Polifenolii din cafea exercită efecte hipocolesterolemiante la peștii zebră hrăniți cu o dietă bogată în colesterol
Abstract
fundal
Hipercolesterolemia este un factor de risc important pentru dezvoltarea bolilor coronariene. Unii polifenoli dietetici, cum ar fi polifenolii din cafea (CPP), reduc nivelul colesterolului. Mecanismul acestui efect de scădere a colesterolului nu este pe deplin înțeles, deși sa raportat că 5-CQA, o componentă majoră a CPP, inhibă biosinteza colesterolului. Aici, am investigat mecanismul efectului de scădere a colesterolului CPP pe baza expresiei genei în ficat a metabolismului colesterolului. De asemenea, am examinat efectele CPP asupra acumulării de lipide vasculare la peștele zebră cu hipercolesterolemie indusă de dietă cu colesterol ridicat.
Metode
Peste 14 săptămâni, peștele zebră adult a fost hrănit cu o dietă de control, cu o dietă bogată în colesterol sau din aceasta din urmă, suplimentată cu CPP. Pentru a măsura gradul de acumulare a lipidelor vasculare, timp de 10 zile peștele zebră larvar (care sunt optic transparent) au fost hrăniți cu aceleași diete cu adăugarea unui ester colesteril fluorescent.
Rezultate
La peștii zebra adulți, pe lângă CPP la o dietă bogată în colesterol, a suprimat semnificativ creșterea nivelului de colesterol din plasmă și ficat observată atunci când peștii au ingerat aceeași dietă lipsită de CPP. Nivelurile de transcripție ale genelor hepatice hmgcra (codificând 3-hidroxi-3-metilglutaril-coenzima A reductază A, o enzimă care limitează rata în biosinteza colesterolului) și mtp (codificarea proteinei de transfer trigliceridic microsomal, o proteină de transfer lipidic necesară pentru asamblarea și secreția lipoproteinelor) a fost semnificativ mai mică la peștii hrăniți cu dietă care conține CPP decât la peștii hrăniți cu dieta cu colesterol ridicat nesuplimentată. În contrast, nivelul de expresie al genei ficatului cyp7a1a (codificarea polipeptidei 1a a citocromului P450 a subfamiliei A din familia 7, o enzimă care limitează rata pentru biosinteza acidului biliar) a crescut semnificativ la consumul dietei care conține CPP. La peștii larvați, acumularea de colesterol marcat fluorescent în artera caudală a fost mult redusă în dieta care conține CPP.
Concluzii
Ingerarea CPP a suprimat acumularea de colesterol în plasmă, ficat și sistemul vascular al peștilor zebră. Reglarea descendentă a sintezei colesterolului și lipoproteinelor și reglarea ascendentă a sintezei acidului biliar în ficat pot fi mecanismele fundamentale fundamentale prin care CPP își exercită efectele hipocolesterolemiante. Aportul de CPP poate ajuta la prevenirea și gestionarea hipercolesterolemiei la om și sunt necesare investigații suplimentare pe această linie, folosind o varietate de rate ale dozelor de CPP.
fundal
Boala cardiovasculară este principala cauză de morbiditate și mortalitate la nivel mondial. Hipercolesterolemia declanșează ateroscleroza și este un factor de risc major pentru dezvoltarea bolilor cardiovasculare. Mai multe studii epidemiologice au arătat în mod clar că nivelurile crescute de colesterol plasmatic - în special colesterolul cu lipoproteine cu densitate mică (LDL) - sunt asociate cu dezvoltarea bolilor cardiovasculare [1, 2]. Important, hipercolesterolemia este un factor de risc modificabil. Modificările stilului de viață și ingestia diferiților compuși dietetici - cum ar fi ceaiul verde, sterolii din plante și proteinele din soia - pot reduce hipercolesterolemia [3].
La nivel mondial, cafeaua este una dintre băuturile cele mai consumate și este o sursă extrem de bogată de polifenoli biologic activi [4]. Preparatele din polifenol de cafea (CPP) sunt bogate în acizi cafeoilchinici (CQAs), acizi feruloilchinici (FQAs) și acizi dicaffeoylquinic (diCQAs). Activitățile fiziologice ale CPP includ reducerea dozei dependente a tensiunii arteriale, îmbunătățirea funcției endoteliale și suprimarea acumulării de grăsime corporală indusă de dietă și a hiperglicemiei postprandiale [5-10]. Recent, a fost raportată reducerea nivelului de colesterol de către CPP și 5-CQA (acid clorogenic) [9, 11-14]. Cu toate acestea, s-a raportat puțin despre mecanismul de acțiune al acestor substanțe: s-a raportat doar că 5-CQA inhibă biosinteza colesterolului [11, 14]. Niciunul dintre efectele posibile ale CPP asupra acumulării lipidelor vasculare - un pas important important în aterogeneză - nu a fost studiat.
Zebrafish (Danio rerio) organele și țesuturile sunt similare cu cele ale oamenilor atât în structură, cât și în funcție. În consecință, peștele zebră este din ce în ce mai utilizat ca model al bolii umane, deoarece (a) peștele este ușor supus manipulării genetice; (b) se reproduce ușor în captivitate; și, (c) coloniile experimentale pot fi întreținute ieftin [15]. În plus, mai multe studii au descoperit că peștele zebră este un model excelent al metabolismului lipidelor vertebratelor [16, 17]. Stoletov și colab. [18] a arătat că peștele zebră hrănit cu o dietă bogată în colesterol a dezvoltat hipercolesterolemie, a prezentat o capacitate remarcabilă de oxidare a lipoproteinelor și a lipidelor vasculare acumulate. Ei au ajuns la concluzia că peștele zebră a fost un model adecvat în care să studieze evenimentele patologice importante în aterogeneză în stadiu incipient.
Aici, am investigat efectele ingestiei de CPP de către peștele zebră redus hipercolesterolemic prin consumul unei diete bogate în colesterol. Am măsurat nivelul colesterolului din plasmă și ficat, nivelurile de expresie ale genelor hepatice implicate în metabolismul colesterolului și gradul de acumulare a lipidelor vasculare. Am comparat datele din cohorte de pește de testare și de control.
Metode
Pregătirea CPP
CPP-urile au fost preparate prin extracție cu apă fierbinte din boabe de cafea prăjite, iar compoziția CPP a fost determinată prin analiza HPLC a extractului [9]. Conținutul total de polifenoli ai preparatului CPP a fost de 77,1% (g/g). Compozițiile individuale de polifenoli au fost (toate greutate/greutate): 7,7% 3-CQA; 15,5% 4-CQA; 31,9% 5-CQA; 7,6% 3- FQA; 5,6% 4-FQA; 8,5% 5-FQA; 9,0% 3,4-diCQA; 8,9% 3,5-diCQA; și 5,3% 4,5-diCQA. Pudra CPP nu conținea cofeină.
Animale
Peștele zebră adult a fost achiziționat de la un furnizor local de animale de companie (Meito Suien Co., Ltd., Remix, Nagoya, Japonia). Toți peștii au fost crescuți și întreținuți la un ciclu de lumină: întuneric de 14: 10 ore la 28 ° C, iar calitatea apei a fost menținută așa cum este descris în Cartea Zebrafish[19]. Toți peștii au fost manipulați în strictă conformitate cu liniile directoare ale Comitetului pentru îngrijirea animalelor din Kao Corporation, Cartea Zebrafish, si Ghid pentru îngrijirea și utilizarea animalelor de laborator (Ediția a 8-a) [20].
Dietele
Dieta de control conținea 75% (greutate/greutate) standard de pește zebră (Otohime B2; Marubeni Nisshin Feed Co. Ltd., Tokyo, Japonia) și 25% (greutate) gluten (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Osaka, Japonia). Dieta bogată în colesterol a fost dieta de control cu adăugarea de 4% (g/g) colesterol (Wako Pure Chemical Industries). „Dieta CPP” a fost dieta de control, cu adăugarea atât a colesterolului de 4% (greutate/greutate), cât și a 5% (greutate/greutate) CPP. Pentru a măsura conținutul de colesterol al chow-ului Otohime B2, lipidele au fost extrase utilizând metoda convențională Folch [21]. Conținutul de colesterol din dieta de control înainte de adăugarea de colesterol a fost de 0,4% (g/g).