Метаболіти рослин як потенційні агенти ожиріння

1 Факультет харчових наук та технологій, Університет Путра, Малайзія, Селангор, 43400 Серданг, Малайзія

2 Факультет медицини та медичних наук, Університет Путра, Малайзія, Селангор, 43400 Серданг, Малайзія

3 Лабораторія природних продуктів, Інститут біологічних наук, Університет Путра, Малайзія, Селангор, 43400 Серданг, Малайзія

4 Департамент наук про здоров'я, Природничий факультет, Університет Маврикія, 230 Редуйт, Маврикій

Анотація

1. Вступ

Ожиріння - це швидко зростаюча епідемія у всьому світі, що представляє збільшення ризику захворюваності та смертності у багатьох країнах світу [1]. Сьогодні понад 1,1 мільярда людей страждають від надмірної ваги у всьому світі, а 312 мільйонів класифікуються як ожиріння [2]. Всесвітня організація охорони здоров’я (ВООЗ) визначає ожиріння як ненормальне або надмірне скупчення жиру, що шкодить здоров’ю людини. Ускладнення, пов’язані з ожирінням, такі як гіпертонія, гіперліпідемія, цукровий діабет, серцево-судинні захворювання, рак та порушення обміну речовин змушують дослідників пропонувати довготермінові рішення для контролю та контролю ваги [3, 4]. Ожиріння також визначали як збільшення маси жирової тканини, що є результатом збільшення жирових клітин та/або збільшення їх кількості [5]. Грубим показником ожиріння є Індекс маси тіла (ІМТ), розрахований як маса тіла в кілограмах, поділена на квадрат зростання в метрах. Надмірна вага визначається як ІМТ 25,0–29,9 кг м −2, а ІМТ, що перевищує 30 кг м −2, вважається ожирінням. Екстремальне ожиріння визначається як ІМТ більше ніж 40 кг м −2 [6]. Сьогодні понад 65% дорослих у США мають надлишкову вагу або страждають ожирінням [7]. У таких країнах, що розвиваються, як Малайзія, було виявлено, що 23% дорослого населення страждають від надмірної ваги та 14% ожиріння [8].

Основною причиною ожиріння є перевищення споживання енергії над витратами енергії. Наше генетичне накопичення певною мірою відіграє роль у визначенні того, страждатимемо ожирінням чи ні в якийсь момент нашого життя. Хоча у гризунів легко виділити ген, відповідальний за ожиріння, для людей це не так. Приблизно лише 33% різниці ваги тіла обумовлено генетичними впливами, але вплив навколишнього середовища має велике значення. До цих факторів належать спосіб життя та соціально-економічні фактори [9]. Жирова тканина не є єдиним цілим, а складається з декількох підкласів, таких як вісцеральний та підшкірний шари, які мають різне значення для здоров'я. Жирова тканина є не тільки органом зберігання триацилгліцеридів, але також ендокринним органом, де вивільняються численні хімічні речовини, звані адипокінами, для кращого зв’язку з іншими тканинами [10].

2. Інгібування ферментів

Кілька рослинних рослин були оцінені щодо їх антиліпазної активності як терапії для лікування ожиріння. Нещодавно був опублікований всебічний огляд інгібіторів ліпази з природних джерел [19]. Природні інгібітори ФЛ, такі як сапоніни, поліфеноли, терпени та мікробні побічні продукти, були описані як невивчений потенціал у лікуванні ожиріння та відкритті нових препаратів. Повідомлялося про ефект ожиріння CT-II, екстракту з їстівної трави Номе. Встановлено, що цей екстракт інгібує свинячий PL in vitro залежно від дози. Дуже низька концентрація 0,1 мг/мл екстрактів призвела до 50% пригнічення активності ліпази. Годування екстрактом CT-II пригнічувало збільшення ваги та рівень тригліцеридів у плазмі у нежирних щурів, які годувались жирною дієтою, не впливаючи на споживання їжі. У пацієнтів із ожирінням після 6 місяців годування вага та загальний жир в організмі були значно втрачені, а додатковий приріст ваги придушений. Отже, з цього дослідження було зроблено висновок, що CT-II може бути потужним інгібітором ліпази і може використовуватися як контроль ваги у осіб із ожирінням [20].

Salacia reticulata - рослина індійського походження, яке зазвичай використовується в Японії як засіб проти ожиріння та протидіабетичний засіб. Розчинний у гарячій воді екстракт S. reticulata (SRHW) досліджували його ефект ожиріння як in vitro, так і in vivo. SRHW інгібував in vitro панкреатичну ліпазу, LPL та гліцерофосфатдегідрогеназу. Екстракт не виявляв впливу на чутливу до гормонів ліпазу. Самки цукерів із ожирінням Zuker, які харчувались СРЗ, продемонстрували значне зменшення маси тіла та накопичення жиру, тоді як у самців не було помічено значної різниці. Ефект проти ожиріння СРГВ пояснюється високою концентрацією поліфенолів, таких як мангіферин, катехіни та конденсовані дубильні речовини [23].

Також було встановлено, що екстракт виноградних кісточок (GSE) інгібує LPL in vitro [24]. GSE пригнічував дозу активності ФЛ залежно, з максимальним інгібуванням 80%. При концентрації 1 мг/мл GSE пригнічував активність LPL на 30%. Виявлено, що екстракти арахісової шкаралупи (PSE) інгібують різні ліпази, такі як PL, LPL та гормоночутливу ліпазу (HSL). Щури, які харчувались PSE, демонстрували підвищене виведення жирів з калом, а набору ваги запобігали щури, які харчувались дієтою з додаванням 1% PSE. Збільшення фекальної екскреції ліпідів свідчить про те, що PSE працюють шляхом інгібування різних ліпаз і можуть бути корисними для інгібування всмоктування жиру [25].

Є нові докази того, що соєві білки можуть зменшити масу тіла. Як розглядали Бхатена та Велакес [26], ефект проти ожиріння соєвого білка та його ізофлавонів, як видається, обумовлений модуляцією панкреатичного інсуліну та антиоксидантними діями та тривалою заміною білків тваринного походження рослинними білками в низькокалорійній дієті. Тетрапептид у ізоляті та гідролізаті соєвого білка продемонстрував ефект ожиріння у мишей із генетичним ожирінням, зменшуючи периренальну масу жиру та рівень глюкози в плазмі. Сприятливий ефект цієї білкової їжі пояснюється високим вмістом ізофлавонів, головним чином геністеїну та дайдзеїну [26].

Нещодавно ми повідомляли про інгібуючий вплив окремих тропічних рослин з Малайзії на активність ліпопротеїнової ліпази in vitro. Екстракти Morinda citrifolia фрукти (ноні), Momordica charantia (гіркий гарбуз), і Centella asiatica Було встановлено, що (азіатська копійка) пригнічує активність LPL in vitro. У концентрації 0,1 мг/мл екстракт плодів Ноні виявив найвищий рівень гальмування - 21,5%, а потім екстракт азіатської копійки (18,2%) та екстракти гіркої тикви (10%). Хоча про повний механізм інгібування не повідомлялося, припускали, що синергічний ефект деяких флавоноїдів, таких як катехіни та епікатехін, міг бути відповідальним за цю біоактивність [27].

3. Інгібітори адипогенезу та адипогенних факторів

Біла жирова тканина (ВАТ) є основним запасом енергії у людей і тварин, де надлишок енергії зберігається у вигляді тригліцеридів. Баланс між споживанням енергії та енергією, що визначається як енергетичний гомеостаз та контроль маси тіла, залежить від рівноваги цього процесу. Дисбаланс між споживанням енергії та витратами енергії призвів до швидкого набору ваги. Центральна нервова система, зокрема гіпоталамус, регулює та інтегрує споживання їжі та витрати енергії, тоді як периферичні тканини, такі як м’язи та жирова тканина, займаються метаболізмом поживних речовин та виробленням енергії [28]. Повідомляється, що складна мережа, що складається з довгострокових та короткострокових сигналів, регулює споживання енергії. Ці сигнали інтегруються гіпоталамусом і включають орексигенні та анорексигенні нейропептиди, які контролюють апетит і метаболізм [29].

У період дефіциту енергії або голоду триацилгліцерини мобілізуються для компенсації нестачі енергії. Вважається, що надлишок ВАТ є одним з головних винуватців поширеності ожиріння в сучасному світі [30]. Відомо, що ріст жирової тканини передбачає утворення нових адипоцитів з клітин попередника, що призводить до збільшення розміру адипоцита. Запропоновано лікування, яке регулює розмір і кількість адипоцитів та вираження сигналів, що беруть участь в енергетичному балансі, та пригнічення або посилення специфічних адипокінів для вираження біоактивності, пов’язаної з ожирінням [31].

Олія Perilla, яка багата на (n-3) поліненасичені жирні кислоти, було встановлено, що запобігають надмірному росту вісцеральної жирової тканини у щурів шляхом зниження регуляції диференціації адипоцитів. Встановлено, що олія Perilla пригнічує пізню фазу диференціації адипоцитів та запобігає збільшенню експресії ліпопротеїдів у щурів. Було припущено, що утилізація олії Perilla, багата на α-Ліноленова кислота є хімічно стабільною, а отже, її споживання корисно для людини для запобігання розвитку вісцеральної жирової тканини у пацієнтів із ожирінням [34].

Гібіскус сабдаріффа L., лікарська рослина, яка широко використовується як напій, також повідомляло, що негативно модулює на ожиріння. Проведені дослідження довели, що водний екстракт цієї рослини пригнічує диференціювання адипоцитів за допомогою модуляції шляхів P13-K та MAPK, які є критично важливими для розвитку адипогенезу [35]. Також було показано, що екстракти гібіскусу інгібують амілазу підшлункової залози свиней, ефективно знижуючи рівень холестерину, ліпідів та тригліцеридів у щурів та інгібуючий ефект на адипогенез у преадипоцитах 3T3-L1 [36]. Традиційні знання в поєднанні з останніми науковими висновками свідчать про те, що екстракти гібіскуса можна використовувати як функціональну їжу або альтернативні лікарські напої при лікуванні ожиріння.

4. Пригнічувачі апетиту

5. Дієтичні фітохімічні стратегії ожиріння та пов’язаних із ожирінням захворювань із використанням метаболомічних підходів

Методи ЯМР та PCA. Десять цікавих метаболітів були визначені як антивікові біомаркери в сечі щурів. Подальші дослідження, проведені після втручання з флавонами Herba epimedii виявило, що профіль сечі 24-місячних щурів змістився до профілю 18-місячних моделей [66]. Що стосується ожиріння, метаболоміка була використана для оцінки ефекту ожиріння на моделі ожиріння щурів, спричиненої дієтою з високим вмістом жиру. Метаболічні зміни в сечі у людей, що страждають ожирінням, що страждають ожирінням

-Повідомлялося про метаболічну оцінку ядерно-магнітно-резонансної спектроскопії. Спектри аналізували за допомогою багатовимірного статистичного аналізу для виявлення поділу груп. Багатовимірний аналіз даних займається статистичним аналізом тисяч змінних одночасно. У більшості випадків досліджень метаболоміки кількість спостережень значно менша, ніж вимірювані змінні. Метаболічний профіль сечі був різним у тих, хто отримував низькі та високі показники гейнера на одній дієті. Цікаві метаболіти включають бетаїн, таурин, ацетон/ацетоацетат, фенілацетилгліцин, піруват, лактат та цитрат. Це дослідження успішно підтверджує точність метаболоміки на основі ЯМР для вивчення впливу дієти на ожиріння [67].

Інше дослідження спробувало вивчити ожиріння серед дітей з метаболомічної точки зору. Нещодавно Чжен та його колеги провели метаболічні дактилоскопічні знімки дитячого ожиріння за допомогою ГХ/МС разом із багатофакторним статистичним аналізом. Плазму дітей нормальної, надмірної ваги та ожиріння піддавали метаболічному профілюванню за допомогою ГХ/МС. Були виявлені різні метаболічні закономірності, обчислені за допомогою некорельованого лінійного дискримінантного аналізу. Ізолейцин, гліцеринова кислота, серин, 2,3,4-тригідроксимасляна кислота та фенілаланін були виявлені як потенційні біомаркери для ожиріння у дітей. Автори також повідомили, що співвідношення талії стегна, загальний вміст тригліцеридів, загальний холестерин, ліпопротеїни високої щільності та ліпопротеїди низької щільності тісно пов'язані з метаболічними порушеннями дитячого ожиріння та порадили, що цим компонентам слід надавати більше значення в клінічних умовах, а не ІМТ лише [68].

Незважаючи на все частіше використання методів метаболоміки у дослідженнях природних продуктів здоров'я, існує обмежена інформація про дієтичні фітохімічні стратегії ожиріння та захворювань, пов'язаних із ожирінням, що використовують підхід метаболоміки. Наскільки нам відомо, не існує жодного дослідження, яке повідомляло б про модуляцію метаболітів у людей із ожирінням, які харчуються дієтою з високим вмістом жиру та доповненою природними біоактивними речовинами. Але, коли метаболоміка все ще перебуває в зародковому стані, коли йдеться про дослідження природних продуктів, немає сумнівів, що з точки зору метаболізму буде з’являтися все більше інформації про ефекти ожиріння біоактивних речовин рослин.

6. Висновок

Подяки

Перша авторка вдячна Ісламському банку розвитку за фінансову стипендію для доктора філософії. Автори не мають прямих фінансових зв'язків з жодним комерційним посвідченням, згаданим у статті, та не заявляють конфлікту інтересів.