Екстракт імбиру покращує ожиріння та запалення за допомогою регулювання експресії MicroRNA-21/132 та активації AMPK у білій жировій тканині

Seunghae Kim

1 кафедра харчової науки та управління харчовими продуктами, Університет Ewha Womans, 52 Ewhayeodae-gil, Seodaemun-gu, Сеул 03760, Корея; moc.revan@0211rykhs (S.K.); ten.liamnah@hport (M.-S.L.); moc.revan@ysocococ (S.J.); moc.liamg@eerfyhs (H.-Y.S.); moc.revan@5219niar (S.P.); moc.revan@00idosap (B.K.); moc.liamg@0939aharas (S.-Y.K.)

Мак-Скоро Лі

Сюн Юнг

Хе-Йон Син

Парк Seonyoung

Борі Кан

Сог-Янг Кім

Ін-Хван Кім

2 Департамент інтегрованих біомедичних наук та наук про життя Корейського університету, Сеул 02841, Корея; rk.ca.aerok@ni016k

Чонг-Тай Кім

3 Дослідницька група з біопроцесової інженерії, Корейський інститут харчових досліджень, Ванджу-гун, Jeollabuk-do 55365, Корея; rk.er.irfk@miktc

Янха Кім

1 Департамент харчової науки та управління харчовими продуктами, Університет Ewha Womans, 52 Ewhayeodae-gil, Seodaemun-gu, Сеул 03760, Корея; moc.revan@0211rykhs (S.K.); ten.liamnah@hport (M.-S.L.); moc.revan@ysocococ (S.J.); moc.liamg@eerfyhs (H.-Y.S.); moc.revan@5219niar (S.P.); moc.revan@00idosap (B.K.); moc.liamg@0939aharas (S.-Y.K.)

Пов’язані дані

Анотація

Імбир - рослина, кореневище якого використовується як пряність або народне ліки. Ми мали на меті дослідити вплив екстракту кореня імбиру на ожиріння та запалення у щурів, які харчуються дієтою з високим вмістом жиру. Щурів Sprague-Dawley розділили на три групи, яких годували або 45% дієтою з високим вмістом жиру (HF), HF + екстракт гарячої води імбиру (WEG; дієта 8 г/кг), або HF + екстракт високого імбир (HPG; дієта 8 г/кг) протягом 10 тижнів. Група HPG мала нижчу масу тіла та масу білої жирової тканини (WAT) порівняно з групою HF. Рівні ліпідів у сироватці та печінці групи HPG були нижчими, тоді як екскреція ліпідів з фекаліями групи HPG була вищою, ніж у групи HF. У ВАТ груп WEG та HPG рівні мРНК адипогенних генів були нижчими, ніж у групи HF. Більше того, група HPG мала нижчий рівень мРНК прозапальних цитокінів, ніж група HF. Експресія мікроРНК (miR) -21 була регульована як WEG, так і HPG. Крім того, експресія miR-132 була регульована HPG. Активність аденозинмонофосфат-активованої протеїнкінази (AMPK) у групи HPG була більшою, ніж у групи HF. HPG може мати сприятливий вплив на ожиріння та запалення, частково опосередкований регуляцією експресії miR-21/132 та активацією AMPK у WAT.

1. Вступ

Ожиріння відноситься до надмірного накопичення жиру в організмі. Він викликає системне запалення низького ступеня, що збільшує ризик діабету 2 типу, гіпертонії, серцево-судинних захворювань та деяких видів раку. Індуковане ожирінням запалення виникає через безперервне накопичення ліпідів у жировій тканині [1]. Прозапальні молекули, що виробляються жировою тканиною, є активними учасниками розвитку інсулінорезистентності та збільшують ризик метаболічних захворювань, пов’язаних із ожирінням [1]. Для вирішення цих питань було проведено багато досліджень, спрямованих на пригнічення накопичення ліпідів та прозапальний синтез цитокінів з використанням харчових матеріалів. Встановлено, що типові функціональні компоненти їжі, такі як куркумін, кверцетин, ресвератрол, камелія синенсіс та зелений чай, полегшують накопичення ліпідів та запалення, викликані метаболічними захворюваннями, такими як ожиріння та гіпертонія [2,3,4].

Імбир (Zingiber officinale Roscoe) - це трав'яниста рослина, яка широко культивується як спеція або для натуральної харчової терапії. У традиційній медицині імбир застосовували при таких захворюваннях, як порушення травлення, блювота, болі в суглобах і м’язах, застуда [5]. Більше того, повідомлялося про різні його фармакологічні ефекти, включаючи проти ожиріння, протизапальну та протипухлинну дії [6]. Наразі відомими методами екстракції імбиру є екстракт гарячої води, екстракт з ультразвуком та ін. [7]. Хоча спосіб нагрівання має високу можливість втрати функціональних сполук у їжі, метод високого гідростатичного тиску (НГР), нетермічна технологія обробки їжі, витягує функціональні сполуки з більшою легкістю, не пошкоджуючи їх, руйнуючи їх ковалентні зв’язки та клітинну мембрану споруди [8].

У цьому дослідженні ми вивчили вплив екстракту імбиру з високим гідростатичним тиском на ожиріння та запалення, спричинені дієтою, та виміряли рівні експресії генів, що беруть участь в адипогенезі та прозапальних цитокінах білого кольору. жирова тканина (WAT). Крім того, ми оцінили експресію мікроРНК (miR) -21 та miR-132, а також активність аденозинмонофосфат-активованої протеїнкінази (AMPK) у WAT.

2. Матеріали та методи

2.1. Підготовка матеріалів

2.2. Визначення 6-гінгеролу, 6-шогаолу та загального сапоніну

6-гінгерол та 6-шогаол аналізували за допомогою високоефективної рідинної хроматографії (ВЕРХ) із використанням системи ВЕРХ JASCO (Токіо, Японія), згідно з методом Moon et al. [10]. Стандартні 6-гінгерол та 6-шогаол були придбані у Sigma-Aldrich (Сент-Луїс, Міссурі, США).

Загальний вміст сапоніну в кожному екстракті визначали, використовуючи метод, описаний Moon і співавт. [10]. Як еталонний стандарт використовували гінзенозид Re (Wako Chem. Co., Осака, Японія).

2.3. Тварини та експериментальний дизайн

Усі експериментальні процедури були схвалені Інституційним комітетом з догляду та використання тварин (IACUC) Університету жінок Ewha, Корея (IACUC № 15-002). Двадцять сім щурів Спраг-Доулі (самці, 3-тижневі) щурів утримувались окремо в клітках з нержавіючої сітки в контрольованому середовищі з температурою 22 ± 2 ° C, вологістю 55 ± 5% і 12-годинною світловий і темний цикл. Через тиждень адаптації тварин випадковим чином розділили на три групи (n = 9/група) і протягом 10 тижнів годували наступною експериментальною дієтою: дієта з високим вмістом жиру (СН), дієта з високим вмістом жиру, що містить WEG (8 г/кг дієти) та дієта з високим вмістом жиру, що містить HPG (дієта 8 г/кг). Дієтичні склади наведені в додатковій таблиці S1. Протягом експериментального періоду вагу тіла та споживання їжі вимірювали двічі на тиждень за допомогою цифрової шкали. Середньодобове споживання визначали діленням загального споживання їжі на кількість днів годування. Після голодування протягом 12 год щурів знеболювали сумішшю Zoletil 50 (Virbac Laboratories, Carros, Франція) та Rompun (Bayer Korea, Сеул, Корея) та евтаназували. Кров збирали пункцією серця, а сироватку відокремлювали центрифугуванням. Зібрану сироватку, печінку та жирову тканину епідидиму зберігали при -70 ° C до аналізу.

2.4. Біохімічні вимірювання сироватки

Концентрації тригліцеридів у сироватці крові (TG), загального холестерину (TC), холестерину ліпопротеїдів високої щільності (HDL-C), аспартат-трансамінази (AST) та аланін-трансамінази (ALT) вимірювали на основі ферментативного колориметричного методу за допомогою комерційного набору (Asan фармацевтична, Сеул, Корея) відповідно до інструкцій виробника. Холестерин ліпопротеїдів низької щільності (LDL-C) розраховували за формулою Фрідевальда (LDL-C (мг/дл) = TC - HDL-C - (TG/5)) [11].

2.5. Печінковий та фекальний ліпідний аналіз

Печінкові та фекальні ліпіди були вилучені методом Блай і Дайєра [12] з невеликими модифікаціями. Рівні TG і TC у печінці та фекаліях аналізували ферментативним колориметричним методом, описаним для аналізу ліпідів у сироватці крові.

2.6. Гістологічний аналіз

Жирова тканина придатків фіксувалась у нічному розчині 10% формаліну. Фіксована тканина оброблялася за допомогою автоматичного процесора тканини (TP1020, Leica, Мангейм, Німеччина). Оброблені тканини інфільтрували парафіном (Paraplast Plus, Leica), розрізали на ділянки товщиною 7 мкм, а потім фарбували гематоксиліном та еозином (H&E). Зображення зрізів H&E отримували за допомогою мікроскопа (Олімп, Токіо, Японія) зі збільшенням 200 ×. Для визначення розміру адипоцитів аналізували зображення фарбування H&E за допомогою програмного забезпечення Image J. Тридцять клітин на зразок були включені в аналіз для кожної групи.

2.7. Кількісна ПЛР у реальному часі (qRT-ПЛР)

Загальну РНК екстрагували з епідидимальної жирової тканини за допомогою реагенту TRIzol (GeneAll Biotechnology, Сеул, Корея) відповідно до інструкцій виробника. кДНК синтезували із загальної РНК з використанням набору зворотної транскриптази вірусу мишачого лейкозу (M-MLV) (Bioneer Co., Daejeon, Корея). QPCR у реальному часі проводили за допомогою Rotor Gene 3000 (Corbett Research, Mortlake, N.S.W., Австралія) та AccuPower 2X Greenstar qPCR MasterMix (Bioneer Co., Daejon, Корея). Праймери, що використовуються для аналізу qPCR в реальному часі, описані в додатковій таблиці S2. Аналіз даних проводили методом 2 ΔΔCt. β-актин використовували як еталонний ген для нормалізації.

Для аналізу експресії miR кДНК синтезували за допомогою набору для синтезу кДНК miRNA з полі (А) полімеразою (ABM Inc., Річмонд, Британія, Канада). Синтезовану кДНК ампліфікували, використовуючи EvaGreen miRNA qPCR Master Mix (ABM Inc.). Кількісне визначення miRs проводили з використанням специфічних праймерів miR-21, miR-132 та U6 (ABM Inc). Ампліфікацію qPCR у реальному часі проводили за допомогою Rotor Gene 3000 (Corbett Research). Рівні miR-21 і miR-132 нормалізували до U6 snRNA і визначали за допомогою методу 2 ΔΔCt.

2.8. Активність AMP-активованої протеїнкінази (AMPK)

Активність AMPK оцінювали за допомогою набору для аналізу кінази AMPK (Cyclex, Нагано, Японія) відповідно до інструкцій виробника. Рівні білка визначали за допомогою набору для аналізу білків біцинхонінової кислоти (BCA) (Thermo Scientific, Waltham, MA, USA). Активність AMPK нормалізувалась до концентрації білка і виражалася як кратна зміна щодо контрольної групи.

2.9. Статистичний аналіз

Дані виражаються як середнє значення ± стандартна похибка середнього значення (SEM). Для статистичного аналізу було використано програмне забезпечення SPSS (версія 22; IBM Corporation, Armonk, NY, USA). Дані перевірялись на нормальний розподіл за допомогою тесту нормальності Колмогорова – Смирнова. Потім порівняння між групами проводили за допомогою одностороннього дисперсійного аналізу (ANOVA) та багаторазових порівняльних тестів Тукі. р-значення менше 0,05 вважали статистично значущими.

3. Результати

3.1. Вміст 6-гінгеролу, 6-шогаолу та загального сапоніну екстрактів імбиру

Хімічні структури 6-гінгеролу та 6-шогаолу показані на малюнку 1а. Хроматограма ВЕРХ 6-гінгеролу та 6-шогаолу представлена на малюнку 1 b – d.

Високоефективний аналіз рідинної хроматографії (ВЕРХ) екстрактів імбиру. (a) Хімічні структури 6-гінгеролу та 6-шогаолу; ВЕРХ-хроматограма (b) стандарт, (c) екстракт гарячої води імбиру (WEG) та (d) екстракт імбиру з високим гідростатичним тиском (HPG).