Cistanches Herba reduziert die Gewichtszunahme bei fettreichen Mäusen, die durch eine fettreiche Ernährung verursacht werden, möglicherweise durch mitochondriale Entkopplung

Kontakt: Audrey Hu WhatsApp/hp: 0086 13880143964 E-Mail:audrey.hu@wecistanche.com

Hoi Shan Wong, Jihang Chen, Pou Kuan Leong, Hoi Yan Leung, Wing Man Chan, Kam Ming Ko

* Abteilung für Biowissenschaften, Universität für Wissenschaft und Technologie Hongkong, Hongkong, China.

Abstrakt:

Eine halbgereinigte Fraktion isoliert ausCistanchenKräuter(HCF1), wurde zuvor festgestellt, dass es die mitochondriale Entkopplung in H9c2-Zellen und in Rattenherzen induziert. Wir stellten daher die Hypothese auf, dass HCF1 einen Gewichtsverlusteffekt gegen eine durch eine fettreiche Ernährung (HFD) induzierte Fettleibigkeit hervorrufen würde. Um diese Hypothese zu testen, wurde ein Mausmodell von HFD-induzierter Fettleibigkeit etabliert und die Auswirkungen von HCF1 auf mit normaler Ernährung (ND) und mit HFD gefütterte Mäuse untersucht. In der Studie führte die Langzeitbehandlung mit HCF1 zu einer Gewichtsreduktionswirkung gegen HFD-induzierte Fettleibigkeit bei männlichen und weiblichen Mäusen. Der durch HCF1- induzierte Gewichtsverlust war mit einer verbesserten Insulinsensitivität bei HFD-gefütterten Tieren verbunden. Um den Wirkungsmechanismus zu verstehen, der dem durch HCF1 bewirkten Gewichtsreduktionseffekt zugrunde liegt, wurden seine Auswirkungen auf die mitochondriale Entkopplung untersucht. Eine Vergleichsstudie mit Cholestyramin (CT), einem Gallensäure-Sequestriermittel, wurde ebenfalls durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass der HCF1--induzierte Gewichtsverlust wahrscheinlich durch den Anstieg des Energieverbrauchs vermittelt wurde, wahrscheinlich über die Induktion der mitochondrialen Entkopplung im Skelettmuskel der Maus. Daher legen unsere Ergebnisse den potenziellen Einsatz von HCF1 nahe, um Fettleibigkeit und die damit verbundenen gesundheitlichen Folgen wie Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und das metabolische Syndrom zu verhindern.

Schlüsselwörter: Cistanches Herba, Gewichtskontrolle,Mitochondriale Entkopplung,Mitochondriales Entkopplungsprotein 3

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Chengdu Wecistanche produziert hauptsächlich Cistanche-Produkte für ein gesundes Leben.

Einführung

Adipositas ist durch die abnormale Ansammlung von Fett im Fettgewebe und anderen Organen gekennzeichnet, die nachteilige Auswirkungen auf die Gesundheit hat. Aktuelle Erkenntnisse deuten darauf hin, dass die sitzende Lebensweise und die Veränderungen in der Ernährungszusammensetzung in Wohlstandsgesellschaften eine Adipositas-Epidemie verursachten, mit der damit einhergehenden Zunahme der Inzidenz verschiedener nicht übertragbarer, mit Adipositas zusammenhängender chronischer Krankheiten wie dem metabolischen Syndrom (Shi et al., 2012) . Die 2007 durchgeführte National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES) zeigte, dass die weltweite Prävalenz von Adipositas über 30 Prozent betrug und in den nächsten zwei Jahrzehnten voraussichtlich um weitere 33 Prozent zunehmen wird (Finkelstein et al., 2012). Der Beginn der Adipositas wird sich auch auf die jüngeren Bevölkerungsgruppen verlagern, wie sich in den Trends zu Übergewicht und Adipositas bei Kindern und Jugendlichen widerspiegelt (McTigue, Garrett & Popkin, 2002). Diese Ergebnisse prognostizieren die potenzielle Belastung der medizinischen Versorgung für Fettleibigkeit und die damit verbundenen gesundheitlichen Folgen, was eine sofortige Notwendigkeit impliziert, die Größe der fettleibigen Bevölkerung zu kontrollieren.

Die Behandlung von Adipositas erfordert eine langfristige Intervention und einen multidisziplinären Ansatz. Angesichts der Adipositas-Epidemie war die Suche nach durchführbaren nichttherapeutischen und/oder therapeutischen Eingriffen ein Bereich intensiver Forschung. Die Strategie konzentriert sich hauptsächlich auf die Herstellung eines Energiegleichgewichts durch Erhöhung des Energieverbrauchs oder Verringerung der Energieaufnahme. Unter verschiedenen Ansätzen, die einen Nahrungsersatz, Bewegung, Hemmung der Darmabsorption und Aktivierung des sympathischen Nervensystems umfassen, die Induktion der mitochondrialen Entkopplung, entweder durch die Verwendung chemischer Entkoppler oder durch die Induktion von mitochondrialen Entkopplungsproteinen (Cerqueira, Laurindo, & Kowaltowski, 2011; Clapham et al., 2000), hat sich als wirksames Mittel zur Gewichtsabnahme erwiesen (Clapham et al., 2000; Diehl & Hoek, 1999; Harper, Dickinson, & Brand, 2001; Li et al., 2000). Mitochondriale Entkopplung bezieht sich auf einen Prozess, der die Entkopplung zwischen den energieliefernden Elektronentransportprozessen und der Phosphorylierung von ADP im Mitochondrium bewirkt. Durch das Angebot eines alternativen Protonenleitwegs bewirkt die mitochondriale Entkopplung die Auflösung des Protonengradienten und einen schnelleren Sauerstoffverbrauch (Brand et al., 2005). Unter der Entkopplungsbedingung ist die Abnahme der ATP-Synthese mit einer Verringerung des mitochondrialen Membranpotentials verbunden, wobei die im Protonengradienten gespeicherte potentielle Energie als Wärme dissipiert wird. Dieser vergebliche Zyklus des Protonentransports verbraucht einen hohen Anteil an Stoffwechselenergie in verschiedenen Geweben, insbesondere im Skelettmuskel, der etwa 20 Prozent der im Stoffwechsel erzeugten Gesamtenergie verbraucht (Chan, Wei, Chigurupati, & Tu, 2010; Korshunov, Skulachev, & Starkoc , 1997). Die Modulation des mitochondrialen Protonenlecks erhöht den Grundumsatz, der zu einem erheblichen Teil des täglichen Energieverbrauchs beiträgt, mit nachfolgender Erhöhung der Verwendung von Brennstoffmolekülen (wie Fettsäuren) und führt daher zu Gewichtsverlust (Ricquier & Bouillaud, 2000 ).

Cistanches Herba, eine getrocknete ganze Pflanze von Cistanche deserticola YC Ma, ist in der traditionellen chinesischen Medizin ein „Yang-belebendes“ stärkendes Kraut. Das Kraut wird in China seit Hunderten von Jahren auch als gesundes Lebensmittel zur Behandlung von Niereninsuffizienz verwendet. Unsere jüngsten Ergebnisse zeigten, dass eine halbgereinigte Fraktion von Cistanches Herba (HCF1) eine mitochondriale Entkopplung in H9c2-Zellen und in Rattenherzen induzierte (Wong & Ko, 2013). Es wurde auch gezeigt, dass eine Langzeitbehandlung mit HCF1 (bei Tagesdosen von 1,14 und 11,4 mg/kg; 14 aufeinanderfolgende Tage) eine entkoppelnde Wirkung auf die aus Niere und Leber isolierten Mitochondrien bei Ratten hatte, was indirekt durch die Verringerung der ATP-Spiegel in diesen nachgewiesen wurde Gewebe (unveröffentlichte Daten). Angesichts der Tatsache, dass die Induktion der mitochondrialen Entkopplung ein wirksames Mittel zur Gewichtsabnahme ist (Clapham et al., 2000; Diehl & Hoek, 1999; Harper et al., 2001; Li et al., 2000), stellten wir die Hypothese auf, dass HCF1 ebenfalls produzieren würde mitochondriale Entkopplung im Skelettmuskel mit daraus resultierender Gewichtsreduktion. Um die Hypothese zu testen, wurde ein Mausmodell für durch fettreiche Ernährung (HFD) induzierte Adipositas etabliert und die Auswirkungen von HCF1 auf mit normaler Ernährung (ND) und mit HFD gefütterte Mäuse untersucht. Darüber hinaus wurde auch eine Vergleichsstudie zwischen den Wirkungen von HCF1 und einem Gallensäure-Sequestriermittel Cholestyramin (CT) (Chen et al., 2010; Yamato et al., 2012) durchgeführt, um die durch HCF1 bewirkte Gewichtsreduktionswirkung zu charakterisieren.

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2. Materialien und Methoden

2.1. Kräuterextraktion

Cistanches Herba, die getrocknete ganze Pflanze von Cistanches deserticola YC Ma (Orobanchaceae), wurde von einem örtlichen Kräuterhändler (Lee Hoong Kee) gekauft. Das Kraut wurde vom Lieferanten authentifiziert und ein Belegexemplar (HKUST00301) wurde bei der Division of Life Science der Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) hinterlegt. Cistanches Herba-Ethanolextrakt wurde durch Ethanolextraktion von gemahlenem Kräutermaterial durch Erhitzen unter Rückfluss bei 78 Grad für 2 Stunden, wie zuvor beschrieben (Leung & Ko, 2008), mit einer Ausbeute von 14 Prozent (w/w) erhalten. Der Extrakt wurde mittels Kieselgelchromatographie (Wong & Ko, 2013) weiter fraktioniert. HCF1 mit einer Extraktionsausbeute von 1,14 % wurde erhalten. Der Extrakt wurde durch Verdampfen des Lösungsmittels unter reduziertem Druck bei 50 Grad getrocknet, und der getrocknete Extrakt wurde bis zur Verwendung bei –20 Grad gelagert.

2.2. Chemikalien

Das Bio-Rad-Testreagens wurde von Bio-Rad Laboratories (Richmond, CA, USA) gekauft. LabAssay™ Triglyceride (290-63701), LabAssay™ Cholesterol (294-65801) und HDL-Cholesterol E-Testkit (431-52501) wurden von Wako (Osaka, Japan) bezogen. Anti-UCP3 (E-18)-Antikörper (Katalog-Nr. sc-31387) ​​wurde von Santa Cruz Biotechnology (Santa Cruz, CA, USA) erworben. Alle anderen Chemikalien wurden von Sigma (St. Louis, MO, USA) gekauft.

2.3. Tierschutz

ICR-Mäuse (8 Wochen; 30–35 g für Männchen und 25–30 g für Weibchen) wurden unter einem 12--h-Dunkel/Licht-Zyklus in einem luft-/feuchtigkeitskontrollierten Raum bei etwa 22 Grad gehalten und durften Futter und Wasser ad libitum in den Animal and Plant Care Facilities (APCF) an der HKUST. Alle experimentellen Verfahren wurden vom Research Practice Committee (HKUST) genehmigt (Animal Protocol Approval Nr. 2013049; Genehmigungsdatum: 25. September 2013; Versuchsdauer: 3 Jahre).

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2.4. Behandlungsprotokoll

Um die Wirkung von HCF1 auf HFD-induzierte Fettleibigkeit zu untersuchen, wurden männliche oder weibliche ICR-Mäuse nach dem Zufallsprinzip acht Gruppen mit jeweils 10–15 Mäusen zugeordnet: (1) Normale Ernährung (ND, 13 Prozent Energie aus Fett) Kontrolle; (2) ND plus niedrige Dosis von HCF1 (HCF1 L) (bei einer täglichen Dosis von 1,5 mg/kg); (3) ND plus mittlere Dosis von HCF1 (HCF1 M) (bei einer täglichen Dosis von 15 mg/kg); (4) ND plus hohe Dosis von HCF1 (HCF1H) (bei einer Tagesdosis von 45 mg/kg); (5) HFD-Kontrolle (60 Prozent Energie stammt aus Fett; bezogen von Research Diet Inc., Produkt Nr. D12492); (6) HFD plus HCF1L; (7) HFD plus HCF1M; und (8) HFD plus HCF1H. Da bei Ratten und Menschen geschlechtsspezifische Unterschiede in der Reaktion auf ernährungsinduzierte Körpergewichtsveränderungen und Gewichtsreduktionsmaßnahmen berichtet wurden (Rodriguez & Palou, 2004; Rodriguez, Quevedo-Coli, Roca, & Palou, 2001) waren wir daran interessiert, die Auswirkungen von HCF1 sowohl auf männliche als auch auf weibliche Mäuse zu untersuchen. Die Dosen von HCF1 wurden von seinen effektiven Dosen abgeleitet, um die mitochondriale Entkopplung von Rattenherzen zu induzieren (Wong & Ko, 2013). In den HCF1-Co-Behandlungsgruppen wurde den Mäusen intragastrisch HCF1 verabreicht, 5 Tage pro Woche für 8 Wochen (dh 40 Dosen). Kontrollmäuse erhielten nur Vehikel (Olivenöl). Körpergewichte und Nahrungsaufnahme der Mäuse wurden während des Versuchsverlaufs wöchentlich überwacht. Die Veränderungen des Körpergewichts wurden quantifiziert, indem die Fläche unter der Kurve (AUC) des Diagramms berechnet wurde, in dem das anfängliche Körpergewicht in Prozent gegen die Zeit (Woche 1–8) aufgetragen ist, und in willkürlichen Einheiten ausgedrückt. Blutproben wurden 24 h nach der letzten Gabe von HCF1 von über Nacht nüchternen, mit Phenobarbital anästhesierten Mäusen durch Herzpunktion entnommen. Die Mäuse wurden dann durch Genickbruch getötet. Proben des Gastrocnemius-Muskels wurden zur weiteren biochemischen Analyse ausgeschnitten. Fettpolster (gonadales, retroperitoneales und mesenteriales Fett) wurden präpariert und gewogen. Das Verhältnis eines bestimmten Fettpolstergewichts zum Körpergewicht wurde geschätzt und als Fettpolsterindex ausgedrückt. Um die Wirkung von CT auf mit HFD gefütterte fettleibige männliche Mäuse zu untersuchen, wurde männlichen Mäusen intragastral CT (in Wasser suspendiert) in einer Tagesdosis von 300 mg/kg verabreicht.

2.5. Probenvorbereitungen

Plasmaproben, Skelettmuskel-Homogenate (kernfreie Fraktion) und Skelettmuskel-Mitochondrien wurden wie zuvor beschrieben erhalten (Leong et al., 2013).

2.6. Biochemische Analyse

2.6.1. Plasmaglukose- und Lipidgehalt

Die Plasmaglukosespiegel wurden mit einem Glukose(Hexokinase)-Assay-Kit (Sigma, St. Louis, MO, USA) gemessen. Die Menge an Glukose wurde durch die Zugabe einer Reaktionsmischung bestimmt, die 1,5 mM NAD, 1,0 mM ATP, 1,0 Einheit/ml Hexokinase und 1,0 Einheit/ml enthielt. ml Glucose-6-phosphatdehydrogenase. Absorptionsänderungen bei 340 nm wurden spektrophotometrisch mit einem Victor V3 Multi-Label Counter (Perkin Elmer, Santa Clara, CA, USA) überwacht.

Plasmatriglycerid (TG), Gesamtcholesterin (TC) und High-Density-Lipoprotein-Cholesterin (HDL) wurden unter Verwendung von Assay-Kits gemessen: TG: LabAssayTM Triglyceride, TC: LabAssayTM Cholesterol; HDL-C: HDL-Cholesterin-E-Testkit. Die TG-, TC- und HDL-Gehalte wurden durch Zugabe der chromogenen Reagenzien aus den entsprechenden Assay-Kits bestimmt. Absorptionsänderungen bei 600 nm wurden überwacht (Siddiqua, Hamid, Ar-Rashid, Akther & Choudhuri, 2010). Der Low-Density-Lipoprotein-Cholesterinspiegel (LDL) wurde anhand der Friedewald-Formel geschätzt:

LDL= TC-(HDL plus TG/5)

2.6.2. Phosphofructokinase (PFK)-Aktivität im Skelettmuskel

Die PFK-Aktivität wurde durch Mischen einer Reaktionsmischung bestimmt, die 1 mM Fructose-6-phosphat, 1 mM ATP, 0,5 mM NADH, 2 mU/ml Aldolase, 2 mU/ml Triosephosphatisomerase, 2 mU enthielt /mL Glycerophosphat-Dehydrogenase im Testpuffer (50 mM Tris-HCl, 5 mM MgCl2, 5 mM (NH4)2SO4, pH 7,4) mit der kernfreien Fraktion (50 µg Protein/mL) des Skelettmuskels in einem Endvolumen von 200 μl. Die NADH-Oxidation wurde dann gemessen, indem die Absorptionsänderungen bei 340 nm überwacht wurden (Coelho, Costa & Sola-Penna, 2007).

2.6.3. Citratsynthase (CS)-Aktivität

Eine Reaktionsmischung zum Messen der CS-Aktivität wurde durch Mischen von {{0}},1 M Tris-Puffer (pH 8,0), 0,058 mM Acetyl hergestellt -CoA und 0,1 mM 5,5'-Dithiobis-(2-nitrobenzoesäure) (DTNB). Die Reaktion wurde durch die Zugabe von Oxalacetat (Endkonzentration: 0,5 mM) gestartet. Die Absorption bei 412 nm wurde alle 30 s bei 30 Grad für 3 min aufgezeichnet (Carter, Rennie, Hamilton & Tarnopolsky, 2001; Holloway, Bonen & Spriet, 2009).

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2.6.4. -Hydroxyacyl-Coenzym-A-Dehydrogenase (-HAD)-Aktivität

-HAD-Aktivität wurde durch Mischen der Reaktionsmischung, die 100 &mgr;M Acetoacetyl-CoA und 100 &mgr;M -NADH enthielt, in Testpuffer (100 mM Kaliumphosphatpuffer mit 2 mM Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), pH 7,3) gemessen. Die Absorptionsänderungen bei 340 nm wurden 2 min lang bei 30 Grad überwacht (Holloway et al., 2006).

2.6.5. Aktivität der Carnitin-Palmitoyltransferase (CPT).

Die Bewertung der CPT-Aktivität basierte auf der CPT-katalysierten Produktion von CoA-SH aus Palmityl-CoA. Die Reaktion wurde durch Zugabe von L-Carnitin (Endkonzentration 6 μM) zum Reaktionsgemisch (16 mM Tris, 2,5 mM EDTA, 2 mM DTNB und 5 0 μM Palmitoyl-CoA, pH 8,0) gestartet. Die Extinktion bei 412 nm wurde 180 s lang bei 30 Grad überwacht. Der millimolare Extinktionskoeffizient von 13,6 mM-1 cm-1 für 5'-Thio-2-nitrobenzoat (Endprodukt) wurde zur Abschätzung der Enzymaktivität verwendet. Eine Einheit der CPT-Aktivität ist definiert als die Enzymmenge, die die Freisetzung von 1 nmol CoA-SH in 1 min katalysiert (Karlic, Lohninger, Koeck, & Lohninger, 2002).

2.6.6. Mitochondriale Atmung

Die Atmungsraten in Mitochondrien, die aus Maus-Skelettmuskeln isoliert wurden, wurden wie von Wong und Ko (2013) beschrieben bestimmt. Kurz gesagt wurde die mitochondriale Atmung polarographisch durch eine Elektrode vom Clark-Typ (Hansatech Instruments, Norfolk) bei 3 0 Grad gemessen. Mitochondriale Fraktion (1 mg Protein/ml) wurde im Atmungspuffer (30 mM KCl, 6 mM MgCl2, 75 mM Saccharose, 1 mM EDTA, 20 mM KH2PO4, pH 7,0) inkubiert. Substratlösung, enthaltend 15 mM Natriumpyruvat und 5 mM Natriummalat, wurde zugegeben. Nach der Äquilibrierung wurde die Atmung im Zustand 3 durch Zugabe von ADP (Endkonzentration 0,6 mM) eingeleitet. Als das gesamte zugegebene ADP für die ATP-Erzeugung aufgebraucht war, wurde Oligomycin zugegeben, um die Atmung im Zustand 4 zu induzieren. Das Respiratory Control Ratio (RCR) wurde geschätzt, indem das Verhältnis der Atemfrequenzen von Zustand 3 zu Zustand 4 berechnet wurde (Jiang et al., 2009).

2.6.7. UCP3-Ausdruck

Der UCP3-Spiegel wurde durch Western-Blot-Analyse unter Verwendung von Anti-UCP3 (E-18)-Antikörper nach SDS-PAGE-Analyse der mitochondrialen Fraktion unter Verwendung eines Trenngels aus 10 % Acrylamid abgeschätzt. Mitochondriale Fraktionen, die aus Maus-Skelettmuskel (100 g) isoliert wurden, wurden geladen und Cytochrom-c-Oxidase (COX) wurde als Referenzmarker verwendet. Die immungefärbten Proteinbanden wurden durch Densitometrie (Quantiscan, Biosoft, Cambridge, GB, UK) analysiert, und die Mengen (willkürliche Einheiten) von UCP3 wurden unter Bezugnahme auf den COX-Gehalt (willkürliche Einheiten) in der Probe normalisiert.

2.7. Protein-Assay

Die Proteinkonzentration wurde unter Verwendung eines Protein-Assay-Kits von Bio-Rad bestimmt. Die Proteinkonzentration wurde aus einer Eichkurve unter Verwendung von Rinderserumalbumin (BSA) als Standard bestimmt.

2.8. statistische Analyse

Alle Daten wurden als Mittelwert ± Standardfehler des Mittelwerts (SEM) ausgedrückt, sofern nicht anders angegeben. Die Daten wurden durch Einweg-Varianzanalyse (Einweg-ANOVA) analysiert, und der Unterschied zwischen den Gruppen wurde durch den Tukey-Bereichstest festgestellt, wenn p <>

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3. Ergebnisse

3.1. Auswirkungen von HCF1 auf das Körpergewicht bei ND-gefütterten und HFD-gefütterten Mäusen

Die Fütterung mit ND-Diät verursachte eine leichte Zunahme des Körpergewichts (um 13 Prozent bzw. 10 Prozent) bei männlichen und weiblichen Mäusen im Verlauf des 8--wöchigen Experiments (Abb. 1a). HFD beschleunigte die Zunahme des Körpergewichts, wobei das Ausmaß der Stimulation 269 Prozent bzw. 320 Prozent bei männlichen und weiblichen Mäusen im Vergleich zu den jeweiligen ND-Tieren betrug (Abb. 1a). Die Veränderungen des Körpergewichts im Verlauf des 8-wöchigen Experiments wurden quantifiziert und in willkürlichen Einheiten ausgedrückt. Die Behandlung mit HCF1 unterdrückte die Körpergewichtszunahme bei mit ND gefütterten männlichen Mäusen vollständig ( 1b ). Die HCF1-Behandlung unterdrückte auch dosisabhängig die Körpergewichtszunahme bei mit HFD gefütterten Mäusen, wobei der Grad der Hemmung bei 45 mg/kg sowohl bei männlichen als auch bei weiblichen Mäusen 100 Prozent bzw. 61 Prozent betrug (Abb. 1b). Im Vergleich zu den unbehandelten, mit ND gefütterten Mäusen wurde bei HFD-Fütterung und/oder HCF1-Co-Behandlung keine signifikante Veränderung in der Nahrungsaufnahme beobachtet (Daten nicht gezeigt).

Abb. 1 – Auswirkungen von HCF1 auf Veränderungen des Körpergewichts bei ND- und HFD-gefütterten Mäusen. Das Körpergewicht wurde im Laufe des 8-wöchigen Experiments wöchentlich überwacht. (a) Der zeitliche Verlauf der Körpergewichtsänderungen wurde durch eine ANOVA mit gemischtem Design analysiert, und der Unterschied zwischen den Gruppen wurde durch den Tukey-Range-Test nachgewiesen. Die Daten wurden in Prozent Kontrolle bezogen auf das jeweilige anfängliche Körpergewicht ausgedrückt. (b) Die Körpergewichtsänderungen wurden wie in Materialien und Methoden beschrieben quantifiziert. Die Daten wurden in Prozent Kontrolle in Bezug auf die ND-Kontrolle ausgedrückt [Kontroll-AUC-Wert (willkürliche Einheit): männlich=777,6 ± 10,4; weiblich {{10}}.0 ± 8,0]. Die angegebenen Werte sind Mittelwerte ± SEM, mit n=15. * Signifikant unterschiedlich zur ND-Kontrolle; # Signifikant unterschiedlich zur HFD-Kontrolle (p <>

3.2. Wirkungen von HCF1 auf Fettpolster-Indizes bei ND-gefütterten und HFD-gefütterten Mäusen

Die Auswirkungen von HCF1 auf die Fettansammlung wurden ebenfalls untersucht. HFD induzierte bei männlichen (um 346 Prozent bzw. 325 Prozent) und weiblichen (um 248 Prozent bzw. 257 Prozent) Mäusen signifikante Anstiege der Indizes für subkutanes und viszerales Fett (Abb. 2). Während die HCF1-Behandlung bei ND-gefütterten Mäusen keine Wirkung auf subkutanes und viszerales Fett hatte, war die Fähigkeit von HCF1, die HFD-induzierte Zunahme des Körpergewichts zu hemmen, mit der Abnahme der Körperfettmasse verbunden, wie durch die Abnahme beider angezeigt wird subkutanes und viszerales Fett bei mit HFD gefütterten männlichen Mäusen (um 42 Prozent bzw. 49 Prozent bei 45 mg/kg) und im viszeralen Fett bei mit HFD gefütterten weiblichen Mäusen (um 53 Prozent bei 45 mg/kg) (Abb. 2) .

Abb. 2 – Auswirkungen von HCF1 auf die Fettpolsterindizes bei ND- und HFD-gefütterten Mäusen. Die Masse des subkutanen Fetts und des viszeralen Fetts wurde wie in Materialien und Methoden beschrieben gemessen. Die Daten wurden in Prozent Kontrolle in Bezug auf die ND-Kontrolle ausgedrückt. Die angegebenen Werte sind Mittelwerte ± SEM, mit n=15. * Signifikant unterschiedlich zur ND-Kontrolle; # Signifikant unterschiedlich von der HFD-Kontrolle (p <>

3.3. Auswirkungen von HCF1 auf den Plasmaglukose- und Lipidgehalt bei ND-gefütterten und HFD-gefütterten Mäusen

Die HCF1-Behandlung veränderte den Plasmaglukose- und Lipidgehalt bei ND-gefütterten männlichen und weiblichen Mäusen nicht ( 3 ). Die HFD-Fütterung verursachte eine signifikante Erhöhung des Plasmaglukosespiegels (um 39 Prozent bzw. 29 Prozent) bei männlichen und weiblichen Mäusen im Vergleich zur jeweiligen ND-Kontrolle (Abb. 3a). HCF1H kehrte die HFD-induzierte Erhöhung des Plasmaglukosespiegels (um 41 bzw. 64 Prozent) bei männlichen und weiblichen Mäusen um (Fig. 3a). HFD erhöhte auch signifikant die Plasma-TG-Spiegel (um 38 bzw. 53 Prozent) bei männlichen und weiblichen Mäusen im Vergleich zur jeweiligen ND-Kontrolle (Abb. 3b). HCF1 L und HCF1 M hemmten signifikant die HFD-induzierte Erhöhung der Plasma-TG-Spiegel bei mit HFD gefütterten männlichen (um 135 bzw. 192) und weiblichen (um 103 bzw. 146 Prozent) Mäusen ( 3b ). HCF 1 H verursachte eine signifikante Erhöhung des Plasma-TG-Spiegels (um 21 Prozent) bei mit HFD gefütterten weiblichen Mäusen im Vergleich zu der unbehandelten HFD-Kontrolle ( 3b ). Zusätzlich zu Plasma-TG wurden auch signifikante Anstiege der Plasma-TC-Spiegel nach HFD-Fütterung beobachtet, wobei das Ausmaß der Anstiege 73 Prozent bzw. 100 Prozent bei männlichen und weiblichen Mäusen betrug (Abb. 3c). Die Erhöhungen des Plasma-TC-Spiegels waren mit einer signifikanten Abnahme des Plasma-HDL/LDL-Verhältnisses sowohl bei mit HFD gefütterten männlichen (um 29 Prozent) als auch bei weiblichen (um 49 Prozent) Mäusen verbunden (Abb. 3d). HCF1 M und HCF1 H reduzierten den HFD-induzierten Anstieg des Plasma-TC-Spiegels bei mit HFD gefütterten männlichen Mäusen bei gleichzeitiger Erhöhung des Plasma-HDL/LDL-Verhältnisses (um 255 Prozent bzw. 212 Prozent) im Vergleich zum unbehandelten HFD Kontrolle (Abb. 3c und 3d). HCF1 L und HCF1 M unterdrückten die HFD-induzierte Erhöhung des Plasma-TC-Spiegels (um 22 Prozent bzw. 32 Prozent) bei weiblichen Mäusen, ohne dass eine Veränderung des Plasma-HDL/LDL-Verhältnisses beobachtet wurde (Abb. 3c und 3d).

Abb. 3 – Auswirkungen von HCF1 auf den Plasmaglukose- und Lipidgehalt bei ND- und HFD-gefütterten Mäusen. Plasmaglukose-, TG- und TC-Spiegel wurden wie in Materialien und Methoden beschrieben gemessen. Die Daten wurden in Prozent Kontrolle in Bezug auf die ND-Kontrolle ausgedrückt [Kontroll-Plasmaglukosespiegel (mg/dL): männlich=91.1 ± 3,3, weiblich=86.0 ± 2,3; Kontrollplasma-TG-Spiegel (mg/dL): männlich=52,0 ± 1,7, weiblich=95,8 ± 4,1; Kontrollplasma-TC-Spiegel (mg/dL): männlich {{20}},8 ± 4,3, weiblich=118,6 ± 5,4]. Die angegebenen Werte sind Mittelwerte ± SEM, mit n=15. * Erheblicher Unterschied zur ND-Kontrolle; # Signifikant unterschiedlich zur HFD-Kontrolle (p <>

3.4. Auswirkungen von HCF1 auf den hepatischen Lipidgehalt bei ND-gefütterten und HFD-gefütterten Mäusen

Die HCF1-Behandlung veränderte den hepatischen TG- und TC-Spiegel bei ND-gefütterten Mäusen nicht ( 4 ). Der Verzehr von HFD erhöhte die hepatischen TG-Spiegel (um 108 Prozent bzw. 135 Prozent) bei männlichen und weiblichen Mäusen im Vergleich zur jeweiligen ND-Kontrolle signifikant (Abb. 4a). HCF 1 H unterdrückte einerseits die HFD-induzierte Erhöhung des hepatischen TG-Spiegels (um 54 Prozent) bei männlichen Mäusen im Vergleich zur unbehandelten HFD-Kontrolle ( 4a ). Andererseits erhöhte HCF 1 H den hepatischen TG-Spiegel (um 14 Prozent) bei mit HFD gefütterten weiblichen Mäusen weiter, verglichen mit der jeweiligen unbehandelten HFD-Kontrolle ( 4a ). HFD verursachte auch einen signifikanten Anstieg der hepatischen TC-Spiegel (um 48 Prozent bzw. 26 Prozent) bei männlichen und weiblichen Mäusen (Abb. 4b). Während HCF1 L und HCF1 H die HFD-induzierte Erhöhung (um 42 bzw. 44 Prozent) der hepatischen TC-Spiegel bei HFD-gefütterten männlichen Mäusen signifikant unterdrückten, konnte nur HCF1 H eine ähnliche Wirkung bei HFD-gefütterten weiblichen Mäusen hervorrufen Grad der Hemmung von 62 Prozent (Abb. 4b).

Abb. 4 – Auswirkungen von HCF1 auf den hepatischen Lipidgehalt bei ND- und HFD-gefütterten Mäusen. Hepatische TG- und TC-Spiegel wurden wie in Materialien und Methoden beschrieben gemessen. Die Daten wurden als prozentuale Kontrolle in Bezug auf die ND-Kontrolle ausgedrückt [hepatischer TG-Spiegel der Kontrolle (g/mg Protein): männlich=31,7 ± 1,6, weiblich=38,5 ± 1,7; hepatischer TC-Spiegel zur Kontrolle (g/mg Protein): männlich=12,8 ± 0,4, weiblich=17,9 ± 1,2]. Die angegebenen Werte sind Mittelwerte ± SEM, mit n {{20}}. * Signifikant unterschiedlich zur ND-Kontrolle; # Signifikant unterschiedlich zur HFD-Kontrolle (p <>

3.5. Wirkungen von HCF1 auf metabolische Enzymaktivitäten in Skelettmuskeln, isoliert von ND-gefütterten und HFD-gefütterten Mäusen

Die HCF1-Behandlung stimulierte die PFK-Aktivität im Skelettmuskel von männlichen oder weiblichen Mäusen, die entweder mit ND gefüttert wurden, wobei die Wirkung auf männliche Mäuse deutlicher war (55 % vs. 20 % Anstieg bei 45 mg/kg) (Abb. 5a). Der Verzehr von HFD verursachte eine signifikante Unterdrückung der PFK-Aktivität (um 16 Prozent bzw. 17 Prozent) bei männlichen und weiblichen Mäusen (Abb. 5a). HCF1H kehrte die HFD-induzierte Unterdrückung der PFK-Aktivität (um 153 Prozent bzw. 100 Prozent) bei mit HFD gefütterten männlichen und weiblichen Mäusen um (Fig. 5a). Sowohl die HFD- als auch die HCF1-Behandlung erzeugte keine nachweisbaren Wirkungen auf die CS-Aktivität im Skelettmuskel von männlichen oder weiblichen Mäusen im Vergleich mit der jeweiligen unbehandelten ND-Kontrolle ( 5b ). HCF1 hatte keine Wirkung auf die -HAD-Aktivität des Skelettmuskels von mit ND gefütterten männlichen oder weiblichen Mäusen (Fig. 5c). HFD-Fütterung stimulierte die -HAD-Aktivität (um 47 bzw. 21 Prozent) bei männlichen und weiblichen Mäusen im Vergleich zur unbehandelten ND-Kontrolle (Fig. 5c). HCF1 hemmte bei allen getesteten Dosen die HFD-induzierte Stimulation der -HAD-Aktivität bei männlichen Mäusen signifikant, wobei der Grad der Hemmung 62 Prozent betrug, verglichen mit der unbehandelten HFD-Kontrolle (Fig. 5c). Die HCF1-Behandlung erzeugte keine signifikanten Veränderungen in der -HAD-Aktivität bei mit ND gefütterten und mit HFD gefütterten weiblichen Mäusen (Fig. 5c). Während HCF1H eine signifikante Abnahme der CPT-Aktivität (um 16 Prozent) des Skelettmuskels bei mit ND gefütterten männlichen Mäusen verursachte (Fig. 5d), erhöhten HCF1 L und HCF1 M die CPT-Aktivität signifikant um 24 Prozent und 22 Prozent bei mit ND gefütterten Mäusen weibliche Mäuse im Vergleich zur ND-Kontrolle (Fig. 5d). Die HFD-Fütterung erhöhte auch die CPT-Aktivität (um 13 Prozent bzw. 18 Prozent) bei männlichen und weiblichen Mäusen. HCF1 kehrte die HFD-induzierte Erhöhung der CPT-Aktivität um, wobei der Grad der Unterdrückung 72 Prozent bei männlichen Mäusen (bei allen getesteten Dosen) und 100 Prozent bei weiblichen Mäusen (HCF1 L) betrug (Fig. 5d).

Abb. 5 – Auswirkungen von HCF1 auf metabolische Enzymaktivitäten in Skelettmuskeln, isoliert von ND- und HFD-gefütterten Mäusen. Skelettmuskel-PFK-, -CS-, -HAD- und -CPT-Aktivitäten wurden wie in Materialien und Methoden beschrieben gemessen. Die Daten wurden in Prozent Kontrolle in Bezug auf die ND-Kontrolle ausgedrückt [Kontroll-PFK-Aktivität (mU/mg Protein): männlich=19,5 ± 1,1, weiblich=14,1 ± 0,7 ; Kontroll-CS-Aktivität (mU/mg Protein): männlich=30,6 ± 1,3, weiblich=36,8 ± 3,6; Kontrolle -HAD-Aktivität (mU/mg Protein): männlich=13,5 ± 0,6, weiblich=16,8 ± 0,6; Kontroll-CPT-Aktivität (mU/mg Protein): männlich {{30}}.0 ± 0.3, weiblich=3.0 ± { {39}}.1]. Die angegebenen Werte sind Mittelwerte ± SEM, mit n=15. * Erheblicher Unterschied zur ND-Kontrolle; # Signifikant unterschiedlich zur HFD-Kontrolle (p <>

3.6. Auswirkungen von HCF1 auf mitochondriale RCR im Maus-Skelettmuskel

HFD erzeugte keine nachweisbare Wirkung auf die mitochondriale RCR im Maus-Skelettmuskel (Fig. 6). Die durch HCF1-Behandlung induzierte mitochondriale Entkopplung im Maus-Skelettmuskel, wie durch signifikante Reduktionen der mitochondrialen RCR sowohl bei ND-gefütterten (61–69 Prozent bei Männern; 66 Prozent bei Frauen) als auch bei HFD-gefütterten (73–78 Prozent bei Männern; 67) belegt –70 Prozent bei weiblichen) Mäusen im Vergleich zu den jeweiligen unbehandelten Tieren (Abb. 6).

Abb. 6 – Wirkungen von HCF1 auf mitochondriale RCR im Skelettmuskel von ND- und HFD-gefütterten männlichen und weiblichen Mäusen. Der mitochondriale RCR wurde wie in Materialien und Methoden beschrieben gemessen. Die Daten wurden in Prozent Kontrolle in Bezug auf die ND-Kontrolle ausgedrückt. Die angegebenen Werte sind Mittelwerte ± SEM, mit n=15. * Signifikant unterschiedlich zur ND-Kontrolle; # Signifikant unterschiedlich von der HFD-Kontrolle (p <>

3.7. Wirkungen von HCF1 auf die UCP3-Expression in Mitochondrien, isoliert aus Maus-Skelettmuskel

Die Auswirkungen von HCF1 auf die UCP3-Expression wurden ebenfalls untersucht, um die mögliche Beteiligung der mitochondrialen Entkopplung an der HCF1--induzierten Gewichtsabnahme zu untersuchen. Eine 2--wöchige Behandlung mit HCF1H erhöhte den UCP3-Spiegel in Mitochondrien, die aus Maus-Skelettmuskel bei männlichen Mäusen isoliert wurden, signifikant, wobei das Ausmaß der Stimulation 67 % im Vergleich zur unbehandelten Kontrolle betrug (Fig. 7).

Abb. 7 – Auswirkungen von HCF1 auf die UCP3-Expression in Mitochondrien, die aus Maus-Skelettmuskeln isoliert wurden. Männlichen Mäusen wurde an 14 aufeinanderfolgenden Tagen HCF 1 H intragastral verabreicht. Mitochondrien wurden isoliert, wie in Materialien und Methoden beschrieben, und die UCP3-Expression wurde durch Western-Blot-Analyse gemessen. Die Daten wurden quantifiziert und in Prozent Kontrolle bezogen auf die unbehandelte Kontrolle ausgedrückt. Die angegebenen Werte sind Mittelwerte ± SEM, mit n=4. * Signifikant unterschiedlich zur unbehandelten Kontrolle.

3.8. Vergleiche zwischen HCF1 und CT bezüglich ihrer Auswirkungen auf ND-gefütterte und HFD-gefütterte Mäuse

Um den Mechanismus, der dem durch HCF1 bewirkten Gewichtsreduktionseffekt zugrunde liegt, besser zu verstehen, wurden auch die Wirkungen von CT, einem Gallensäure-Sequestriermittel, auf mit ND und HFD gefütterte männliche Mäuse untersucht. Sowohl CT als auch HCF1 hemmten die ND-induzierte Gewichtszunahme während des 8--wöchigen Verlaufs des Experiments vollständig. Beide Behandlungen erzeugten auch unterdrückende Wirkungen auf die HFD-induzierte Zunahme des Körpergewichts, des viszeralen Fettindex, des Plasmaglukose/TG/TC- sowie des hepatischen TG/TC-Spiegels, wobei die Wirkung von CT stärker ausgeprägt war (Tabelle 1). Im Gegensatz zu HCF1, das das Plasma-HDL/LDL-Verhältnis nur bei HFD-gefütterten Mäusen erhöhte, erhöhte CT das Plasma-HDL/LDL-Verhältnis sowohl bei ND-gefütterten als auch bei HFD-gefütterten Mäusen signifikant (um 58 Prozent bzw. 17 Prozent) im Vergleich zu die jeweilige unbehandelte ND-Kontrolle (Tabelle 1). Während HCF1 die PFK-Aktivität im Skelettmuskel sowohl von mit ND gefütterten (54 Prozent) als auch von mit HFD gefütterten (14 Prozent) männlichen Mäusen im Vergleich zur unbehandelten ND-Kontrolle erhöhte, erzeugte CT außerdem keine nachweisbare Wirkung bei mit ND gefütterten Mäusen und konnten die HFD-induzierte Abnahme der PFK-Aktivität nur auf den Kontrollwert von ND-gefütterten Mäusen wiederherstellen (Tabelle 1). Sowohl CT- als auch HCF1-Behandlungen kehrten die HFD-induzierten Zunahmen der -HAD- (um 61 Prozent bzw. 60 Prozent) und CPT- (um 122 Prozent bzw. 72 Prozent) Aktivitäten bei männlichen Mäusen um (Tabelle 1). Während HCF1 die mitochondriale Entkopplung induzierte, was durch signifikante Abnahmen des mitochondrialen RCR-Werts sowohl bei ND- als auch bei HFD-gefütterten männlichen Mäusen belegt wurde, erzeugte CT keine nachweisbare Wirkung auf die mitochondriale Entkopplung (Tabelle 1).

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Aus: 'Cistanches Herba reduziert die Gewichtszunahme bei durch fettreiche Ernährung verursachten fettleibigen Mäusen möglicherweise durch mitochondriale Entkopplung' durchHoi Shan Wonget al.

---Journal of Functional Foods 10 (2014) 292–304