Časť 1 Pomocou dátumov (Phoenix Dactylifera Linn a Cistanche) na zlepšenie energetického metabolizmu u únavou vyvolaných potkanov Sprague Dawley

Hana Kaduna,b, Azizah Hamida,∗, Faridah Abas a,c, Nurul Shazini Ramli a, Ahmad Haniffff Jaafar a,∗, Mohd Sabri Pak Deka, Belal J. Muhialdina,d, Hani Hafeeza Halima, Abdul Karim Sabo Mohammed,e, Salam A. Ibrahim

Katedra potravinárskej vedy, Fakulta potravinárskej vedy a techniky, UPM Serdang, Universiti Putra Malaysia, Selangor 43400, Malajzia

b Prírodovedecká fakulta, Univerzita Al-Muthanna, Irak

c Inštitút biovedy, UPM Serdang, Universiti Putra Malaysia, Selangor 43400, Malajzia

d Halal Products Research Institute, UPM Serdang, Universiti Putra Malaysia, Selangor 43400, Malajzia

e Prírodovedecká fakulta, Federálna univerzita dutse, Dutse, Jigawa, Nigéria

f Food and Nutritional Sciences Program, Severná Karolína A&T Štátna univerzita, Greensboro, NC 27411, USA

Abstraktný

únavazvyšuje oxidačný stres, ktorý poškodzuje bunky tela a zvyšuje riziko vzniku rôznych chronických ochorení. V tejto štúdii saAnti-únavaaktivita extraktu z dátumu Piyarom bola hodnotená u potkanov vyvolaných únavou pomocou testu núteného plávania (FST). Výsledky ukázali, že potkany ošetrené extraktom z dátumu 500 mg/kg BW vykazovali zvýšenú produkciu energie s najvyššou vytrvalostnou kapacitou (632,9±28,7 min). Potkany ošetrené dátumom mali tiež nižší krvný laktát, čo naznačuje efektívne využitie energie s nižšímúnavav porovnaní s normálnymi a unavenými potkanmi. Okrem toho hladiny laktátudhydrogenázy v sére v 250 a 500 mg/kg extraktov z dátumu BW a kofeínových skupín boli výrazne nižšie v porovnaní sUnavenípotkany. Aktivita kreatínkinázy bola najnižšia v skupine kŕmenej 500 mg/kg extraktu z dátumu BW. Liečené potkany vykazovali zlepšenie lipidových profilov, zatiaľ čo histologická štúdia odhalila zlepšenie v rôznych orgánoch. Potkany ošetrené extraktom z dátumu 500 mg/kg BW preukázali zvýšenie produkcie energie a zlepšenie energetického metabolizmu, čo by mohlo byť spôsobené prítomnosťou bioaktívnych zlúčenín v dátumoch. Piyarom datľový extrakt preukázal vlastnosti proti únave a mohol by byť použitý ako funkčná zložka pri vývoji nápojov alebo občerstvenia, ktoré riešia choroby spojené s únavou.

Pre viac informácií kontaktujte:emily.li@wecistanche.com

Cistanche deserticola a Cistanche stem kliknite sem a dozviete sa viac

1. Úvod

ÚnavaJe to bežný, nešpecifický príznak, ktorý zažívajú mnohí ľudia a ktorý sa prejavuje v rôznych zdravotných podmienkach.Fyzikálnyúnavaje spojená so znížením výkonu v dôsledku neefektívneho využívania energie (Kim et al., 2002; Wan et al., 2017) a je ďalej definovaný ako ohromujúci pocit únavy, nedostatku energie a pocitu vyčerpania, ktorý súvisí s ťažkosťami pri začatí alebo udržiavaní dobrovoľníckych aktivít (Kadum et al., 2018; Li et al., 2020). Únava zvyšuje oxidačný stres, ktorý môže poškodiť bunky a zvýšiť riziko vzniku rôznychchronickýchoroby (Lee et al., 2018; Osman a Mohamed, 2018).

Ergogénnym vlastnosťou je schopnosť látokzvýšiťenergiavýroba a využitie (Halim et al., 2018). Napríklad športovci a aktívni ľudia profitujú z ergogénnej pomoci, ktorá pomáha zvyšovať ich konkurenčnú výkonnosť a zlepšovať využitie energie (Kreideret al., 2010; Striebro, 2001). Ergogénne pomoc pomáha zlepšovať výrobu energie a tým predchádzaťúnavaznížením oxidačného stresu a zlepšením zdravia vo všeobecnosti (Halim et al., 2017; Osman a Mohamed, 2018). Existuje rastúci trend smerom k používaniu prírodných produktov ako ergogénnej pomoci na nahradenie a/alebo zníženie používania syntetických zlúčenín pri prevencii oxidačného stresuúnava.

Dátumy (Phoenix dactylifera Linn acistanche) sú bohaté na rôzne bioaktívne zlúčeniny a bolo hlásené, že sú účinnou súčasťou stravy, ktorá pomáha chrániť pred chronickými chorobami (Al-Alawi et al., 2017). Okrem toho je známe, že datle sú bohaté na antioxidačné zlúčeniny, ako sú fenoly vrátane flavonoidov, fenolových kyselín, kyseliny askorbovej, tokoferolov a karotenoidov (Al-Farsi a Lee, 2008; Šabani et al., 2016). V predchádzajúcich štúdiách sme preukázali, že dátumy Piyarom a Rabbi vykazovali najvyššie antioxidačné, antimikrobiálne a antielastázové aktivity spomedzi piatich testovaných odrôd datlí (Kadum et al., 2019). Prospešné činnosti zaznamenané v štúdiách by sa mohli pripísať identifikovaným metabolitom v dátumoch, ktoré zahŕňajú kyselinu askorbovú, epikatechín, kyselinu citrónovú a kyselinu galovú. Tento výsledok bol vykonaný na základe korelačnej štúdie z biplotu Partial Least Squares získaného z metabolomickej štúdie rôznych dátumových extraktov (Kadum et al., 2019). Vyššie uvedené antioxidanty sú známe tým, že vykazujú radikálnu zachytávaciu aktivitu, ktorá je rozhodujúca pri zmierňovaní oxidačného stresu a s tým spojeného.únava(Zhu et al., 2021). Okrem toho sme tiež ukázali, že piyaromské datle pozostávajú z primeraných hladín elektrolytov a cukrov, o ktorých je známe, že majú ergogénne atribúty (Kadum et al., 2018). V tejto štúdii sme sa zamerali na zhodnotenieAnti-únavaa ergogénne vlastnosti extraktu z datľového extraktu Piyarom a určujú jeho účinky na energetický metabolizmus potkanov Sprague Dawley vyvolaných únavou.

2. Materiály a metódy

2.1. Rastlinné materiály a ťažba

Piyarom dátumy boli zakúpené v miestnom obchode v Kuala Lumpur v Malajzii a boli bez chýb a kontaminantov. Semená boli odstránené a jedlé časti boli nakrájané na kúsky a sušené pri teplote 40 °C. Sušené kúsky sa potom rozomelú na prášok, asepticky sa dávkujú do sterilných plastových vreciek a skladujú pri teplote -80 °C. Extrakcia sa vykonávala s použitím 80% etanolu pri teplote 25 °C počas 24 hodín, ako sa optimalizovalo v predchádzajúcej štúdii (Kadum et al., 2019). Rozpúšťadlo sa odparilo pomocou rotačného vákuového výparníka (EYELA A-1000S, USA) pri teplote 40 °C a výsledný extrakt sa lyofilizoval a skladoval v tmavých fľašiach pri teplote 4 °C.

2.2. Pokusy na zvieratách

Samce potkanov Sprague Dawley (vo veku 5-6 týždňov, priemerná telesná hmotnosť 204,5 g) boli zakúpené z Oddelenia zdrojov zvierat (ARU), Fakulty veterinárneho lekárstva Universiti Putra Malaysia (UPM) a schválenie štúdie bolo získané od Etickej komisie zvieratupm (UPM\IACUC\AUP-R037\2017). Potkany sa mohli aklimatizovať na štandardné laboratórne podmienky na 1 w a počas jedného týždňa mali tiež voľný prístup k vode z vodovodu a chow strave. Boli náhodne rozdelení do skupín vrátane Normal Group (NG), Normal Fatigue Group (NFG), Skupiny podrobenej 250 mg/kg BW DateExtract (LDFG) (250 Date), Skupiny podrobenej 500 mg/kg BW datľového extraktu (500 Date) a skupiny vystavenej 5 mg/kg BW kofeínu (5C).

2.3. Návrh experimentu

Samce potkanov Sprague Dawley (n = 60) boli náhodne rozdelené do dvoch zhlukov takto: klaster 1 (NG) (n = 12), ktorý bol pomenovaný ako kontrolná skupina nonfatigue; a klaster 2 (n = 48), ktorý bol podrobený testu núteného plávania (FST). Akonáhle sa unavili, potkany v klastri 2 boli rozdelené do štyroch rôznych skupín. Dve skupiny boli kŕmené datľovým extraktom pri dávke 250 mg/kg BW (nízka dávka) a 500 mg/kg BW (vysoká dávka), ako je opísané v predchádzajúcej štúdii (Sheikh et al., 2016). Jedna skupina slúžila ako pozitívna kontrola a bola kŕmená 5 mg / kg BW kofeínu a kontrolná skupina bola podrobená FST, ale nedostala žiadnu liečbu. Zvieratá boli kŕmené svojou stravou a dávky extraktu dátumu boli podávané žalúdočnou intubáciou. Datľový extrakt a kofeín boli podávané príslušným skupinám nepretržite každý deň po dobu 8 w podľa návrhu štúdie.

2.4. Skúška núteným plávaním

Potkany boli podrobené FST s cieľom vyvolaťúnavaa určiť ich vytrvalostné schopnosti podľa metódy opísanej Prasadom a Khanumom (2012). Stručne povedané, bola použitá nádrž na vodu obsahujúca vodu s hĺbkou 50 cm a udržiavaná pri teplote 25 ± 2°C. Oceľové podložky s hmotnosťou približne 7% telesnej hmotnosti každého potkana boli priviazané k chvostom. Zvieratá boli potom starostlivo umiestnené do nádrže a pred zaznamenaním vyčerpania sa vyžaduje čas na to, aby každý z nich plával. Vyčerpanie/ únava bola stanovená, keď sa hlava potkana nevynorila do 7 s. Experiment sa opakoval každé 2 w počas 8 w liečby.

2.5. Odber krvi a orgánov

Vzorky krvi nalačno boli odobraté potkanom v 0. a 4. týždni odberu retro-orbitálnej žily a na konci liečby (týždeň8) srdcovým prepichnutím v celkovej anestézii pomocou ketamínu a xylazínu. Všetky vzorky krvi boli prenesené do skúmaviek obsahujúcich EDTA, odstredených pri 3500 ot/min pri izbovej teplote po dobu 15 minút a plazma sa odoberala a skladovala pri teplote -80 °C až do ďalšej analýzy. Po 8 w liečby boli orgány (pečeň, obličky, srdce, pľúca, svaly) zhromaždené na analýzu.

2.6. Biochemické analýzy

V tejto štúdii boli merané rôzne biochemické parametre súvisiace s energetickým metabolizmom. Sérum sa používalo na analýzu glukózy, dusíka močoviny v sére (SUN), laktátu (Lac), laktátu (Lac), laktátdehydrogenázy (LDH), kreatínkinázy (CK) a kreatínu (Cr). Všetky biochemické parametre boli testované na základe štandardných postupov poskytovaných komerčne dostupnými testovacími súpravami (Span diagnostic Ltd., India). Jednotky pre SUN aCr boli mg/dl, zatiaľ čo LDH a CK boli vyjadrené v IU/L. Sérové lipidové profily boli tiež testované (triglyceridy, TG, celkový cholesterol, TC, lipoproteínový cholesterol s nízkou hustotou, LDL-C a lipoproteínový cholesterol s vysokou hustotou HDL-C). Vykonali sa testy funkcie pečene a obličiek a ich testované markery boli alanín aminotransferáza (ALT), aspartátová aminotransferáza (AST) a gama-glutamyl transferáza (GGT). Postup systému Roche/Hitachi Cobas C bol dodržaný.

2.7. Histologické štúdium vybraných orgánov

Po odbere orgánov záujmu (pečeň, obličky, srdce a svaly) nasledovalo váženie a následné uskladnenie v 10% formalíne. Srdcové tkanivo bolo priečne prerezané, aby sa získali komorové časti, štvorkomorové prierezy a pečeň a svalové tkanivá (soleus) boli mleté a ponorené do parafínu a potom hematoxylínu a eozínu (H&E) na farbenie. Vyšetrenie tkaniva veterinárnym patológom (Huang et al., 2015) sa uskutočnilo pod svetelným mikroskopom vybaveným CCD kamerou (BX-51, Olympus, Tokio, Japonsko).

2.8. Štatistická analýza

Jednosmerná ANOVA, po ktorej nasledoval Tukeyho test HSD, sa použila na získanie štatistických rozdielov medzi vzorkami a kontrolami. Výsledky boli vyjadrené ako stredná ± smerodajnej odchýlky (SD). Rozdiel v priemerných hodnotách s p< 0.05="" was="" considered="" to="" be="" statistically="" significant,="" and="" obtained="" data="" was="" analyzed="" using="" minitab="" version="" 16="" (minitab,="" inc.,="" state="" college,="" pennsylvania,="">

3. Výsledky a diskusia

3.1. Príjem potravy a spotreba vody

Výsledky štúdie nepreukázali žiadny významný rozdiel v príjme potravy a vody medzi potkanmi (obr. 1 A a B). Potkany kŕmené datľovým extraktom však počas experimentu vykazovali mierny prírastok telesnej hmotnosti (obr. 1 C).

3.2. Skúška núteným plávaním

Test núteného plávania (FST) predstavuje platný zvierací model na testovanieAnti-únavamajetok bioaktívnych zlúčenín (Prasad a Khanum, 2012; Hao et al., 2014; Halim et al., 2017). Výsledky FST jasne ukázali, žeproti únaveúčinok datľového extraktu na potkany počas plávania (obr. 2). Potkany, ktoré dostávali vyššiu dávku datľového extraktu (500 mg/kg BW), vykazovali najdlhšiu vytrvalostnú kapacitu približne 632,9 ± 28,7 s, čo bolo významne (p< 0.05)="" higher="" compared="" to="" that="" of="" the="" groups="" treated="" with="" 250="" mg/kg="" bw="" extract="" and="" 5="" mg/kg="" bw="" caffeine.="" interestingly,="" the="" enhanced="" swimming="" capacity="" of="" the="" rats="" fed="" with="" date="" extract="" was="" observed="" as="" early="" as="" the="" fourth="" week="" of="" the="" experiment.="" the="" prolonged="" swimming="" time="" of="" the="" rats="" indicated="" higher="" resistance="" towards="">únavapočas FST (Tanaka et al., 2003; Ma et al., 2007). Podobné výsledky hlásilo niekoľko výskumníkov, ktorí testovali potenciál rastlinných extraktov proti únave (Prasad and Khanum, 2012; Xu a kol., 2013). Napríklad v jednej predchádzajúcej štúdii potkany kŕmené svätou bazalkou (Ocimum sanctum) vykazovali lepší výkon proti únave a predĺžili svoje časy plávania (Singh et al., 2012b). V nedávnej štúdii peruánsky ženšen (Lepidium meyenii) kŕmený myšami v troch rôznych dávkach po dobu 28 d viedol k účinkom proti únave a vedci naznačili, že L. meyenii bol účinnou ergogénnym pomocníkom (Zheng et al., 2018). V inej správe boli potkanom podávané štyri rôzne dávky extraktov moringy (Moringa oleifera), aby sa otestovala ich vytrvalostná kapacita. V tejto štúdii sa zistilo, že extrakt oddialil čas únavy potkanov a zlepšil ich plavecké schopnosti (Lamou et al., 2016). V tejto štúdii sa ukázalo, že dátumy vykazujú potenciál na uplatnenie v energetických nápojoch a sú porovnateľné s inými prírodnými rastlinnými extraktmi.

3.3. Hladiny glukózy, laktátu a laktátu dehydrogenázy v krvi

Rozsahúnavavo svaloch po cvičení môžu byť merané rôznymi biochemickými markermi vrátane glukózy, laktátu a laktátdehydrogenázy. Hladiny glukózy v krvi potkanov po 8 w liečby sa teda merali s cieľom určiť účinky extraktu z dátumu. Výsledky nepreukázali žiadne významné rozdiely v hladinách glukózy medzi skupinami potkanov s výnimkou skupiny normal fatigue group (NFG), ktorá sa vyznačovala - bezvýhradne (p< 0.05)="" lower="" (table="" 1).="" the="" results="" indicated="" protective="" effects="" of="" the="" date="" extract="" that="" may="" be="" attributed="" to="" the="" ergogenic="" property="" of="" dates="" that="" is="" ostensibly="" as="" good="" as="" that="" of="" caffeine.="" in="" skeletal="" muscles,="" glucose="" is="" the="" fuel="" for="" energy="" generation="" during="" exercise,="" and="" glycogen="" supplies="" the="" bulk="" of="" it="" through="" glycogenolysis="" in="" order="" to="" maintain="" the="" fellow="" of="" glycolysis="" for="" energy="" generation.="" it="" has="" been="" shown="" that="" nutritional="" interventions="" via="" the="" consumption="" of="" dates="" may="" help="" in="" boosting="" or="" maintaining="" muscle="" glycogen="" concentrations="" both="" before="" and="">cvičenie (Li et al., 2018, 2017). Je však dôležité udržiavať hladinu glukózy v krvi nižšiu ako 6 mol / l, aby sa predišlo komplikáciám z diabetických stavov, ktoré sa môžu vyskytnúť, keď je hyperglykémia povolená pretrvávať po určitú dobu. V predchádzajúcej štúdii myši kŕmenéVýťažok z cistanche deserticolapri 3 w sa preukázala zvýšená hladina glukózy v krvi, čo viedlo k zlepšeniu energetickej hladiny (Cai et al., 2010). V inej štúdii bol extrakt Radix Rehmannia údajne zodpovedný zaAnti-únavaaktivita v dôsledku zvýšeného glykogénu uloženého v pečeni a zníženého hromadenia glukózy v krvi v dôsledku konzumácie glukózy svalmi (Liu a Liu, 2016; Tan et al., 2012).

Krvný laktát, kľúčový ukazovateľ únavy počas ťažkého cvičenia, sa používa na meranie existujúcej patológie v rutinnom záťažovom teste (Halim et al., 2017). Kyselina mliečna je produktom glykolýzy v dôsledku anaeróbnych stavov, ktoré sú primárnou formou metabolizmu vo svaloch počas cvičenia (Fu et al., 2010; Slnko a kol., 2014). Akumulácia laktátu sa považuje za hlavný induktor únavy, a preto inhibícia akumulácie laktátu alebo zníženie hladín laktátu predstavuje antiú únavový účinok (Blasiak et al., 2014). Výsledky získané v súčasnej štúdii preukázali významné (p< 0.05)="" reduction="" in="" lactate="" levels="" between="" rat="" groups="" treated="" with="" date="" extract="" and="" caffeine="" as="" compared="" to="" that="" of="" normal="" and="" normal="" fatigue="" groups="" (table="" 1).="" the="" lactate="" levels="" were="" 10.75="" ±="" 0.90,="" 11.08="" ±="" 0.26,="" and="" 12.09="" ±="" 0.761="" mmol/l="" for="" the="" rat="" groups="" treated="" with="" 500="" mg/kg="" bw,="" caffeine="" 5="" mg/kg="" bw,="" and="" 250="" mg/kg="" bw="" date="" extract,="" respectively.="" the="" lactate="" levels="" for="" the="" normal="" group="" and="" fatigue="" groups="" were="" 14.41="" ±="" 0.45="" and="" 16.35="" ±="" 0.18="" mmol/l,="" respectively.="" the="" results="" indicated="" positive="" effects="" from="" the="" date="" extract="" that="" caused="" the="" reduction="" in="" lactate="" levels="" in="" the="" rat="" groups.="" the="" observed="" effects="" could="" be="" attributed="" to="" the="" improved="" performance="" of="" the="" rats="" during="" the="" fst.="" this="" result,="" in="" turn,="" could="" be="" due="" to="" the="" reduction="" in="" muscle="" damage="" caused="" by="" the="" lower="" lactate="" accumulation.="" in="" a="">

štúdia, potkany kŕmené extraktom Amarkand znížili krvný laktát a zvýšili vytrvalosť spojenú s únavou (Narkhede et al., 2016). Predchádzajúca správa je v súlade so zisteniami tejto štúdie, čo naznačuje protiúnavovú aktivitu rôznych rastlinných extraktov, že sme schopní znížiť hladinu laktátu v krvi u potkanov, a tým zlepšiť výkonnosť zvierat.

Prítomnosť vysokých hladín LDH v krvi je známkou nadmerného používania svalov, a preto je ukazovateľom únavy (Halim et al., 2017). Nadmerné LDH je tiež indikáciou nekrózy v bunkách a poškodenia tkanív (Li et al., 2017). Naše výsledky ukázali, že FST výrazne (p< 0.05)="" increased="" the="" blood="" ldh="" levels="" of="" the="" normal="" fatigue="" rats="" (588="" ±="" 13.30="" u/l)="" which="" was="" significantly="" (p="">< 0.05)="" higher="" than="" that="" of="" rats="" fed="" with="" 500="" mg/kg="" bw="" of="" date="" extract="" (297="" ±="" 29.21="" u/l),="" the="" lower="" dose="" (316.16="" ±="" 27.58="" u/l)="" of="" date="" extract="" and="" caffeine="" (305="" ±="" 25.91="" u/l)="" after="" 8="" w="" treatment.="" it="" can="" thus="" be="" suggested="" that="" the="" date="" extract="" was="" able="" to="" enhance="" energy="" production="" in="" rats="" and="" consequently="" reduced="" damage="" to="" the="" rat="" muscle.="" our="" results="" agreed="" with="" that="" reported="" previously="" by="" narkhede="" et="" al.,="" (2016).="" in="" that="" study,="" amarkand="" extracts="" were="" given="" to="" wistar="" rats,="" and="" after="" 2="" w,="" there="" was="" a="" significant="" reduction="" in="" the="" animals’="" blood="" ldh="" levels.="" similar="" results="" have="" also="" been="" reported="" in="" another="" study="" in="" which="" fatigued="" rats="" treated="" with="" water="" extract="" from="" fermented="" rice="" bran="" showed="" a="" decrease="" in="" serum="" ldh="" levels="" (kim="" et="" al.,="">