CC BY
21
HayKOBHH BicHHK .HbBiBCbKoro HamoHa№Horo ymBepcurery BeTepHHapHOi MegnuUHH Ta 6i0TexH0H0riH iMeHi C.3. f^H^Koro Scientific Messenger of Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies named after S.Z. Gzhytskyj
doi: 10.15421/nvlvet7113
ISSN 2413-5550 print ISSN 2518-1327 online
http://nvlvet.com.ua/
УДК 612.111:547.458.81:547.115:591.149
Гiпохолестеролемiчна дiя ^алкшамвдованого альгiнату
М. Мароунек1, З. Волек1, Т. Таубнер1, Д. Душкова1, Л.Г.Калачнюк2, В.В.Хомич [email protected], [email protected]
2
Институт тваринництва, 104 00 Прага, Чеська Республжа; 2Нацюнальний умверситет 6iopecypcie i природокористування Украти, вул. Герош Оборони,15; Кшв, 03041, Украна
Вiдомо, що в процеа травлення та всмоктування поживних речовин одна з ключових ролей належить полiсахаридам (серед яких е й альгтова кислота), як мають здаттсть збтьшувати в'язюсть i утворювати гелi в тонкому кишечнику. Ратше ми вивчали фiзiологiчнi ефекти пектину, целюлози i 1х амiдованих похiдних, що засвiдчили зростання гтохолестеро-лемiчноl активностi у щурiв. Звiдси, було виршено до^дити гiпохолестеримiчну дю N-алкiламiдованого альгтату на лабораторних тваринах. Для цього самок щурiв утримували на трьох ращонах, а саме: на контрольному (1) i двох до^д-них (2 i 3), як мктили холестерол (10 г/кг) i рiзну ктьюсть N-алкiламiдованого альгтату (0 i 40 г/кг, вiдповiдно), о^м того, тваринам уЫх груп згодовували також пальмову олiю. N-алкiламiдований альгтат вiрогiдно понижував рiвень як холестеролу (загального i ЛПНЩ) у сироватц кровi й печтщ, так i гепатичних загальних лiпiдiв у щурiв, яких утримували на холестерол-вмкному ращот. У фекалiях тварин, як споживали N-алкiламiдований альгтат, спостеркали збшьшет концентраци жиру вiд 61 до 91 мг/г, в той час, як концентращя холестеролу, жовчних кислот i загальних стеролiв зазна-вала невiрогiдних змт.
Отже, зниження холестеролемп в щурiв, що споживали N-алкiламiдований альгтат, ймовiрно, базуеться швидше на видаленш жиру з кишечника, тж на переривант циркуляцп холестеролу в печтщ.
Ключовi слова: холестерол, жир, жовчн кислоти, N-алкiламiдований альгтат, фекалн, щури.
Гипохолестеролемическое действие N-алкиламидированного альгината
М. Мароунек1, З. Волек1, T. Таубнер1, Д. Душкова1, Л.Г. Калачнюк2, В.В. Хомич 2 [email protected], [email protected]
Известно, что в процессе пищеварения и всасывания питательных веществ одна из ключевых ролей принадлежит полисахаридам (среди которых есть и альгиновая кислота), обладающим способностью увеличивать вязкость и образовывать гели в тонком кишечнике. Ранее мы изучали физиологические эффекты пектина, целлюлозы и их амидированных производных, которые продемонстрировали рост гипохолестеролемической активности у крыс. Отсюда, было решено исследовать гипохолестеролемическое действие ^алкиламидированного альгината на лабораторных животных. Для этого самок крыс содержали на трех рационах, а именно: на контрольном (1) и двух экспериментальных (2 и 3), содержащих холестерол (10 г/кг) и разное количество ^алкиламидированного альгината (0 и 40 г/кг, соответственно), кроме того, животным всех групп скармливали также пальмовое масло. N-алкиламидированный альгинат достоверно понижал уровень как холестерола (общего и ЛПНП) в сыворотке крови и печени, так и гепатических общих липидов у крыс, которых содержали на холестерол-содержащем рационе. В фекалиях животных, потреблявших N-алкиламидированный альгинат, наблюдали увеличенные концентрации жира от 61 до 91 мг/г, в то время, как изменения концентрации холестерола, желчных кислот и общих стеролов были недостоверными.
Citation:
Marounek, M., Volek, Z., Taubner, T., Duskova, D., Kalachniuk, L., Khomych, V. (2016). Hypocholesterolemic activity of N-alkylamidated alginate.
Scientific Messenger LNUVMBT named after S.Z. Gzhytskyj, 18, 3(71), 59-62.
2
1 Институт животноводства, 104 00 Прага, Чешская Республика; 'Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины, ул. Героев Обороны,15; Киев, 03041, Украина
HayRobHñ вкник ЛНУВМБТ iмeнi С.З. iW^ora, 201б, т 18, № 3 (71)
Следовательно, снижение холестеролемии у крыс, потреблявших N-алкилсмидированный альгинат, вероятно, базируется скорее на удалении жира из кишечника, чем на прерывании циркуляции холестерола в печени.
Ключевые слова: холестерол, жир, желчные кислоты, N-алкиламидированный альгинат, фекалии, крысы
Hypocholesterolemic activity of N-alkylamidated alginate
M. Marounek1, Z. Volek1, T. Taubner1, D. Duskova1, L. Kalachniuk2, V.Khomych2 [email protected], [email protected]
1 Institute of Animal Science, Pratelstvi 815, 104 00 Prague 22, Czech Republic;
2National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Heroiv Oborony str.,15; Kyiv, 03041, Ukraine
It is known that in the process of digestion and absorption of nutrients, one of the key roles belongs to polysaccharides (among which there are alginic acid), which have the ability to increase viscosity and form a gel in the intestine. Previously, we studied the physiological effects of pectin, cellulose and their amidated derivatives that have demonstrated growth of hypocholesterolemic activity in the rats. From here, it was decided to investigate the hypocholesterolemic effect of N-alkylamidated alginate on laboratory animals. That's why, female rats were fed according to three diets, namely the control (1) and two experimental (2 and 3), which contained cholesterol (10 g/kg) and different amounts N-alkylamidated alginate (0 and 40 g / kg, respectively), and all animals fed also palm oil. N-alkylamidated alginate significantly lowered the level of cholesterol (total and LDL) in serum and liver and of hepatic total lipids in the rats, which were on cholesterol-containing diet. In the faeces of animals that consumed N-alkylamidated alginate, it was observed increased concentrations offat from 61 to 91 mg / g, while the concentration of cholesterol, bile acids and total sterols was not significantly changed.
Hence, decrease cholesterolemia in rats (that consumed N-alkylamidated alginate) is probably based more on the removal of fat from the intestine, rather than on the interruption of enterohepatic circulation of cholesterol.
Key words: cholesterol, fats, bile acids, N-alkylamidated alginate, faeces, rats.
Вступ
За структурною будовою альпнова кислота е по-лiмером з'еднаних а-1-4 глжозидним зв'язком зали-шшв р-Э-мануроново1 i а-Ь-гулуроново1 кислот, який присутнш у клгшнних стшках бурих водоростей (Aspinall, 1970). Ïï широко застосовують у рiзних га-лузях промисловосп, в тому чи^ харчово^ тексти-льноï та фармацевтичног У харчовш промисловосп альпнат використовуеться як загусник для напо1в, морозива, а також як желатинуючий агент для желе (Nechaev et al., 2002). У тонкому кишечнику гель-утворюючi полюахариди шдвищують в'язшсть i впли-вають на процес травления та всмоктування пожив-них речовин. Альпнова кислота сприяла зростанню видшення жиру та зниженню екскреци жовчних кислот у об'екпв з видаленим товстим кишечником (Sandberg et al., 1994). У чоловшв з на^рною вагою альпнова кислота знижувала поглинання холестеролу i глюкози (Paxman et al., 2008), тому ïï було рекомендовано в якосл харчовоï добавки для тдтримки здо-ров'я i боротьби iз окремими захворюваннями серце-во-судинноï системи (Brownlee et al., 2005). За прису-тносп альгiновоï кислоти в рацюш щурiв у сироватщ кровi спостер^али значне зниження рiвня холостеро-лу як i загального, так i лшопротешв низькоï' щшьно-ctí (Wang et al., 2003). Фiзiологiчнi ефекти альгiновоï кислоти i пектину е схожими. Пектин - полiмер, мономером якого е залишки D-галактуроновоï кислоти (з'еднанi а-1-4 глжозидними зв'язками) iз метокси-льованими в тш чи iншiй мiрi карбоксильними група-ми (Aspinall, 1970). Наявшсть пектину в рацiонi знижувала концентращю холестеролу в плазмi кровi i печiнцi щурiв, хомякiв i мурчашв (Judd and Truswell, 1985; Fernandez, 1995; Terpstra et al.,1998). Досль дження дй' пектину з цитрусових i октадецилпектина-
мiду на щурiв, утримуваних на рацiонi, до якого входила пальмова олiя i холестерол продемонстрували рiзний ефект амщованого пектину iз ступенями замь щення (30% i 50%): перший збшьшував у сироватцi кровi холестерол лтопротешв високоï' щiльностi (ЛПВЩ) за рахунок iнших холестеролових фракцiй, а другий вiрогiдно знижував рiвень загального холестеролу в сироватщ кровi без зниження концентрацп холестеролу ЛПВЩ (Marounek et al., 2007). Пектин впливав на збшьшенпя ваги слiпоï кишки, але не змь нював гомеостаз холестеролу. Замiна гiдрофiльного пектину на його пдрофобне похiдне (октадецилпек-тинамiд) значно збiльшила гiпохолестеролемiчну актившсть (Marounek et al., 2007), поряд з цим гшоль пiдемiчний ефект спостертався в дослiдах з амвдова-ною целюлозою (Marounek et al., 2014). Тому метою даноï роботи було вивчення гiпохолестеролемiчноï активностi ^алшламвдованого альгiнату, отриманого в результатi реакци з октадециламiном.
Матерiал i методи дослвджень
N-алкiламiдований альгiнат отримували з комер-цiйно доступноï альгiновоï' кислоти (Sigma-Aldrich), яку спершу естерифiкували метанолом, а далi отри-маний метилестер був амшодезалкоксильований N-октадециламiном зпдно попередньо описаноï проце-дури (Synytsya et al., 2004).
Вiсiмнадцять самок щурiв породи Wistar окремо утримувалися на основному рацiонi впродовж 4-х тижшв. Потiм щури були роздшеш на 3 групи (кон-трольну - 1 та дослiднi - 2 i 3) по 6 тварин у кожнш. Дослвдш рацюни 2 i 3 були доповнеш холестеролом (10 г/кг) i ^алкшамвдованим альгiнатом у концен-трацiях 0 i 40 г / кг, вщповвдно. Тваринам 1, 2 i 3 груп давали пальмову олш (Aarhus Karlshamn Sweden AB
(Prague), у кшькостях 60, 50 i 50 г/кг, ввдповщно) i целюлозу (60, 60 i 20 г/кг, вщповвдно). Корм для щу-piB (880 г/кг, м1стив грубий протеГн, клггковину, жир i холестерол у концентращях 220, 46, 31 i 0,24 г/кг, вщповвдно) та воду давали вволю.
Фекали збирали протягом останшх п'яти дшв дос-л1ду, зважували, об'еднували i збер1гали до проведения анал1зу при -40 °C. У шнщ експерименту щури отримували 4 г корму до Гх декаштацп, яку проводили тсля наркозу за допомогою шгаляци 1зофлурану (Torrex Chiesi CZ, Ltd., Prague). Для отримання сиро-ватки вщбирали змгшаш зразки кров1 у тварин зразу ж шсля Гх декаштацп. У щур1в тсля Гх лапаротоми вирь зали печшки, яш згодом р1зали на шматочки та зберь гали до Гх анал1зу при -40 °C.
У сироватщ кров1 визначали холестерол (загаль-ний i в ЛПНЩ), триацилглщероли, актившсть аспар-тат- i алашн-амшотрансфераз (ввдповщно АсАТ i АлАТ), користуючись комерцшними комплектами (Erba-Lachema, Ltd., Brno, Czech Rep.). Лшди (загальш в печшщ i фекал1ях), фекальш нейтральш стеро-ли та жовчш кислоти визначали зпдно роботи (Tiima et al., 2014).
Ефектившсть л1кування ощнювали з використан-ням однофакторного дисперсшного анал1зу, який був розрахований за допомогою програмного забезпечен-ня Statistica 10 (StatSoft, Inc., Tulsa, U.S.A.). В1ропдш ввдмшносп м1ж трупами (Р <0,05) визначали за допомогою тесту Тьюки.
Результата та Тх обговорення
Споживання тваринами холостерольних добавок призводило до в1рог1дного зростання концентрацп холестеролу в сироватщ кров1, печшщ i фекал1ях, а також до збiльшення концентрацiй холестеролу ЛПНЩ, фекального копростанолу, загальних нейтра-льних стеролiв, жовчних кислот i загальних стеролiв (табл. 1 i 2). У щурiв, утримуваних на ращош з холес-терольною добавкою, додавання N-алкiламiдованого альгiнату вiрогiдно знижувало концентращю холестеролу як загального, так i ЛПНЩ у сироватщ кров^ та холестеролу i загальних лшщв у тканинах печiнки.
Вживання щурами ^алшламщованого альгiнату вiрогiдно пвдвищувало актившсть амшотрансфераз у сироватцi кровi; однак шдвищеш активностi iстотно не вiдрiзнялися ввд таких показникiв у тварин, що утримувалися на рацiонi (1, контрольному). У щурiв, яких годували зпдно холестерол-вмiсного рацiону, споживання ^алшламщованого альгiнату вiрогiдно збiльшувало у фекалiях концентрацiю загальних ней-тральних лшщв, але не пiдвищувало концентрацп холестеролу, копростанолу, жовчних кислот i загаль-них стеролiв. У той же час спожитий N-алкiламiдований альгiнат вiрогiдно збiльшував концентращю жиру в калi щурiв.
З наших результата випливае, що N-алшламвдований альпнат е ефективним гшохолесте-ролемiчним агентом. Однак, це не узгоджуеться з обмеженим ефектом ^алшламщованого альгiнату на фекальну екскрещю холестеролу i жовчних кислот.
Таблиця 1
Бiохiмiчнi показники сироватки кров1 та концентрацiя холестеролу i жиру в печiнцi щурiв за дГ1 N_алкшамвдованого альгшату__
Рацюн 1 2 3
Холестерол (г / кг) 0 10 10
^алкшамвдований альпнат (г / кг) 0 0 40
У сироватщ кровi
Загальний холестерол (мкмоль/мл) 2,05 ± 0,21a 3,30 ± 0,82b 1,63 ± 0,15с
ЛПНЩ-холестерол (мкмоль/мл) 0,42 ± 0,12a 1,65 ± 0,83b 0,38 ± 0,15a
Триацилглщероли (мкмоль/мл) 0,72 ± 0,17 1,10 ± 0,71 0,65 ± 0,26
АсАТ (нкатал / мл) 3,07 ± 0,87ab 2,75 ± 0,21a 3,69 ± 0,60b
АлАТ (нкатал / мл) 0,95 ± 0,17a 0,78 ± 0,13a 1,19 ± 0,21b
У печшщ
Холестерол (мкмоль / г) 6,37 ± 0,43a 29,23 ± 3,72b 6,26 ± 0,43a
Загальнi лшди (мг / г) 44,2 ± 4,6a 77,5 ± 13,2b 44,5 ± 5,7a
a сЗначення в одному ряду з рiзними надрядковими символами вiрогiдно вiдрiзняються (P < 0,05)
Таблиця 2
Концентрацп холестеролу, копростанолу, жовчних кислот i жиру у фека. пя\ щурiв за ди _N-алкiламiдованого альгiнату__
Рацюн 1 2 3
Холестерол (г / кг) 0 10 10
^алкшамщований альгшат (г / кг) 0 0 40
Загальний холестерол (мкмоль/г) 11,11 ± 0,30a 61,46 ± 6,26b 66,96 ± 8,27b
Копростанол (мкмоль/г) 3,32 ± 0,45a 13,90 ± 5,43b 20,39 ± 5,07с
Загальш нейтральнi стероли (мкмоль/г) 19,45 ± 0,63a 84,11 ± 4,24b 95,38 ± 10,42с
Жовчнi кислоти (мкмоль/г) 5,99 ± 0,70a 13,12 ± 1,64b 11,11 ± 1,05b
Загальш стероли (мкмоль/г) 25,44 ± 0,64a 97,23 ± 5,51b 106,48 ± 10,49b
Жир (мг / г) 48,18 ± 25,05a 61,31 ± 20,83ab 90,83 ± 12,61b
сЗначення в одному ряду з рiзними надрядковими символами вiрогiдно вiдрiзняються (P < 0,05)
HayKOBHH bîchhk ÏÏHyBMET iMeHi C.3. lœuubRoro, 2016, T 18, № 3 (71)
rinoxogecTepogeMinHun e|eRT N-agRigaMigoBaHoro ajibrrnaTy, TaKHM hhhom, Bigpi3HHeTbca Big aMigoBaHux neRTHHiB, He3Ba®aroHH Ha Te, mo gBa Mogu$iRoBam nogicaxapugu e nogiMepaMu Ha ocHoBi ypoHoBHx rhc-jot. E|eRT aMigoBaHoro neRTHHy 6a3yeTbca Ha nepepu-BaHHi eHTeporenaTHHHoï цнpRygнцп xogecTepogy (Marounek et al., 2013), b toh nac sr e|eRT N-ajRijaMigoBaHoro agbriHaTy - Ha BugageHHi ®upy 3 RHmeHHHRa nepe3 $eRagiï. HacuneHun ®up Mo®e Mam 6ijbmHH BnjHB Ha piBeHb xogecTepogy b cнpoвaтцi RpoBi, Hi® Ha toh, mo HaginmoB 3 ropmom (Lichtenstein et al., 2015). y BignoBigb Ha MeHmy gocTynHicTb ®upy BHBegeHHa ®obhhux rhcjot 6ygo HeBiporigHo hu®hum y mypiB, srî yTpuMyBajuca Ha pamorn, mo MicTHB N-ajRijaMigoBaHHH agbriHaT, HMoBipHo, nepe3 3Hu®eHuH cuHTe3 ®obhhux rhcjot y nenrnm.
Biiciumuii
AMigoBaHHH agbriHaT noHu®ye xogecrepogeMiro y mypiB, age b toh ®e nac Mae o6Me®eHun BnguB Ha |e-RajbHy eRcRpemro xogecTepogy i ®obhhux rhcjot. Cno-cTepe®yBaHHH y gaHux gocgig®eHH_ax rinoxogecrepoe-MiHHHÖ e|eRT N-agRigaMigoBaHoro agbriHaiy mBugme 6a3yeTbca Ha BHBegeHHi ®upy 3 RumeHHHRa, Hi® nopy-meHHi цнpRygнцiï xogecTepogy b nenrnm. OcTaHHe TBepg®eHHa noTpe6ye nogagbmux gocgig®eHb BnguBy aMigoBaHux nogicaxapugiB Ha TpaBHi пpoцecн TBapuH.
nonepegHi pe3ygbTam 6ygu npegcraBgeHi y Burgagi cTeHgoBoï gonoBigi Ha ceciï RoH$epeHmï «nogicaxapu-gu. HayRa npo ByrgeBogu». ,n,ocgig®eHHH npoBogugoca 3a nigTpuMRH necbRoro gocgigHumRoro npoeRTy MZE 0002701404.
Eißgiorpa^inm iiocii. lanim
Aspinall, G.O. (1970). Polysaccharides. Oxford: Per-gamon Press.
Nechaev, A.P., Kochetkova, A.A., Zajcev, A.I. (2002). Pishhevye dobavki. M.: Kolos, Kolos-Press (in Russian).
Sandberg, A.S., Andersson, H., Bosaeus, I. (1994). Alginate, small bowel sterol excretion, and absorption of nutrients in ileostomy subjects. Amer. J. Clin. Nutr. 60(5), 751-756.
Paxman, J.R., Richardson, J.C., Dettmar, P.W., Corfe, B.A. (2008). Alginate reduces the increased uptake of cholesterol and glucose in overweight male subjects: a pilot study. Nutr. Res. 28(8), 501-505.
Brownlee, I.A., Allen, A., Pearson, J.P. (2005). Alginate as a source of dietary fiber. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 45(6), 497-510.
Wang, W., Yoshie, Y., Suzuki, T. (2003). Effect of algi-nate viscosity on digestibility and lipid metabolism in rats. Nippon Suisan Gakk. 69(1), 72-79.
Judd, P.A., Truswell, A.S. (1985). The hypocholesterol-aemic effects of pectins in rats. Br. J. Nutr. 53(3), 409-425.
Terpstra, A.H.M., Lapre, J.A., De Vries, H.T., Beynen, A.C. (1998). Dietary pectin with high-viscosity lowers plasma and liver cholesterol concentration and plasma cholesteiyl ester transfer protein-activityin hamsters. J. Nutr. 128(11), 1944-1949.
Fernandez, M.L. (1995). Distinct mechanisms of plasma LDL lowering by dietary fiber in the guinea pig: specific effects of pectin, guar gum, and psyllium. Lipid Res. 36(11), 2394-2404.
Marounek, M., Volek, Z., Synytsya, A., Copikova, J. (2007). Effect of pectin and amidated pectin on cholesterol homeostasis and cecal metabolism in rats fed a high-cholesterol diet. Physiol. Res. 56(4), 433-442.
Marounek, M., Voljek, Z., Tuma, Ja. (2014). Gipoli-pidemichnyj efekt amidovanoi' celjulozy. Naukovyj visnyk LNUVMBT im. S.Z. G'zhyc'kogo, L'viv. 16, 3(60), 205-212 (in Ukrainian).
Synytsya, A., Copikova, J., Marounek, M. (2004). N-octadecylpectinamide, a hydrophobic sorbent based on modification of highly methoxylated citrus pectin. Carb. Polym. 56(2), 169-179.
Tuma, J., Volek, Z., Synytsya, A. (2014). Hydrophobical-ly modified celluloses as novel cholesterol-lowering polymers. Bioresources. 9, 4266-4273.
Marounek, M., Volek, Z., Duskova, D. (2013). Dose-response efficacy and long-term effect of the hypo-cholesterolemic effect of octadecylpectinamide in rats. Carb. Polym. 97(2), 772-775.
Lichtenstein, A.H., Kennedy, E., Barrier, P. (1998). Dietary fat consumption and health. Nutr. Rev. 56(5), 319.
Cmammn nadiumm do peda^ii 19.09.2016
