Добавки з даїдзеїном попереджають жирову хворобу печінки без алкоголю шляхом їх чергування

Теми

Анотація

Вступ:

У всьому світі неалкогольна жирова хвороба печінки (НАЖХП) продовжує зростати, і ізофлавони надають антистеатотичну дію, регулюючи печінковий ліпогенез/резистентність до інсуліну або ожиріння/різноманітні адипоцитокіни пов'язані з жировою хворобою печінки. Однак існує дуже мало інформації про потенційний вплив дайдзеїну, вторинного рясного ізофлавону, на НАЖХП. Тут ми оцінили загальні профілі транскрипції печінки, адипоцитокіни та ожиріння у мишей з НАЖХП з високим вмістом жиру та їх зміну за допомогою добавок дайдзеїну.

Методи:

Мишей C57BL/6J годували 12% нормального жиру (16% від загальної енергії), дуже високим вмістом жиру (HF; 36% від загальної енергії) і збагачували дайдзеїном (0, 1, 0, 5, 1 і 2 г на кг ) тижнів.

Результати:

Добавки даїдзеїну (приблизно 0,5 г на кг дієти) знижували концентрацію печінкових ліпідів та полегшували стеатоз печінки. Печінковий мікрочіп показав, що добавки даїдзеїну (1 г на кілограм дієти) є вуглеводно-чутливим елементом, що зв'язує білок, визначальним фактором ліпогенезу de novo, його рецептором генного гена бета-версії та його цільовими генами, що кодують ліпогенні ферменти, таким чином запобігаючи стеатозу печінки та інсуліну. опір. Ці результати були підтверджені зниженням рівня інсуліну та глюкози в крові, а також оцінками інсулінорезистентності з моделей оцінки гомеостазу. Крім того, добавки даїдзеїну пригнічували ожиріння, регулюючи гени, що беруть участь у бета-окисленні жирних кислот та рівні анти-адипогену, а також збільшували фактор некрозу та некроз стеотозу, а також концентрацію мРНК.

Висновки:

Ці результати показують, що даїдзеїн може полегшити НАЖХП шляхом прямої регуляції печінкового ліпогенезу de novo та передачі сигналів про інсулін, а також шляхом непрямого контролю ожиріння та адипоцитокінів шляхом зміни метаболізму адипоцитів.

вступ

Безалкогольна жирова хвороба печінки (НАЖХП) визначається як надлишок жиру в печінці, при якому щонайменше 5% гепатоцитів мають краплі ліпідів у пацієнтів, які не вживають значної кількості алкоголю. 1 У більшості промислово розвинених країн поширеність НАЖХП продовжує зростати разом із ожирінням 2, оскільки це обумовлено станами, пов'язаними з ожирінням, включаючи накопичення жиру в печінці, окислювальний стрес, стійкість до інсуліну та ожиріння. 3, 4

NAFLD часто осмислюється як чотиристадійний процес, що включає простий стеатоз, стеатогепатит із запаленням та фіброзом, цироз та гепатоцелюлярну карциному. Таким чином, найефективнішим запобіжним засобом проти НАЖХП може бути переривання початкових стадій, простий стеатоз та його запальна форма, стеатогепатит. 1

Головною ознакою жирової хвороби печінки є надмірне накопичення тригліцеридів (ТГ), доступних із новосинтезованих ліпідів у печінці, або надмірне надходження вільних жирних кислот (ЗЖК), що виділяються жировою тканиною. Стеатогепатит посилюється запаленням жирової тканини 4 та дисбалансом адипоцитокінів (тобто лептину, адипонектину та фактора некрозу пухлини (TNF) α). 5

Нещодавно фактор транскрипції вуглеводно-чутливого елемента, що зв’язує білок (ChREBP), став визначальним фактором ліпогенезу печінки завдяки контролю транскрипції стеароїлу КоА десатурази-1, ацетил КоА карбоксилази 6 та печінкової резистентності до інсуліну шляхом інгібування протоонкогену вірусної тимоми (Akt ). 7 З іншого боку, індукована ожирінням макрофаги в жирову тканину стимулює вироблення TNFα, тим самим змінюючи сигналізацію інсуліну, стимулюючи ліполіз і, зрештою, збільшуючи FFA, що виділяються жировою тканиною. Потім 8, 9 FFA поглинаються печінкою, тим самим прискорюючи статоз і активуючи ядерний фактор (NF) κB, індуктор стеатогепатиту. десять

В останніх дослідженнях було показано, що фітоестрогенний геністеїн послаблює НАЖХП шляхом активації β-окислення печінкових жирних кислот або інгібування ожиріння за допомогою рецепторів естрогену (незалежний або незалежний шлях). 11, 12, 13

Однак існує дуже мало інформації щодо антистеатотичних ефектів дайдзеїну, аналога геністеїну, завдяки регуляції печінкового ліпогенезу de novo, ожиріння та адипоцитокінів, хоча його метаболіт, еквол, має більш високу спорідненість до рецепторів естрогену 14 та антиоксидантів . активність 15, ніж геністеїн.

У цьому дослідженні ми спробували визначити, чи може даїдзеїн полегшити НАЖХП, змінюючи метаболізм жирової тканини та тканини печінки, або зміни адипоцитокінів та гормонів, використовуючи порівняння сукупних генів, гістологічний аналіз та аналіз гормонів.

Результати

Вага тіла, жирова маса та ліпідні профілі

Як показано на малюнках 1a-c, миші C57BL/6J, які годували ВЧ-дієтою протягом 12 тижнів, набирали масу тіла (6%, Р -1), виводили більше загальних ліпідів (39%, Р

Вплив дайдзеїну на масу тіла, жирову масу та ліпідні профілі. Вага тіла та споживання їжі ( в ), жирова маса ( ) та ліпідних профілів ( проти ) Мишей C57BL/6J годували нормальною жировою дієтою (НЖ), дієтою з високим вмістом жиру (ВЖ) та харчовою добавкою, збагаченою дайдзеїном (0, 1%), 0, 5, 1 та 2 г на кг дієти). Усі дані виражаються як середнє значення ± тиждень (n = 6 для групи дієт). a, b, c означає, що без загальної букви різниться, P

Гістологічний аналіз печінки та жирової тканини. Мікроскопічне зображення ( в ) печінка (початкове збільшення, × 200; шкала шкали, 50 мкм) і жирова тканина (початкове збільшення; × 100; шкала шкали; 100 мкм) мишей C57BL/6J, які харчуються нормальним жировим раціоном (NF), дієта з високим вмістом жиру ( СН і СН, доповнені даїдзеїном (0, 1, 0, 5, 1 і 2 г на кг дієти) (n = 4–5 на групу дієти); ( ) кількість і розмір адипоцитів на основі гістологічного дослідження; ( проти ) концентрації аспаратної амінотрансферази (AST) та аланінамінотрансферази (ALT) (n = 6 на групу їжі). Усі дані наведені як середні значення ± sem a, b, c Засоби без загальної букви відрізняються, P 24, зменшився в чотири рази після прийому дайдзеїну, тоді як експресія протеїнкінази A (PKA), інгібітора ChREBP 25, збільшилася на 1,7 - Складіть після прийому дайдзеїну.

Повний розмір таблиці

Придушення передачі сигналів за допомогою ChREBP може призвести до посилення передачі сигналів про інсулін через активацію Akt 26 або гальмування накопичення печінкового жиру. Дійсно, добавки даїдзеїну покращили проміжні продукти, пов'язані з передачею сигналу про інсулін, такі як фосфатидилінозитол 3-кіназа, Akt2 та транспортер глюкози-2. Сигналізація про інсулін також може контролюватися окисним стресом або запаленням. Як показано в таблиці 1, добавки даїдзеїну нормалізували придушення ВЧ-дієти на супероксиддисмутазі-2 та глутатіон-S-трансферазі α3, які детоксикують ксенобіотики або пригнічують активні форми кисню 27, та збільшення дієти на ВЧ на c-червні N- кінцева кіназа-1, TNFα та інгібітор NFκB кінази-ɛ, яка індукує резистентність до інсуліну при запаленні печінки.

PPARα, центральний активатор β-окислення жирних кислот, не був змінений ні ВЧ дієтою, ні добавками даїдзеїну. Однак його цільові гени, ACAD 10 і довголанцюгова ацил-КоА-синтетаза (ACSL) 4, були зменшені у мишей, які харчувались ВЧ-дієтою, а потім змінювались після прийому дайдзеїну. PPARγ, який, як відомо, покращує чутливість до інсуліну в печінці, також підвищував рівень експресії в 1,5 рази у мишей, які харчувались дієтою з добавкою дайдзеїн, але не з ВЧ дієтою.

Ці результати дозволяють припустити, що соєвий даїдзеїн може полегшити НАЖХП безпосередньо шляхом контролю транскрипції ліпогенезу печінки, передачі сигналів інсуліну, окисного стресу, запалення та β-окислення жирних кислот.

Підтвердження даних мікрочіпів

Зміни в експресії генів були підтверджені невеликим набором генів за допомогою зворотної ПЛР-транскриптази в режимі реального часу. Гени були відібрані з таблиці 1. Коли ми порівнювали профілі експресії генів, отримані в результаті аналізу мікрочипів, та результати ПЛР-зворотної транскриптази в реальному часі, їхні типи експресії генів були дуже подібними за напрямком (регуляція вгору або вниз) та ступенем зміни виразу (таблиця 2).

Повний розмір таблиці

Зміни інсуліну, цукру в крові та адипоцитокінів, пов’язані з НАЖХП

Концентрація інсуліну та глюкози в крові натощак була підвищена у мишей, які харчувались ВЧ-дієтою, порівняно з мишами, які харчувались НФ-дієтою, але це підвищення було змінено шляхом прийому дайдзеїну залежно від дози (P

Інсулінорезистентність і метаболічний гормон. Оцінка рівня глюкози в крові, інсуліну та гомеостазу (HOMA), індекс інсулінорезистентності ( в ), лептин, адипонектин та грелін ( ) визначали в сироватці крові мишей C57BL/6J, які харчувались нормальною жировою дієтою (NF), дієтою з високим вмістом жиру) і СН, доповненою дайдзеїном (0, 1, 0, 5, 1 і 2 г на кг дієти). Усі дані виражаються як середнє значення ± тиждень (n = 6 для групи дієт). a, b, c, d, e Значення без загальної букви відрізняються, P

Повний розмір таблиці

Обговорення

У цьому дослідженні споживання дієти з високим вмістом жиру збільшувало масу тіла, кількість накопиченого жиру та ліпідів у сироватці та печінці (рис. 1) (P 32. Однак ці невдалі характеристики були змінені при наступному прийомі дайдзеїну.

По-перше, добавки даїдзеїну зменшували синтез ліпідів de novo за допомогою регуляції SREBP-1c, LXR та ChREPB. Фактор транскрипції SREBP-1c вже визначено головним посередником у дії інсуліну на ліпогенні гени, включаючи ацетил-КоА-карбоксилазу та синтазу жирних кислот. 33 Однак активність SREBP-1c сама по собі недостатня для пояснення стимуляції ліпогенезу, оскільки делеція гена SRBEP-1c у мишей призводить до зниження синтезу кислоти жиру лише на 50%. Дійсно, незважаючи на регуляцію SREBP-1c добавками дайдзеїну в нашому профілі транскрипції печінки (таблиця 1), профілі ліпідів печінки знижувались у мишей, які отримували добавки дайдзеїну, порівняно з тими, хто харчувався режимом СН.

Таким чином, даїдзеїн здатний пригнічувати синтез печінкових ліпідів за допомогою регуляції іншого ліпогенного стимулятора. Нещодавно фактор транскрипції ChREBP став центральним та новим фактором, що визначає синтез ліпідів у печінці завдяки контролю транскрипції ліпогенних генів завдяки його зв'язуванню з елементом реакції вуглеводів у промоторі ліпогенних генів. У мишей ChREBP -/- вміст TG в печінці знижений порівняно з мишами дикого типу. Крім того, повне пригнічення ChREBP у мишей ob/ob зменшило ефекти метаболічного синдрому, таких як ожиріння, стеатоз печінки та непереносимість глюкози. 35 Дійсно, в наших профілях транскрипції печінки (таблиця 1) ChREBP та його цільові гени, зокрема ACACβ, 1-ацилгліцерол-3-фосфат O-ацилтрансфераза-2, аденозинтрифосфатна цитратна ліаза та синтаза жирних кислот, також були індуковані вниз. добавки дайдзеїну.

Трансактивація ChREBP може модулюватися LXR, SREBP-1c та серин/треонінкіназою, включаючи білки PKA та AMPK. Повідомлялося, що LXR індукують експресію ChREBP через його цільовий ген SREBP -1c або через його зв'язування з промотором ChREBP, з метою утворення жирних кислот, необхідних для утворення складних ефірів холестерину. 24, 36 На відміну від цього, було показано, що РКА та АМРК інгібують транспорт ChREBP в ядро або зв'язування з елементом відповіді вуглеводів, присутнім в промоторних областях генів ліпогенного ферменту шляхом фосфорилювання ChREBP. 25, 37 Циклічний аденозинмонофосфат, активатор РКА, нещодавно повідомляв, що блокує набір печінкового ядерного фактора-4α та білка CREB, що зв'язується з промотором піруват-кінази L-типу, головним цільовим геном ChREBP. Цікаво, що добавки даїдзеїну зменшують експресію LXRβ, що може бути результатом збільшення експресії РКА (табл. 1).

Це придушення ChREBP може покращити печінкову резистентність до інсуліну, головний фактор прогресу НАЖХП, за рахунок зменшення накопичення печінкового жиру або активації Akt. Недавнє дослідження показало, що нокдауновані миші ChREBP відновили чутливість до інсуліну завдяки активації Akt. 26 Наші профілі транскрипції печінки (таблиця 1) також показали, що добавки даїдзеїну регулюють проміжні гени, що беруть участь у передачі сигналів інсуліну, включаючи фосфатидилінозитол 3-кіназу, Akt та транспортер глюкози-2. Це покращення передачі сигналів печінкового інсуліну може блокувати печінкове всмоктування вільних жирних кислот, що виділяються жировою тканиною для енергетичних цілей. Крім того, добавки даїдзеїну знизили рівень інсуліну та глюкози в сироватці крові, а також індекс інсулінорезистентності (модель 3) на основі гомеостазу (рис. 3а), який, як видається, є результатом збільшення поглинання глюкози шляхом посилення передачі печінкового інсуліну.

Покращення передачі печінкової інсулінової сигналізації також може бути спричинене елімінацією печінково-реактивних форм кисню та прозапальних цитокінів. Депресія печінкових захисних систем (глутатіон S-трансфераза-α3 та супероксиддисмутаза 2) і, згодом, активація шляхів NFκB індукують печінкову резистентність до інсуліну після фосфорилювання залишків серину, субстрату рецептора інсуліну. 40, 41 Цікаво, що добавки даїдзеїну нормалізували депресію глутатіон S-трансферази-α3 та супероксиддисмутази 2 за допомогою ВЧ-дієти, а також знижували регульовану експресію N-кінцевої кінази c-Jun та посиленої HF-кінази IκB (табл. 1), що може бути пов’язано з вищою антиоксидантною здатністю метаболіту даїдзеїну, екволу, а не інших ізофлавонів. 15

На додаток до цих результатів, наші профілі печінкової транскрипції показали, що добавки даїдзеїну знижують рівень ліпідів у печінці завдяки активації ACAS і ACAD, що беруть участь у β-окисленні жирних кислот, 42, 43, 44, 45, 46, 47 і що це активація мала відбутися. підвищена регуляція PPARα, їх висхідного гена. 48

Препарат дайдзеїну також діє як печінковий антистеатотичний матеріал, регулюючи метаболізм адипоцитів. Нещодавно було показано, що адипонектин надає захисний ефект проти НАЖХП у мишей із ожирінням ob/ob 49, пошкодження печінки або фіброгенезу у мишей, яким вводили ліпополісахарид або CCl 4. 28, 50 Центральним механізмом є посилення передачі печінкової інсулінової сигналізації та активація β-окислення жирних кислот 51, а також пригнічення запальної сигналізації NFKB та TNFα. Також було показано, що лептин зменшує секрецію ТГ печінкою та синтез жирних кислот, хоча він збільшує β-окислення печінкових жирних кислот. 53, 54 Дефіцит лептину пригнічує вроджену та набуту імунну відповідь, сприяючи тим самим поляризації Т-хелперних клітин та жировій хворобі печінки. 55

Активація цих генів може призвести до гальмування гіперплазії адипоцитів (рис. 2b), тим самим знижуючи концентрацію греліну, позитивно корельовану з масою жиру (рис. 3b). Повідомлялося, що грелін індукує гіперглікемію та інгібує вивільнення інсуліну з β-клітин у мишей. 58, 59

Гіполіпідемічна дія даїдзеїну може бути частково обумовлена зниженим всмоктуванням ліпідів. Останні дані показали, що ферментовані ізофлавони сої (дайдзеїн, геністеїн та гліцитеїн) суттєво пригнічують активність ліпази підшлункової залози залежно від дози, тим самим пригнічуючи всмоктування надлишків ліпідів в організмі. 60

Ці результати узгоджуються з нашими даними, а саме підвищеною екскрецією ТГ із калом за допомогою добавок даїдзеїну, хоча ми не вимірювали активність підшлункової ліпази. Інгібування активності ліпази підшлункової залози може зменшити перетворення TG в моногліцерид або FFA, остаточну ліпідну форму, яка повинна абсорбуватися, яка потім може інгібувати абсорбцію ліпідів.

Таким чином, ми вважали, що ця мальабсорбція ліпідів, індукована даїдзеїном, має ефект зменшення споживання енергії, таким чином запобігаючи НАЖХП.