково або як похідну роботу, це повинно бути чітко зазначено. Для комерційного повторного використання, будь ласка, зв'яжіться з [email protected]

Анотація

Вступ

Втома є загальною клінічною ознакою у пацієнтів з різними імунологічними розладами або інфекційними захворюваннями (1). Однак патофізіологія стану втоми досі незрозуміла. Описано, що кілька цитокінів, що утворюються під час імунної відповіді на інфекцію, є посередниками деяких симптомів, включаючи лихоманку, сонливість, лімфаденопатію та втрату апетиту (2). Припускають, що ці цитокіни також відіграють роль у виникненні такого стану втоми (3).

Пиво - це складний алкогольний напій, виготовлений із солоду, хмелю, води та пивних дріжджів. За останні 10 років накопичилися наукові докази, які вказують на потенціал профілактики раку окремих компонентів пива, похідних хмелю, тобто пренілфлавоноїдів, включаючи ксантогумол та ізоксантогумол, і гірких кислот хмелю (10). Як правило, штам пивних дріжджів, таких як Saccharomyces pastorianus або Saccharomyces cerevisiae, застосовують як дріжджі для бродіння пива, а після заварювання частина дріжджів витягується з пивоварного інструменту і використовується для додаткових дріжджових продуктів, включаючи екстракт пивних дріжджів (BYE), а також сушені дріжджі. Цей екстракт широко застосовувався як харчовий інгредієнт та приправа. Хоча BYE включає багато розчинних компонентів групи вітаміну B, амінокислоти, пептиди та мінеральні матеріали, харчові або фармакологічні аспекти BYE ще не повністю зрозумілі. Оскільки вітаміни та мікроелементи часто використовуються для профілактики та терапії CFS, BYE є кандидатом до харчової добавки для CFS.

Пурі та ін. (11) повідомили, що добавки ефірних жирних кислот, багатих ейкозапентаєновою кислотою, при CFS пов'язані з ремісією симптомів та структурними змінами мозку. Ми описуємо вплив BYE на щоденну бігову активність в мишачій моделі CFS. Крім того, визначаються відмінності в патологічній модифікації та експресії гена цитокінів у селезінці між мишами, обробленими BYE, та контролем.

Матеріали і методи

Умови життя

Самки мишей BALB/c віком 8 тижнів були отримані з річки Чарльз (Канагава, Японія) і поодиноко розміщені в клітках (230 × 100 × 100 мм), включаючи ходові колеса (діаметром 230 мм), лічильники показують активність бігових коліс і водопровідні крани, отримані від Natsume Seisakusho Co., Ltd (Токіо, Японія). Ці клітки утримувались у світломутемному режимі (10 год проти 14 год), забезпеченому флуоресцентними лампочками, встановленими в підлозі клітки. Ми годували всіх мишей (n = 20) щодня під час експерименту. Температуру навколишнього середовища підтримували на рівні 24–25 ° C. Щоденну бігову активність мишей визначали як кількість повних обертів колеса за 24 год. Бігову активність вимірювали о 9 годині, коли було ввімкнено екологічне освітлення. Схвалення цього експерименту було отримано від комітету з експериментів на тваринах у Медичному університеті Каназава.

Індукція CFS за BA

Фіксований вбитий цілий антиген для кільцевого тестування BA (штам BA 1119-3, партія № 302) був отриманий з Національної лабораторії ветеринарних служб Міністерства сільського господарства США. CFS індукували двома повторними ін’єкціями оригінального розчину антигену BA (0,2 мл на мишу) через хвостову вену кожні 2 тижні (8). В експериментальному експерименті ми вже підтвердили, що миші з одноразовим введенням БА демонстрували меншу бігову активність протягом 2–3 тижнів після ін’єкції та відновлення після зниженої активності (8). Критеріями для встановлення індукції CFS були статистично значущі зниження активності бігу після першої або другої ін'єкції БА порівняно з вихідними рівнями.

Обробка мишей екстрактом пивних дріжджів

Ми отримали BYE (лот № 909031) від Asahi Breweries, Ltd (Токіо, Японія). Компоненти в BYE наведені в таблиці 1. Цей агент розчиняли в дистильованій воді і розбавляли водою до відповідної концентрації. Розчин BYE вводили перорально в дозі 2 г на кг один раз на день через годувальну канюлю, введену в горло мишей (n = 10), протягом 2 тижнів перед індукцією CFS і протягом 4 тижнів після цього. Дозу BYE визначали на підставі результатів іншого дослідження із застосуванням того самого BYE для втомлених мишей (12). Не обробленим мишам (n = 10) вводили фізіологічний розчин протягом того ж періоду. Мишей у цьому експерименті випадковим чином розподіляли до групи, яка отримувала BYE, або до контрольної групи.

Таблиця 1

Компоненти екстракту пивних дріжджів, використані в дослідженні

Кількість компонентів (на 100 г екстракту)

Вітамін В1	13,11 мг
Вітамін В2	5,10 мг
Вітамін В6	4,73 мг
Пантотенат	4,48 мг
Цинк	6,76 мг
Глутатіон	180 мг
Аргінін	4,66 г.
Лізин	5,36 г.
Гістидин	1,65 г.
Фенілаланін	2,60 г.
Тирозин	0,83 г.
Лейцин	3,95 г.
Ізолейцин	3,06 г.
Метіонін	1,03 г.
Валін	3,89 г.
Аланін	4,55 г.
Гліцин	3,25 г.
Пролін	2,42 г.
Глутамінова кислота	7,44 г.
Серин	3,12 г.
Треонін	3,07 г.
Аспарагінова кислота	6,90 г.
Триптофан	0,87 г.
Цистин	0,58 г.

Щоденна бігова активність, вага тіла та виживання у мишей

Ми почали вивчати активну діяльність протягом 2 тижнів на початковому рівні через 2 тижні житла, оскільки активність стабілізувалась через 2–3 тижні житла (7,8). Щоденну активність протягом 2 тижнів після кожної ін'єкції BA оцінювали у мишей, які отримували BYE, порівняно з активністю у необроблених мишей. Ми вимірювали масу тіла (БТ) в обох групах щотижня від початку лікування екстрактом до кінця експерименту. Виживання в обох групах також контролювали протягом періоду спостереження.

Ваги органів та патологічне обстеження на селезінці та тимусі

Мишей в обох групах жертвували вивихом шийки матки через 4 тижні після першої ін’єкції БА. Співвідношення ваги селезінки (SW) (мг) до BW (г) (SW/BW), маси тимусу (TW) (mg) до BW (TW/BW), маси серця (HW) (мг) до BW (HW/BW) та вага легенів (LW) (мг) до BW (LW/BW), а також вага органів та тіла оцінювались між обома групами під час жертвопринесення. Половину селезінки та тимусу фіксували у 10% забуференному формаліні та фарбували гематоксилін-еозином; другу половину заморожували і зберігали при -80 ° C до аналізу експресії гена цитокінів. Ми провели вимірювання фолікулярної зони лімфоїдної селезінки та медулярної зони тимусу, щоб виразити їх у відсотках від загальної площі селезінки або тимусу в довговісних ділянках (13). Фолікулярну область селезінки та медулярну область тимусу досліджували у звичайної самочки BALB/c. Досвідчений патолог, який не знав про схему дослідження, оцінював кожну тканину наосліп.

Рівні експресії мРНК INF-γ та IL-10 у селезінці

Статистичний аналіз

Дані виражаються як середні значення ± SD. Значні зміни активності після першої або другої ін'єкції БА порівняно з вихідними рівнями оцінювали за допомогою парного t-критерію Стьюдента. Відмінності даних між мишами, які отримували дріжджовий екстракт, та контролем аналізували за допомогою непарного t-критерію Стьюдента. P-значення на рис. 1. Значне зниження активності після першої або другої ін'єкції БА порівняно з початковим рівнем спостерігалось у групах лікування та контролю, що свідчило про індукцію CFS. Базова активність та активність протягом 2 тижнів після першої ін’єкції БА суттєво не відрізнялися між обома групами (рис. 1). Однак активність протягом 2 тижнів після другої ін'єкції БА була значно вищою у групі, яка отримувала BYE, ніж у контролі (8966 + 1647 проти 4821 + 1355, відповідно, P Рис. 2). Дві миші в необробленій групі померли через 2 і 7 днів після другої ін'єкції БА, тоді як жодна миша в групі, яка отримувала BYE, не померла.

Вплив екстракту пивних дріжджів на щоденну бігову активність у мишачої моделі синдрому хронічної втоми. Дані виражаються як середні значення ± SD. NS, незначний; BA, Brucella abortus. Щоденну бігову активність визначали як кількість поворотів коліс за 24 год. Зірочка представляє двох мишей у необробленій групі, які померли через 2 і 7 днів після другої ін'єкції БА, тоді як жодна миша в обробленій групі не померла.

Щотижневі зміни маси тіла між різними мишами від початку лікування екстрактом пивних дріжджів до кінця експерименту. Дані виражаються як середні значення ± SD. NS, незначний; BA, Brucella abortus. Зірочка представляє двох мишей у необробленій групі, які померли через 2 і 7 днів після другої ін'єкції БА, тоді як жодна миша в обробленій групі не померла.

Ваги органів та патологічне обстеження на селезінці та тимусі

Співвідношення кожного органу до BW, а також BW, SW, TW, HW і LW в обох групах наведені в таблиці 2. Значне зменшення SW виявлено у мишей, які отримували BYE, порівняно з контролем (329 ± 73 мг проти 517 ± 98 мг, відповідно, Таблиця 2). Співвідношення SW/BW було значно нижчим у групі, яка отримувала BYE, ніж у необробленої групи під час жертвоприношення (15,0 ± 3,4 проти 24,5 ± 4,7, P Таблиця 2). Відсоток фолікулярної області та медулярної зони становив 31 та 28% у селезінці та тимусі нормальної самки миші BALB/c. Важливо зазначити, що у оброблених мишей спостерігалося збільшення фолікулярної площі селезінки порівняно з такою у необробленої групи (24 ± 8% проти 14 ± 6%, відповідно, P Рис. 3B, виявлено, що лімфоїдні фолікули порушені в селезінці у необроблених мишей. Однак не було різниці в області медулярного відділу тимусу між обома групами (рис. 3А).

Відсотки лімфоїдної фолікулярної зони селезінки та медулярної зони тимусу між різними мишами (A) та патологічні знахідки фолікулярної області в селезінці (B, верхнє зображення у оброблених мишей і нижнє зображення у контролі). Дані виражаються як середні значення ± SD. NS, незначний; BA, Brucella abortus. Стрілки показують фолікулярну область в селезінці.

Таблиця 2

Вплив екстракту пивних дріжджів на масу тіла та вагу органів, включаючи селезінку, тимус, серце та легені під час жертвоприношення

BW (g) SW (mg) TW (mg) HW (mg) LW (mg)

Лікували мишей	22,0 ± 1,9	329 ± 73 *	44 ± 7	114 ± 15	158 ± 22
(n = 10)	(15,0 ± 3,4 *)	(2,1 ± 0,2)	(5,2 ± 0,7)	(7,2 ± 1,0)
Не оброблені миші	21,2 ± 2,0	517 ± 98	42 ± 4	111 ± 10	152 ± 20
(n = 8) **	(24,5 ± 4,7)	(2,0 ± 0,2)	(5,1 ± 0,5)	(7,1 ± 0,9)

Дані виражаються як середні значення ± SD. BW, маса тіла; SW, вага селезінки; TW, вага тимусу; HW, вага серця; LW, вага легенів. Дужки показують співвідношення маси кожного органу до маси тіла.

* P ** Дві миші в необробленій групі померли через 2 і 7 днів після другої ін'єкції БА.

Рівні експресії мРНК IFN-γ та IL-10 у селезінці

Порівняльні рівні експресії мРНК IFN-γ та IL-10 у селезінці показані на фіг. 4A та B. Рівні мРНК IFN-γ та IL-10 у селезінках мишей, які отримували BYE, були значно нижчими, ніж у контролі (7,67 ± 5,97 проти 13,87 ± 4,77 та 5,18 ± 1,36 проти 8,45 ± 1,94 у IFN-γ та IL-10 Рівні мРНК, відповідно, P1 -аргінін збільшує викид оксиду азоту (NO) в циркуляцію через ендотеліальну NO-синтазу.NO пригнічує активацію ключового гена запалення, ядерного фактора каппа B (22), і може пояснювати сприятливий ефект БАЙ. Тому у майбутньому дослідженні ми повинні розглянути можливість введення л-аргініну самостійно.

Подяка

Автори дякують доктору Масаакі Ясуе (Лабораторія фундаментальних досліджень, Asahi Breweries, Ltd, Ібаракі, Японія) за його корисні пропозиції. Це дослідження було частково підтримано грантом на просунуті дослідження від Медичного університету Каназави (S2004-2 та S2005-5), грантом для досліджень проекту від Центру високих технологій Медичного університету Каназави (H2004-7) та грантом на дослідження від гранту на наукові дослідження (C), Міністерство освіти, науки та культури Японії (№ 17590767).