Anti-Müdigkeits-Wirkung von Prunus Mume-Essig bei hochintensiv trainierten Ratten

1 Department of Food Science and Technology, Kyungpook National University, Daegu 41566, Korea; kimjeoho90@gmail.com (J.-HK); kdmoon@knu.ac.kr (K.-DM)

* Korrespondenz: kseo@dau.ac.kr; Tel.: plus 82-51-200-7565

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Abstrakt

Heutzutage wurden unter Verwendung verschiedener Rohstoffe und biotechnologischer Verfahren neue Essigsorten entwickelt. Die Frucht von Prunus mume wurde in Ostasien weit verbreitet und als Volksmedizin gegen Müdigkeit verwendet. In dieser Studie wurde der Prunus-Mume-Essig (PV) durch eine zweistufige Fermentation hergestellt und von C2C12-Myoblasten und hochintensiv trainierten Ratten auf seine Anti-Müdigkeitsaktivität bewertet. Die Verabreichung von PV verbesserte signifikant die Ausdauer beim Laufen und die Glykogenakkumulation in der Leber und den Muskeln von mit PV ergänzten Ratten im Vergleich zu sesshaften und trainierten Kontrollgruppen. Darüber hinaus löste die PV-Ergänzung niedrigere Serum-Biomarker im Zusammenhang mit Müdigkeit aus, z. B. Ammoniak, anorganisches Phosphat und Laktat. PV-verabreichte Ratten zeigten eine höhere Laktatdehydrogenase-Aktivität und Glutathionperoxidase-Aktivität und niedrigere Kreatinkinase-Aktivität und niedrigere Malondialdehyd-Spiegel. Darüber hinaus wurden phenolische Verbindungen in PV mittels HPLC-Analyse identifiziert. Die in PV analysierten Phenolsäuren waren Protocatechusäure, Syringinsäure, Chlorogensäure und ihre Derivate. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Verabreichung von PV mit antioxidativen Eigenschaften zur Verbesserung der Ermüdungserholung bei erschöpften Ratten beiträgt. Die Ergebnisse dieser Studie legen nahe, dass das PV, das verschiedene bioaktive Bestandteile enthält, als funktionelles Material gegen Ermüdung durch hochintensives Training verwendet werden kann.

Schlüsselwörter: Prunus mume; Essig; Anti-Ermüdungseffekt; hochintensives Training; Phenolsäure

1. Einleitung

Prunus mume Sieb. et Zucc., bekannt als Maesil, Ume und Meizi, wird in Korea, Japan und China weit verbreitet angebaut und wird seit langem als Volksheilmittel gegen Verdauung, Durst, Entgiftung, Erbrechen und Fieber verwendet [1 ]. Frühere Studien zu den pharmakologischen und biologischen Aktivitäten von Maesil haben es als potenzielle Quelle für Radikalfänger, als Inhibitor des Influenza-A-Virus und der Beweglichkeit von Helicobacter pylori und als entzündungsfördernder Mediator sowie seine Fähigkeit untersucht um die Fließfähigkeit des Blutes zu verbessern [1–3]. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass Maesil-Extrakt bei trainierten Ratten Anti-Müdigkeitsaktivitäten ausübt [4]. Obwohl es eine Reihe von Studien mit Maesil-Extrakt gibt, wurden Studien zu verarbeiteten Lebensmitteln mit Maesil-Extrakt nicht vollständig untersucht. Daher zielte diese Studie darauf ab, einen Essig mit Maesil zu entwickeln und seine Anti-Müdigkeitsaktivität zu untersuchen. Essig ist ein basisches Produkt, das seit langem als Genuss und traditionelles Medikament verwendet wird [5]. In letzter Zeit wurden viele Essigsorten unter Verwendung grundlegender Quellen und Technologien entwickelt, um die Bedürfnisse der Kunden zu befriedigen. Da die Hauptbestandteile von Essig zahlreiche positive Wirkungen gezeigt haben, z. B. antioxidative, blutdrucksenkende, antihyperglykämische und antimikrobielle Wirkungen, wird er weltweit gerne konsumiert [6–9]. Darüber hinaus haben frühere Studien gezeigt, dass die Verabreichung von Essigsäure die Glykogen-Repletion in der Leber und den Skelettmuskeln von erschöpften Ratten während des Trainings erhöht und dass oral ergänztes Acetat die Muskel-Glykogen-Synthese nach intensiver Bewegung bei Pferden induziert [10,11]. Diese Studien haben gezeigt, dass kontinuierlich ergänzter Essig wertvolle Auswirkungen auf die Ausdauerleistungsfähigkeit und die Erholung von körperlicher Erschöpfung hat. Die physiologischen Veränderungen, die der Anti-Müdigkeitswirkung von Maesille-Essig zugrunde liegen, sind jedoch noch nicht vollständig verstanden.

Müdigkeit, ein häufiges Symptom in den meisten Gemeinschaften, das viele Menschen erlebt haben, wird als Schwierigkeit angesehen, spontane Aktivitäten zu beginnen oder aufrechtzuerhalten, und als Verschlechterung der Trainingsleistung [12]. Viele Studien haben gezeigt, dass verschiedene Faktoren wichtig sind, wenn es um Müdigkeit und Bewegung geht. Zum Beispiel hängt eine durch hochintensive körperliche Betätigung verursachte Erschöpfung mit Erschöpfung zusammen, was darauf hindeutet, dass die arbeitende Muskelkapazität stark geschädigt ist [13]. Darüber hinaus induziert hochintensives Training die Reduzierung von Energiequellen, z. B. Leber- und Muskelglykogen, sowie die Ansammlung von Metaboliten, einschließlich Milchsäure, anorganischem Phosphor und Ammoniak, die durch intrazelluläre Azidose im Körper Muskelermüdung hervorrufen [12 ,14]. Daher erfordert die Erholung von durch körperliche Betätigung verursachter Erschöpfung, dass körperliche Schäden repariert wurden und während der körperlichen Betätigung angesammelte Metaboliten eliminiert wurden. Darüber hinaus wurde berichtet, dass oxidativer Stress verschiedene chronische Krankheiten verursacht, z. B. chronische Müdigkeit, Hautalterung, Diabetes mellitus, Krebs und Alzheimer-Krankheit [15–18]. Aus diesen Gründen haben Forscher Naturprodukte auf ihre Fähigkeit hin untersucht, die körperlichen Fähigkeiten zu verbessern, wie z. B. die Verringerung von Ermüdung und erhöhte Trainingsausdauer mit wenigen Nebenwirkungen. Daher wurde in der vorliegenden Studie Essig mit einem hohen Gehalt an organischen Säuren und Aminosäuren durch zweistufige Fermentation unter Verwendung von mit Birnensaft ergänztem Maesil als Substrat hergestellt. Die Anti-Müdigkeits-Aktivitäten von Prunus Mume-Essig (PV) wurden dann basierend auf den Auswirkungen der Zelllebensfähigkeit und der Glykogenakkumulation in vitro und den Veränderungen von ermüdungsbezogenen Biomarkern in vivo abgeschätzt.

2. Materialien und MMethoden

2.1. Materialien

Prunus Mumejuice (PJ) wurde nach dem Verfahren von Cho et al. [19]. P. mume-Früchte (Maesil) wurden von der Korea Maesil Organization (Suncheon, Korea) bezogen. Maesil wurden sortiert, sorgfältig mit Wasser gewaschen, zerkleinert und dann mit 0,1 Prozent (w/v) Pektinase (Pectinex Ultra AFP, Novozyme, Schweiz, 10,000 Pectu/ g) um die Zellwand bei 40 ◦C für 2 Stunden aufzubrechen. Als nächstes wurde das umgesetzte Maesil bei 3500 × g für 15 min bei 4 °C zentrifugiert. Der Überstand wurde mit Filterpapier (Whatman Nr. 2, 8 µm) filtriert und mit einem Rotationsverdampfer bei 30 ◦C konzentriert, bis 56–60 ◦Brix erreicht waren. Der Birnenextrakt wurde von ESfood Co. (Gunpo, Korea) bezogen und dann bei 4 °C aufbewahrt, um seine Eigenschaften zu bewahren. Seine Eigenschaften waren wie folgt: 69◦Brix, pH 3,4–3,6 und 0,52–0,61 Prozent Säure. Saccharomyces cerevisiae KCCM 11306 und Acetobacter aceti KCCM 12654 wurden vom Korea Culture Center of Microorganisms (Seoul, Korea) erhalten.

2.2. Produktion von PV

2.3. Physikalisch-chemische Eigenschaften von PV

2.3.1. Gesamtsäure, Alkoholgehalt und Zuckergehalt in PV

Der Alkoholgehalt von PV wurde mit einem Gay-Lussac-Aräometer gemessen. Kurz gesagt, 100 ml PV wurde aus dem Kolben entnommen und 10 min lang bei 1800 × g zentrifugiert, um Saccharomyces cerevisiae KCCM 11306 loszuwerden. Als nächstes wurde der Überstand destilliert und mit destilliertem Wasser wieder auf 100 ml eingestellt. Die Temperatur des Destillats wurde dann auf 15 °C abgekühlt, wonach der Alkoholgehalt mit einem Alkohol-Aräometer bestimmt wurde. Der Zuckergehalt von PV wurde unter Verwendung eines tragbaren Refraktometers (Atago pocket PAL-3, Atago Co., Fukaya, Saitama, Japan) gemessen. Schließlich wurde die Gesamtsäure von PV durch Titration der verdünnten Probe mit 0,1 N NaOH bis pH 8,3 analysiert und als Essigsäuremenge ausgedrückt.

2.3.2. Gehalt an organischen Säuren und freien Aminosäuren in PV

Die Zusammensetzung der organischen Säure wurde durch Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (Shimadzu Co. Model Prominence, Kyoto, Japan) bestimmt. Die Trennung organischer Säuren erfolgte mit einer PL Hi-Plex H-Säule (7,7 × 300 mm, Agilent Co., Santa Clara, CA, USA) bei 65 ◦C. Die mobile Phase bestand aus 5 mM H2SO4 und die Flussrate wurde konstant bei 0,6 ml/min gehalten. Der mit jeder organischen Säure übereinstimmende chromatographische Peak wurde durch Vergleich der Retentionszeit mit der jedes Standards identifiziert. Die Gehalte an freien Aminosäuren wurden unter Verwendung eines Aminosäure-Autoanalysators (L-8900, Hitachi, Tokio, Japan) mit einer Ionenaustauschersäule analysiert, die mit Hitachi-kundenspezifischem Ionenaustauscherharz (2622 SC PF, 4,6 × 60 mm) gepackt war. Die Säule wurde in einem Säulenofen auf 50°C gehalten und die Temperatur des Reaktors betrug 135°C. Für die mobile Phase ein Puffersatz (PF-1, PF-2, PF-3, PF-4, PF-6, PF-RG, R{ {25}} und C1, Kanto Co., Tokio, Japan) wurde mit einer Flussrate von 1 ml/min verwendet. Jede freie Aminosäure wurde identifiziert, indem die Retentionszeit mit der der Aminosäuregemisch-Standardlösung Typ AN-II und B verglichen wurde

(FUJIFILM Wako Pure Chemical Co., Osaka, Japan).

2.4. Zytotoxizität und Glykogenakkumulation in vitro

2.4.1. Zellkultur und Differenzierung

Die C2C12-Zellen (Maus-Myoblasten) wurden von der American Type Culture Collection (ATCC, Rockville, ND, USA) bezogen. Die Zellen wurden in Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM) kultiviert, ergänzt mit 10 Prozent fötalem Rinderserum (FBS), Penicillin (100 IE/ml) und Streptomycin (100 µg/ml) (Gibco, Life Technologies, Grand Island, NY, VEREINIGTE STAATEN VON AMERIKA). Die C2C12-Zellen wurden bei 37 ◦C unter einer befeuchteten Atmosphäre mit 5 Prozent CO2-Bedingung inkubiert. Um die Differenzierung zu induzieren, wurden 70 Prozent der konfluenten Zellen dann in DMEM, ergänzt mit 2 Prozent Pferdeserum (HS) und 10 &mgr;g/ml Insulin, 3 Tage lang kultiviert, wobei das Medium alle zwei Tage gewechselt wurde.

2.4.2. Sulforhodamin B (SRB)-Assay

Die Zellproliferation wurde durch den Sulforhodamin-B-Assay (SRB, Sigma, St. Louis, MO, USA) bewertet. Die C2C12-Zellen wurden mit 1 × 104 Zellen/Well in 48-Well-Platten ausgesät und durch Wechseln des Mediums differenziert. Die Zellen wurden dann mit 0,1–0,4 µg/ml PV 3 Tage lang bei 37 °C in einem mit 5 % CO2 befeuchteten Inkubator inkubiert. Nach der Behandlung wurde das Medium verworfen und die Zellen wurden mit SRB-Lösung bei Raumtemperatur für 1 Stunde gefärbt und fünfmal unter Verwendung von 1-prozentiger Essigsäure gewaschen. Jede Vertiefung wurde mit 10 mM Tris solubilisiert und bei 540 nm mit einem Mikroplattenlesegerät (Molecular Devices, Inc., San Jose, CA, USA) gemessen.

2.4.3. In-vitro-Glykogengehalt

2.5. Tierversuchsdesign

2.5.1. Tiere und Ernährung

Vier Wochen alte männliche Sprague-Dawley (SD)-Ratten wurden von Hyo-Chang Science Inc. (Busan, Korea) bezogen. Die Ratten wurden einzeln in Acrylkäfige eingeteilt und bei 22 ± 2 °C in einem 12-Stunden-Hell-Dunkel-Zyklus gehalten. Alle Ratten wurden während des Versuchszeitraums mit Pellets von kommerziellem Futter gefüttert. Die Ratten wurden dann zufällig in fünf Gruppen eingeteilt (n=6): sesshafte Kontrolle (SC), trainierte Kontrolle (EC) und trainierte Ratten, denen 3 % kondensierter Prunus-Mumensaft (PJ), 5 % PV, verdünnt mit Destillat, verabreicht wurden Wasser (PV5) und 7,5 % PV, verdünnt mit destilliertem Wasser (PV7,5). Alle Gruppen wurden durch orale Gabe in einer Konzentration von 7 ml/kg Körpergewicht für den Versuchszeitraum, als tägliche Aufnahmemenge beim Menschen betrachtet, ergänzt. Die Supplementierung einer hohen Essigsäurekonzentration kann bei Ratten Darmentzündungen hervorrufen. Das PV7.5 wurde als hohe Konzentration für das Experiment verwendet [12]. SC- und EC-Ratten wurden gleiche Mengen an destilliertem Wasser verabreicht. Danach wurden alle Ratten dazu gebracht, auf einem Laufband zu laufen. Während des Experiments hatten die Ratten bis zu den letzten 12 h des Versuchszeitraums freien Zugang zu Futter und Wasser, zu diesem Zeitpunkt wurde Futter zurückgehalten. Alle Ratten wurden in strikter Übereinstimmung mit den Richtlinien der Dong-A-Universität für die Pflege und Verwendung von Labortieren (DIACUC-17-1) behandelt.

2.5.2. Schrittweise belastetes Übungsprogramm und Lauf-Ausdauertest

Alle Ratten mit Ausnahme der SC-Gruppe wurden durch das schrittweise Belastungsübungsprogramm von 09:00 bis 13:00, 6 Tage pro Woche für 4 Wochen unter Verwendung eines Laufbandes (Daejong Instrument Industry, Seoul, Korea) trainiert. . Das Programm umfasst eine allmählich gesteigerte Intensität mit Laufen mit 20 m/min für 10 min, 25 m/min für 20 min, 30 m/min für 20 min und 35 m/min für 30 min von Woche 1 bis 4. Wenn Ratten erschöpft sind und nicht laufen können, reguliert ein Elektroschockbrett am Ende des Laufbands sie, um weiterzulaufen.

Am Ende des Versuchszeitraums wurden Ratten (n=6) gezwungen, mit 40 m/min zu laufen, bis sie erschöpft waren, und ihre Laufaufzeichnungen wurden notiert, um die Laufausdauer zu bestimmen. Alle Ratten wurden als erschöpft bewertet, wenn sie sich länger als 10 s auf dem Elektroboard aufhielten. Die anderen (n=6) wurden mit einer Geschwindigkeit von 40 m/min für 60 min auf dem Laufband platziert. Nach dem Experiment wurden die Ratten mit Ethylether getötet und Blutproben wurden aus der unteren Hohlvene entnommen und 2 h lang bei Raumtemperatur gehalten und dann 20 min lang bei 2500 × g zentrifugiert, um die Serumproben abzutrennen. Die Leber und Gastrocnemius-Muskeln wurden gesammelt und mit Kochsalzlösung gespült. Alle Proben wurden bei −80 ◦C in einem Tiefkühlschrank gelagert.

2.6. Biochemische Parameter

2.6.1. Biomarker im Zusammenhang mit Müdigkeit

Die Gehalte an anorganischem Phosphat und Ammoniak im Serum wurden unter Verwendung von Biovision Inc. (Milpitas, CA, USA) bewertet. Die Laktatspiegel im Serum wurden unter Verwendung eines Laktat-Assay-Kits (Bioassay Systems, Hayward, CA, USA) bestimmt.

2.6.2. Analyse des Glykogenspiegels in Leber und Muskel

Der Glykogengehalt wurde gemäß dem von Cho et al. [5]. Kurz gesagt, 0,2 g Gewebe aus Leber und Muskel wurden mit 4 00 µl 30-prozentiger Kaliumhydroxidlösung umgesetzt, 30 min lang gekocht und dann auf 25 ◦C abgekühlt. Als nächstes wurde 1 ml Ethanol zu der Mischung gegeben und sie wurde bei 6000 × g und 4 °C für 15 min zentrifugiert. Der Überstand wurde anschließend entfernt und das Pellet wurde mit 0,5 ml destilliertem Wasser gemischt, wonach 0,2 % Anthronlösung zugegeben wurde, um die Glucose zu hydrolysieren. Schließlich wurde die Extinktion bei 620 nm mit einem Spektrophotometer gemessen

2.6.3. Aktivitäten der Muskellaktatdehydrogenase (LDH) und Serumkreatinkinase (CK) Aktivitäten

2.6.4. Niveaus der Aktivität von Malondialdehyd (MDA) und Glutathionperoxidase (GPx).

Der MDA-Spiegel und die GPx-Aktivität wurden durch Homogenisieren von Aliquots von 0,1 g der gefrorenen Leber in phosphatgepufferter Kochsalzlösung (PBS) bewertet. Nach der Homogenisierung wurden die Proben bei 3500 × g bei 4 °C für 10 min zentrifugiert, dann wurden die Überstände für die Analyse verwendet. Der MDA-Spiegel und die GPx-Aktivität wurden mit kolorimetrischen Kits (Biovision Inc., Milpitas, CA, USA) gemessen.

2.7. Bestimmung des Gesamtphenolgehalts (TPC)

TPC von PV wurde durch die kolorimetrische Folin-Ciocalteu-Methode mit einigen Modifikationen bestimmt [19]. Kurz gesagt wurde PV mit Folin-Ciocalteu-Reagenz umgesetzt und mit Natriumcarbonatlösung neutralisiert. Dann wurde die Absorption der blauen Farbe bei 760 nm mit einem Spektrophotometer gemessen. Als Standard wurde Gallussäure (Sigma-Aldrich, Reinheit > 99 Prozent) verwendet und die TPC wurde als mg Gallussäureäquivalente/g (mg GAE/g) PV ausgedrückt.

2.8. HPLC-Analyse

2.9. Statistische Analyse

3. Ergebnisse und Diskussion

3.1. Gehalt an organischen Säuren und freien Aminosäuren in PV

Die wichtigsten Geschmacksstoffe in fermentiertem Essig bestehen aus organischen Säuren, die durch Fermentation erzeugt werden, sowie aus freien Aminosäuren, die durch Hydrolyse von Protein während der Fermentation erzeugt werden [20]. PV enthielt organische Säuren, Essigsäure, Oxalsäure, Citronensäure, Bernsteinsäure, Apfelsäure und Milchsäure mit 4034,46, 72,76, 1530,65, 1075,51, 140,95 bzw. 390,87 mg Prozent (Tabelle 1). Außerdem enthielt PV eine Reihe freier Aminosäuren, nämlich Asparaginsäure, Tyrosin, Phenylalanin, Histidin, Lysin und Arginin. Die Gehalte an Asparaginsäure, Tyrosin, Phenylalanin, Histidin, Lysin und Arginin betrugen 7,56, 5,46, 4,43, 32,93, 4,11 bzw. 20,76 ppm. Nach einer zweistufigen Fermentation zeigte PV höhere Gehalte an organischen Säuren, insbesondere Essigsäure, und freien Aminosäuren als PJ. Verglichen mit früheren Studien bestand der Gehalt an organischen Säuren in handelsüblichem Essig mit Sorghum aus Essigsäure (3600 mg Prozent), Oxalsäure (16,62 mg Prozent), Zitronensäure (49,7 mg Prozent), Bernsteinsäure (92,5 mg Prozent), Apfelsäure Säure (27,83 mg Prozent) und Milchsäure (820 mg Prozent) [21]. PV enthielt geringere Mengen an freien Aminosäuren als Knoblauchessig, der hohe Mengen an freien Aminosäuren (23,4 ppm), Tyrosin (nicht nachgewiesen), Phenylalanin (313,9 ppm), Histidin (4,6 ppm), Lysin (460,3 ppm) und enthielt Arginin (65,0 ppm). Naet al. (2013) berichteten, dass die Qualitätsmerkmale in fermentiertem Essig von verschiedenen Inhaltsstoffen abhängen und mit dem höheren Anteil an Zitronensäure, Bernsteinsäure, Äpfelsäure, Tyrosin und Histidin und dem geringeren Anteil an Asparaginsäure, Phenylalanin, Lysin und Arginin zusammenhängen wurden in PV im Vergleich zu anderen fermentierten Essigen beobachtet [22]. Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass mit PJ fermentiertes PV, angereichert mit Birnenextrakt, eine hohe Menge an organischen Säuren und verschiedene Gehalte an freien Aminosäuren enthält.

Tabelle 1.Gehalt an organischen Säuren und freien Aminosäuren in Prunus-Mum-Essig (PV).

3.2. Identifizierung und Quantifizierung von Phenolverbindungen in PV

Die TPC von PV betrug 25,86 mg GAE/g (Daten nicht gezeigt). Um die in PV vorhandenen Phenolverbindungen weiter zu identifizieren, wurde eine HPLC-PDA-Analyse durchgeführt. Protocatechusäure, Syringinsäure, Chlorogensäure, Neochlorogensäure und Kryptochlorogensäure mit Konzentrationen von 0.08, 0.22, 0.37, 0,82 und 1,36 mg/g wurden mittels HPLC-Analyse durch Vergleich mit jeder Standard-Phenolsäure identifiziert (Abbildung 1). Dieses Ergebnis zeigte, dass Kryptochlorogensäure und Neochlorogensäure die wichtigsten Phenolsäuren in PV waren. Viele Studien haben berichtet, dass phenolische Verbindungen funktionelle Eigenschaften wie Antioxidans, Antikrebs und Antidiabetes beeinflussen [23–25]. In einer verwandten Studie von Yuan et al. (2019) verbesserten polyphenolreiche Sonchus arvensis-Extrakte, die Chlorogensäure, Luteolin und Chicorinsäure enthielten, die antioxidativen Enzymaktivitäten und die Glykogensynthese bei bewegungstrainierten Mäusen [26]. Der wässrige Extrakt aus Samen von Abelmoschus esculentus Moench, der hohe Mengen an Polyphenolen und Flavonoiden enthält, zeigte bei Mäusen nach dem gewichtsbelasteten Schwimmtest signifikante antioxidative und Anti-Müdigkeits-Effekte [27]. Auch phenolische Verbindungen einschließlich 5-HMF, Neochlorogensäure, Protocatechusäure und Syringinsäure wurden in mit Pektinase behandeltem Prunus mume-Fruchtkonzentrat identifiziert, die hemmende Wirkungen auf kolorektale Krebszellen gezeigt haben [19]. Obwohl weitere Studien erforderlich sind, um die molekularen Mechanismen hinter den Anti-Ermüdungsaktivitäten der phenolischen Verbindungen zu untersuchen, weist dieses Ergebnis darauf hin, dass die Anti-Ermüdungsaktivitäten von PV mit seinen phenolischen Verbindungen wie Protocatechusäure, Syringinsäure und Chlorogensäure zusammenhängen seine Derivate.

Abbildung 1.Phenolverbindungen in Prunus-Mum-Essig (PV) wurden durch HPLC analysiert. Protocatechusäure (205 nm, 8,774 min); Syringasäure (216,8 nm, 23,857 min); Chlorogensäure (326,1 nm, 18,663 min); Neochlorogensäure (324,9 nm, 9,660 min); Kryptochlorogensäure (326,1 nm, 20,395 min).

3.3. Auswirkungen von PV auf die Zellproliferation und Glykogenakkumulation in C2C12-Myoblasten

Der Skelettmuskel spielt eine wichtige Rolle bei der Unterstützung der Energieproduktion im Körper [27]. Wie in Abbildung 2 gezeigt, haben wir die Zytotoxizität und die Glykogenakkumulation von PV auf C2C12-Myoblasten bewertet. Um die Zytotoxizität von PV zu bewerten, wurden SRB-Assays in C2C12-Myoblasten durchgeführt, und nach der Differenzierung wurden die Zellen mit verschiedenen Konzentrationen von PV behandelt (0.1, 0.2, {{1{{ 12}}}}.3 und 0.4 µg/mL) für 48 Stunden (Abbildung 2A). Die Zelllebensfähigkeit von C2C12-Myoblasten, die mit PV behandelt wurden, lag bei über 95 Prozent, was keine signifikanten Unterschiede im Vergleich zur Kontrolle bedeutet. Um den Glykogengehalt in C2C12-Myoblasten zu bestimmen, wurde ein Glykogen-Assay unter Verwendung von Zelllysaten durchgeführt. Wie in Abbildung 2B gezeigt, wurden die Glykogengehalte in C2C12-Myoblasten durch PV in dosisabhängiger Weise signifikant erhöht. Die Behandlung von PV mit einer Dosis von 0,4 µg/ml zeigte jedoch keine signifikanten Unterschiede im Vergleich zu 0,3 µg/ml PV. Diese Ergebnisse legten nahe, dass die PV-Behandlung die Glykogenakkumulation mit nicht-zytotoxischen Konzentrationen im Skelettmuskel verstärken kann.

Figur 2.Auswirkungen von PV auf (A) Zellproliferation und (B) Glykogenakkumulation in C2C12-Myoblasten. Datenwerte werden als Mittelwert ± SE (n=3) ausgedrückt. Unterschiedliche Buchstaben auf dem Balken sind signifikant unterschiedlich (p <>

3.4. Auswirkungen von PV auf die Laufbandlaufzeit

Die Laufzeit bis zur Erschöpfung ist ein Marker für die Belastungsfähigkeit, der die Erholung nach Erschöpfung darstellt [5]. In dieser Studie wurde 4 Wochen lang ein Trainingsprogramm mit einem Laufband an Ratten durchgeführt. Nach hochintensivem Training bis zur Erschöpfung zeigten alle Gruppen eine signifikant erhöhte Laufausdauer im Vergleich zu den SC-Ratten, und PV7.5 verzeichnete die längste Laufzeit unter allen Gruppen (Abbildung 3). Reidy & Rasmussen (2016) berichteten, dass die Supplementierung mit Aminosäuren die Trainingsleistung durch Induktion der Proteinsynthese im menschlichen Skelettmuskel nach Widerstandstraining steigerte [28]. Dieses Ergebnis zeigte, dass PV die Ausdauerkapazität bei hochintensiv trainierten Ratten effektiv erhöhte.

Figur 3.Auswirkung von PV auf die Laufdauer. Datenwerte werden als Mittelwert ± SE (n {{0}}) ausgedrückt. SC: sitzende Kontrolle, EC: ausgeübte Kontrolle, PJ: Prunus-Mume-Saft, PV5: 5-prozentiges Prunus-Mume-Essiggetränk, PV7.5: 7,5-prozentiges Prunus-Mume-Essiggetränk. Unterschiedliche Buchstaben auf dem Balken sind signifikant unterschiedlich (p <>

3.5. Auswirkungen von PV auf Serum-Biomarker im Zusammenhang mit Müdigkeit

Das Auftreten von körperlicher Ermüdung ist mit Energiedefiziten während des Trainings verbunden. Da bei hochintensivem Training große Mengen an Energie, Flüssigkeit und Aminosäuren verbraucht werden, können Sportgetränke helfen, das Flüssigkeitsgleichgewicht und die Neusynthese von Proteinen aufrechtzuerhalten [29]. Aus diesem Grund könnte PV als Sportgetränk verwendet werden, um die durch das Training verursachte Ermüdung zu verbessern. Darüber hinaus induziert eine intrazelluläre Azidose eine Muskelermüdung, die aus der Akkumulation von Laktat und anorganischem Phosphat resultiert [12]. Während intensiver körperlicher Betätigung häufen sich Serum-Biomarker im Zusammenhang mit Erschöpfung wie Serum-Ammoniak, anorganisches Phosphat und Laktat an und verursachen Muskelermüdung als Folge einer intrazellulären Azidose [30]. Somit hängt die Verringerung der Ermüdungsempfindlichkeit mit der Erhöhung der Laufzeit und der Verringerung der Ermüdungsbiomarker zusammen. Leber- und Muskelglykogen, die bekannte Substratquellen für die Glykolyse und Energieerzeugung sind, wirken als erster Schutz gegen Energiemangel [5]. Daher ist Glykogen einer der Indizes für Müdigkeit. Die Ammoniak-, anorganischen Phosphat- und Laktatspiegel im Serum der PV7.5-Gruppe betrugen 64,57 ug/ml, 2,98 mM und 1,21 mM (Abbildung 4A–C). Diese Werte wurden gegenüber der EC-Gruppe signifikant um 28,22 Prozent, 25,91 Prozent bzw. 18,24 Prozent reduziert. Im Vergleich zu den Serum-Biomarkern bei EC-Ratten zeigten SC- und PJ-Ratten keine signifikanten Unterschiede. Fushimiet al. (2001) berichteten, dass eine Essigergänzung bei Ratten nach Belastung bis zur Erschöpfung Serumlaktat und Ammoniak signifikant reduzierte, und Stephens et al. (2008) berichteten, dass die orale Verabreichung von Acetat den Blutlaktatspiegel bei Schweinen verbesserte [31,32]. Basierend auf diesen Ergebnissen könnten die hohen Gehalte an organischen Säuren und verschiedenen freien Aminosäuren in PV die Regulation von Serum-Ammoniak, anorganischem Phosphat und Laktat beeinflusst haben. Daher übte die PV-Verabreichung eine wirksame Anti-Müdigkeitswirkung aus, indem sie ermüdungsbezogene Serum-Biomarker bei übungstrainierten Ratten regulierte.

Figur 4.Wirkung von PV auf Serum (A) Ammoniak, (B) anorganischen Phosphor und (C) Laktat bei erschöpften Ratten. Datenwerte werden als Mittelwert ± SE (n {{0}}) ausgedrückt. SC: sitzende Kontrolle, EC: ausgeübte Kontrolle, PJ: Prunus-Mume-Saft, PV5: 5-prozentiges Prunus-Mume-Essiggetränk, PV7.5: 7,5-prozentiges Prunus-Mume-Essiggetränk. Unterschiedliche Buchstaben auf dem Balken sind signifikant unterschiedlich (p <>

3.6. Auswirkungen von PV auf Änderungen der Glykogenakkumulation

Die Auswirkungen von PV auf Leber- und Muskelglykogen sind in Abbildung 5 dargestellt. Die EC-Gruppe zeigte einen höheren Gehalt an Gastrocnemius-Muskelglykogen, aber es gab keine signifikanten Unterschiede zwischen der SC- und der EC-Gruppe (Abbildung 5A). Allerdings wurde im Vergleich zu den EC- und PV7.5-Gruppen eine signifikante Erhöhung des Glykogengehalts (34,25 Prozent) beobachtet. Auch der Leberglykogengehalt stieg als Reaktion auf die Supplementierung mit PV7.5 um bis zu 24,21 Prozent im Vergleich zur EC-Gruppe (Abbildung 5B). Frühere Studien berichteten, dass die orale Supplementierung von Essigsäure die Glykogensynthese in Leber und Muskel nach dem Training bei Ratten und Pferden verbessert [10,11,31]. Daher deutet dieses Ergebnis darauf hin, dass der Anstieg der Leber- und Muskelglykogenspiegel mit der Anti-Müdigkeitsaktivität bei hochintensiv trainierten Ratten zusammenhängen könnte.

Abbildung 5. Wirkung von PV auf die Glykogenakkumulation von (A) Muskel und (B) Leber bei erschöpften Ratten. Datenwerte werden als Mittelwert ± SE (n {{0}}) ausgedrückt. SC: sitzende Kontrolle, EC: ausgeübte Kontrolle, PJ: Prunus-Mume-Saft, PV5: 5-prozentiges Prunus-Mume-Essiggetränk, PV7.5: 7,5-prozentiges Prunus-Mume-Essiggetränk. Unterschiedliche Buchstaben auf dem Balken sind signifikant unterschiedlich (p <>

3.7. Auswirkungen von PV auf Änderungen der LDH- und CK-Aktivitäten

Laktatdehydrogenase (LDH) ist eine Oxidoreduktase in der Glykolyse, die die reversible Umwandlung von Milchsäure zu Pyruvat katalysiert [33]. Serum-Kreatinkinase (CK) ist ein wichtiges Enzym, das Muskelverletzungen anzeigt [34]. Daher bewerteten wir die Muskel-LDH- und Serum-CK-Spiegel, um das Ausmaß der Muskelschädigung zu bewerten. Der Gastrocnemius-LDH-Spiegel der EC-Ratten unterschied sich im Vergleich zur SC-Gruppe nicht signifikant (Abbildung 6A). Die LDH-Aktivität von Ratten, denen PV7.5 verabreicht wurde, stieg signifikant um 27,75 Prozent im Vergleich zur EC-Gruppe. Wie in 6B gezeigt, betrug der Serum-CK-Spiegel der SC-Gruppe 60,35 U/l. Der CK-Wert der EC-Gruppe betrug 54,71 U/L, was sich nicht signifikant vom Vergleich der SC-Gruppe unterschied. Die PV7.5-Ergänzung reduzierte die CK-Spiegel jedoch signifikant um 35,66 Prozent im Vergleich zu den EC-Ratten. In ähnlichen Studien verbesserte der Prunus-Mume-Extrakt die Erholung nach Müdigkeit durch eine Erhöhung der LDH-Aktivität und die Regulierung von Serum-Biomarkern bei trainierten Ratten und erhöhte die Serum-CK als Reaktion auf Muskelschäden, die durch Muskelverspannungen verursacht wurden, was zu Müdigkeit führte [4,35]. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die PV-Verabreichung der Ermüdung vorbeugte, indem sie den Milchsäurestoffwechsel in den Muskelzellen förderte und Muskelschäden reduzierte, indem sie den Spiegel der Ermüdungsmarker im Serum bei Ratten senkte.

Abbildung 6.Auswirkungen von PV auf (A) Laktatdehydrogenase- und (B) Kreatinkinase-Aktivitäten bei durch körperliche Betätigung erschöpften Ratten. Datenwerte werden als Mittelwert ± SE (n {{0}}) ausgedrückt. SC: sitzende Kontrolle, EC: ausgeübte Kontrolle, PJ: Prunus-Mume-Saft, PV5: 5-prozentiges Prunus-Mume-Essiggetränk, PV7.5: 7,5-prozentiges Prunus-Mume-Essiggetränk. Unterschiedliche Buchstaben auf dem Balken sind signifikant unterschiedlich (p <>

3.8. Auswirkungen von PV auf Änderungen des MDA-Spiegels und der GPx-Aktivität in der Leber

Muskelverletzungen verursachen Veränderungen in der Aktivität von antioxidativen Enzymen und MDA-Spiegeln [34]. MDA ist eines der Nebenprodukte der durch oxidativen Stress induzierten Lipidperoxidation. Um Veränderungen des antioxidativen Enzyms und der Lipidperoxidation zu beobachten, haben wir die MDA- und GPx-Spiegel im Lebergewebe durch die Verabreichung von PV an erschöpfte Trainingsratten gemessen. Die Ergebnisse zeigten signifikante Veränderungen als Reaktion auf die Verabreichung von PV. Insbesondere nahm der MDA-Gehalt der EC-Gruppe im Vergleich zur SC-Gruppe um 10 Prozent ab (Abbildung 7A). Die Verabreichung von PJ, PV5 und PV7.5 löste eine Abnahme des MDA-Gehalts von 18,35 Prozent, 20,36 Prozent bzw. 25,05 Prozent relativ zur EC-Gruppe aus. Die Verabreichung von PV unter intensiver, erschöpfter körperlicher Betätigung führte zu signifikanten Erhöhungen der GPx-Aktivität (Abbildung 7B). In der Leber erhöhte die PV7.5-Behandlung die GPx-Aktivität signifikant um 19,65 Prozent und 41,14 Prozent, obwohl PV5 keinen Unterschied im Vergleich zu den EC-Ratten zeigte. In früheren Studien verringerte die exogene Supplementierung von Antioxidantien und eine antioxidative Ernährung das Niveau des oxidativen Stresses bei Sportlern nach erschöpfendem Training [36]. Die Gabe von Antioxidantien beugt Muskelkater beim Menschen nach sportlicher Betätigung vor [37]. Darüber hinaus induzierte chinesischer schwarzer Essig antioxidative Aktivitäten über die Hemmung reaktiver Sauerstoffspezies sowie eine Erhöhung der SOD- und CAT-Aktivitäten [38]. Zusammengenommen legen diese Ergebnisse nahe, dass die Ergänzung von Essig mit antioxidativer Aktivität die Erholung von Müdigkeit verbessert. Daher könnten die Anti-Müdigkeitsaktivitäten von PV mit der Regulation antioxidativer Enzyme bei erschöpften Ratten in Verbindung gebracht werden.

Abbildung 7.Auswirkungen von PV auf (A) Malondialdehyd- und (B) Glutathionperoxidase-Aktivitäten bei durch körperliche Betätigung erschöpften Ratten. Datenwerte werden als Mittelwert ± SE (n {{0}}) ausgedrückt. SC: sitzende Kontrolle, EC: ausgeübte Kontrolle, PJ: Prunus-Mume-Saft, PV5: 5-prozentiges Prunus-Mume-Essiggetränk, PV7.5: 7,5-prozentiges Prunus-Mume-Essiggetränk. Unterschiedliche Buchstaben auf dem Balken sind signifikant unterschiedlich (p <>

4. Schlussfolgerung

In dieser Studie wurde PV, das verschiedene freie Aminosäuren und organische Säuren enthält, durch einen zweistufigen Fermentationsprozess entwickelt und durch Analysen der Zytotoxizität und Glykogenakkumulation in C2C12-Myoblasten sowie in vivo Anti-Müdigkeitswirkungen bei erschöpften Ratten nach hoher Intensität bewertet Übung. In vitro wurde eine hohe Glykogenakkumulation beobachtet, und die Verabreichung von PV trug zur Verhinderung von Müdigkeit bei, indem sie die Biomarker für Serummüdigkeit und Muskelverletzungen bei erschöpften Ratten regulierte. Weiterhin wurden phenolische Verbindungen wie Protocatechusäure, Syringinsäure und Chlorogensäurederivate in PV identifiziert. Insgesamt könnte erwartet werden, dass PV als funktionelles Material gegen Ermüdung verwendet wird, die durch hochintensives Training verursacht wird.

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