Efectul anti-obezitate al unui izoxanthohumol prenilflavonoid derivat din hamei într-o dietă bogată în grăsimi indusă
Shinya FUKIZAWA
1 Institutul de cercetare, Suntory Global Innovation Center Ltd., 8-1-1 Seikadai, Seika-cho, Soraku-gun, Kyoto 619-0284, Japonia
Mai YAMASHITA
1 Institutul de cercetare, Suntory Global Innovation Center Ltd., 8-1-1 Seikadai, Seika-cho, Soraku-gun, Kyoto 619-0284, Japonia
Ken-ichi WAKABAYASHI
1 Institutul de cercetare, Suntory Global Innovation Center Ltd., 8-1-1 Seikadai, Seika-cho, Soraku-gun, Kyoto 619-0284, Japonia
Shiho FUJISAKA
2 Departamentul 1 de Medicină Internă, Universitatea din Toyama, 2630 Sugitani, Toyama-shi, Toyama 930-0194, Japonia
Kazuyuki TOBE
2 Departamentul 1 de Medicină Internă, Universitatea din Toyama, 2630 Sugitani, Toyama-shi, Toyama 930-0194, Japonia
Yuji NONAKA
1 Institutul de cercetare, Suntory Global Innovation Center Ltd., 8-1-1 Seikadai, Seika-cho, Soraku-gun, Kyoto 619-0284, Japonia
Norihito MURAYAMA
1 Institutul de cercetare, Suntory Global Innovation Center Ltd., 8-1-1 Seikadai, Seika-cho, Soraku-gun, Kyoto 619-0284, Japonia
Abstract
INTRODUCERE
Obiceiurile alimentare se schimbă în întreaga lume și un număr tot mai mare de oameni, în special în țările dezvoltate, suferă de obezitate. Obezitatea contribuie la apariția sindromului metabolic, care se caracterizează prin obezitate abdominală, dislipidemie aterogenă, tensiune arterială crescută, rezistență la insulină, stări proinflamatorii și protrombotice [1,2,3]. Potrivit celui mai recent sondaj din 2015, aproximativ 604 milioane de adulți și 108 milioane de copii au fost diagnosticați cu obezitate în 195 de țări [4]. Într-o revizuire a 11 studii, obezitatea în copilărie și adolescență a avut efecte adverse asupra mortalității și morbidității (diabet, hipertensiune, boli ischemice ale inimii și accident vascular cerebral) la vârsta adultă [5, 6]. Astfel, este clar că au fost necesare măsuri preventive pentru a reduce prevalența obezității [7].
Deși companiile farmaceutice lucrează pentru a dezvolta medicamente anti-obezitate eficiente, aceste medicamente sunt acoperite doar de asigurări la pacienții care au dificultăți în dieta sau exercițiile fizice. Deoarece obezitatea rezultă dintr-un dezechilibru între caloriile consumate și caloriile consumate [8], prevenirea obezității prin schimbarea obiceiurilor alimentare este importantă. Unele ingrediente naturale obținute din materii prime alimentare pot ajuta la abordarea epidemiei de obezitate [9]. De exemplu, un studiu clinic a arătat că glicozidele cu quercetină au fost eficiente pentru reducerea grăsimilor viscerale la adulții sănătoși [10]. Quercetina exprimă activitatea lipolitică în țesutul adipos prin îmbunătățirea eliberării glicerinei și fosforilarea lipazei sensibile la hormoni în adipocitele 3T3-L1 [11]. În mod similar, catechinele de ceai îmbunătățesc metabolismul lipidic prin activitatea de beta-oxidare în ficat, sugerând că acestea pot ajuta la suprimarea obezității [12].
Recent, mai multe rapoarte au sugerat că microbiomul este asociat cu progresia obezității. De exemplu, raportul Firmicutes la Bacteroidetes este mai mare la subiecții japonezi obezi comparativ cu subiecții nonobezi [13]. Un studiu efectuat pe animale a arătat că transplantul microbiotei de la șoareci obezi în șoareci fără germeni (GF) a contribuit la fiziopatologia obezității [14]. Când microbiota fecală de la șoareci obezi femele a fost transplantată la șoareci GF, greutatea corporală totală și masa grasă au crescut [15]. Aceste rapoarte susțin semnificația microbiomilor atunci când se ia în considerare mecanismul de bază al obezității.
Unele ingrediente alimentare, inclusiv fibre și polifenoli, au potențialul de a schimba microbiomul [16]. De exemplu, într-un studiu clinic, epigalocatechin-3-galat (EGCG) și resveratrol au fost acordate voluntarilor timp de 12 săptămâni. După intervenție, nivelurile de bacteroidete din microbiom au scăzut [17]. Nivelurile de oxidare a grăsimilor, care pot fi măsurate prin calorimetrie indirectă, au fost asociate cu o abundență inițială de bacteroidete [17]. Aceste rezultate susțin relația dintre microbiom și fenotipuri și cresc posibilitatea ca ingredientele alimentare să afecteze microbiomul.
Xanthohumol, un prenilflavonoid derivat din hamei (Humulus lupulus), a fost raportat a fi benefic pentru sănătate. Xanthohumolul inactivează proteinele de legare a elementelor de reglare a sterolului (SREBP) și reduce sinteza acizilor grași, sugerând că poate regla metabolismul lipidelor și îmbunătăți obezitatea [18]. De asemenea, inhibă angiogeneza la liniile celulare de adenocarcinom pancreatic uman și la șoarecii BALB/c, sugerând că are potențial ca medicament anticancer [19]. Xanthohumolul prezintă un spectru larg de activitate antipatogenă [20]. Cu toate acestea, deși este un compus terapeutic candidat pentru diverse probleme de sănătate, în anumite condiții (de exemplu, la temperaturi ridicate), acesta poate fi izomerizat într-un prenilflavonoid numit isoxanthohumol (IX) [21]. IX este mai rezistent la căldură decât xanthohumolul și este un compus tipic produs în timpul procesului de preparare a berii [22]. Deși IX are trăsături de dorit ca compus funcțional, sunt disponibile puține informații despre bioactivitatea sa. Până în prezent, sa raportat că IX inactivează degradarea formelor precursoare ale SREBP în celulele Huh-7, sugerând că ar putea regla și sinteza acizilor grași [23]. Cu toate acestea, nu este clar dacă IX are efecte anti-obezitate in vivo sau modifică compoziția microbiomului.
Acest studiu a urmărit să investigheze dacă IX ar putea afecta progresia obezității la un model de șoarece și dacă modificările microbiomului ar putea fi relevante pentru efectul IX. În acest scop, am evaluat acumularea de grăsime viscerală și creșterea în greutate corporală utilizând un model de șoarece obez indus de o dietă bogată în grăsimi după tratament oral cu IX timp de 8 săptămâni. Apoi, am evaluat compoziția microbiomului folosind secvențierea genei 16S rRNA. Pentru a clarifica relația dintre microbiom și efectele anti-obezitate ale IX-ului, am evaluat efectul anti-obezitate al IX-ului folosind șoareci GF. De asemenea, am analizat expresia genei hepatice a Acil-CoA oxidazei (Acox1) și a carnitinei palmitoyltransferazei 1a (Cpt1a) după 2 săptămâni de administrare a IX. Am selectat aceste două gene, Acox1 și Cpt1a, deoarece acestea sunt enzime care limitează rata de oxidare a acizilor grași și sunt legate de anti-obezitate [12, 24].
MATERIALE ȘI METODE
Prepararea IX și xanthohumol
IX și xanthohumol au fost purificate dintr-un extract comercial de hamei achiziționat de la Asama Chemical Co., Ltd. (Tokyo, Japonia), utilizând cromatografia pe coloană cu fază normală și inversată. Puritățile IX și xanthohumol au fost confirmate pe baza absorbției ultraviolete atât la 280 nm, cât și la 350 nm, utilizând cromatografie lichidă de înaltă performanță. Produsele purificate cu o zonă de vârf de IX peste 95% în raport cu absorbanța totală au fost utilizate în experimentele ulterioare.
Efect anti-obezitate al IX-ului în modelul de șoarece obez indus de o dietă bogată în grăsimi
Șoarecii masculi C57BL/6 J (cu vârsta de 7 săptămâni) au fost cumpărați de la CLEA Japan, Inc. (Tokyo, Japonia). Pe tot parcursul experimentului, șoarecilor li s-a permis accesul la alimente și apă ad libitum și au fost menținuți la 25 ± 1 ° C și 60 ± 5% umiditate sub un ciclu de lumină-întuneric de 12 ore. Animalele au fost hrănite cu o dietă comercială (D12450B [control]; Research Diets, New Brunswick, NJ, SUA) timp de 1 săptămână. După aceea, șoarecii au fost împărțiți în mod aleatoriu în 7 grupe (n = 8 per grup) pe baza greutății corporale și alocați următoarelor condiții: dietă normală (ND), dietă bogată în grăsimi (HFD) constând din 60% kcal din grăsimi (D12492; Research Diets), HFD și catechine de ceai 300 mg/kg (HFD + C; ca grup de control pozitiv), HFD și doză medie (60 mg/kg) xanthohumol (HFD + XN-M), HFD și scăzut -doza (L; 20 mg/kg) IX (HFD + IX-L), HFD și doză medie (M; 60 mg/kg) IX (HFD + IX-M) și HFD și doză mare (H; 180 mg/kg) IX (HFD + IX-H).