CC BY
13
4УДК 612.111:547.458.81:547.115:591.149
Мароунек М.1, професор ([email protected]) Волек З. 1, PhD, Тума Я. , Ing., Душкова Д. 1, Ing.
Калачнюк М.С.3, студент мапстратури, Калачнюк Л.Г.3, д.б.н., професор ([email protected]) Калачнюк Г.1.3, д.б.н., професор 11нститут тваринництва, 104 00 Прага, Чеська Республжа
2Хгм1ко-технологгчний тститут, 166 28 Прага, Чеська Республжа 3Нацюнальний утверситет бюресурсгв i природокористування Украгни, вул.
Герою Оборони,15; Кигв, 03041, Украгна
ГШОЛШ1ДЕМ1ЧНИЙ ЕФЕКТ АМ1ДОВАНО1 ЦЕЛЮЛОЗИ
Вивченню гiполiпiдемiчному ефекту додавання в рацюни щурiв амiдованих монокарбоксицелюлози (МСС) й карбоксиметилцелюлози (СМС) присвячена дана робота.
Встановлено, що додавання в рацюни амiдованих целюлоз вiрогiдно збыьшувало концентрацю копростанолу i сумарних нейтральних стеролiв у фекалiях щурiв. Не спостеркалося змт у концентращях тших нейтральних стеролiв (кампестеролу, стигмастеролу, fi-ситостеролу i fi-стостанолу) у фекалiях тварин за такого утримання. В той час як додавання в рацюни щурiв ще й холестеролу вiрогiдно збыьшував концентрацт холестеролу i копростанолу. Добавки амiдованих целюлоз у рацюни щурiв не мали значного ефекту на концентрацт жовчних кислот у фекалiях, а при додавант до рацютв ще й холестеролу спостеркали вiрогiдне зростання гх концентраций Амiдована целюлоза не мала значного впливу на фекальний вихiд холестеролу, нейтральних стеролiв i сумарних стеролiв, але вiрогiдно знижувала виведення жирних кислот. Амiдованi МСС i СМС вiрогiдно тдвищували фекальний вихiд жиру. В той час як добавки холестеролу в рацюни щурiв вiрогiдно збыьшували фекальний вихiд холестеролу, нейтральних стеролiв, жовчних кислот, сумарних стеролiв i не вiрогiдно тдвищували виведення жиру.
Звiдси, амiдованi целюлози виступають ефективними сорбентами харчового жиру, але не нейтральних i кислих стеролiв. Видалення харчового жиру таким чином свiдчить про гiполiпiдемiчний i гiпохолестеролемiчний ефект амiдованих целюлоз, який потребуе подальшого вивчення.
Ключовi слова: холестерол, жир, жовчт кислоти, амiдована целюлоза, фекалп, щури.
© М. Мароунек, З. Волек, Я. Тума, Д. Душкова, Калачнюк М.С., Калачнюк Л.Г., Калачнюк Г.1., 2014
205
УДК 612.111:547.458.81:547.115:591.149
Мароунек М., *професор (marounek.milan@vuzvcz), Волек З., 1 Ph.D, Тума Я.,
2 Ing., Душкова Д., Ing., Калачнюк М.С. студент магистратуры Калачнюк Л.Г.3 д.б.н., профессор, [email protected] Калачнюк Г.1.3 д.б.н., профессор
1Институт животноводства, 104 00 Прага, Чешская Республика 2 Химико-технологический институт, 16628 Прага, Чешская Республика 3Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины, ул.
Героев Обороны,15; Киев, 03041, Украина
ГИПОЛИПИДЕМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ АМИДИРОВАННОЙ
ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Изучению гиполипидемического эффекта добавления в рационы крыс амидированных монокарбоксицеллюлозы (МСС) и карбоксиметилцеллюлозы (СМС) посвящена данная работа.
Определено, что добавка в рационы амидированных целлюлоз достоверно увеличивала концентрацию копростанола и суммарных нейтральных стеролов в фекалиях крыс. Не наблюдались никакие изменения в концентрациях других нейтральных стеролов (компестерола, стигмастерола, в-ситостерола и fi-ситостанола) в фекалиях животных за такого их содержания. В то же время как добавка к рационам крыс еще и холестерола достоверно увеличивала концентрацию холестерола и копростанола. Добавки амидированных целлюлоз в рационы крыс не имели значительного эффекта на концентрацию желчных кислот в фекалиях, а при добавке к рационам крыс еще и холестерола наблюдали достоверное увеличение их концентрации. Амидированная целлюлоза не имела значительного влияния на фекальное выделение холестерола, нейтральных стеролов и суммарных стеролов, но достоверно снижала выведение жирных кислот. Амидированные МСС и СМС достоверно увеличивали фекальный вывод жира. В то время как добавки холестерола в рационы крыс достоверно увеличивали фекальное выведение холестерола, нейтральных стеролов, желчных кислот, суммарных стеролов и не достоверно увеличивали вывод жира.
Отсюда, амидированные целлюлозы выступают эффективными сорбентами пищевого жира, но не нейтральных и кислых стеролов. Выделение пищевого жира таким образом свидетельствует о гиполипидемическом и гипохолестеролемическом эффекте амидированных целлюлоз, который требует дальнейшего изучения.
Ключевые слова: холестерол, жир, желчные кислоты, амидированная целлюлоза, фекалии, крысы.
206
UDC 612.111:547.458.81:547.115:591.149
M. Marounek1, Professor, [email protected] Z. Volek1, Ph.D., J. Tûma2, Ing., D. Duskova1, Ing.
M.S. Kalachniuk3, Student of Magistracy L.G. Kalachnyuk3, D.Biol.Sci, Professor, [email protected] G.I. Kalachnyuk3. D.Biol.Sci, Professor 1 Institute of Animal Science, Pmtelstvi 815, 104 00 Prague 22, Czech Republic 2Institute of Chemical Technology, 166 28 Prague 6, Czech Republic 3National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Heroiv Oborony
str.,15; Kyiv, 03041, Ukraine
HYPOLIPIDEMIC EFFECT OF AMIDATED CELLULOSES
Hypolipidemic effect of supplemental feeding amidated celluloses (N-octadecylamide of oxidized monocarboxycellulose (MCC) and carboxymethyl-cellulose (CMC)) was studied in rats.
It has been established that supplementation of diets with amidated celluloses significantly increased concentration of coprostanol and total neutral sterols in rat faeces. There was no treatment effect on other neutral sterols (campesterol, stigmasterol, fi-sitosterol and fl-sitostanol). The cholesterol and coprostanol concentration in faeces significantly increased in all rats that were fed diets supplemented with cholesterol. Supplementation of diets with amidated celluloses did not significantly affect the bile acids concentration in faeces. The bile acids concentration in faeces significantly increased in rats fed diets supplemented with cholesterol. Amidated cellulose had no significant effect on faecal output of cholesterol, neutral sterols and total sterols, but significantly decreased output of bile acids. Amidated MCC and CMC significantly increased faecal output of fat. Cholesterol supplementation significantly increased faecal output of cholesterol, neutral sterols, bile acids, total sterols, and non-significantly increased faecal output offat.
Amidated celluloses are efficient sorbents of dietary fat, but not neutral and acidic sterols. The removal of dietary fat from the body suggests a hypolipidemic and hypocholesterolemic effect of amidated celluloses, which should be verified in the near future.
Key words: cholesterol, fat, bile acids, amidated cellulose, faeces, rats.
Зважаючи на те, що гiперхолестеролемiя i ожиршня належать до основних факторiв ризику iшемiчноï хвороби серця, провщно1 причини смертноси в усьому свт, видшяють кшька способiв лжування гшерхолестеролеми i, передуЫм, обмеження жиру - це використання iнгiбiторiв 3-гщрокси-3-метилглутарил-КоА-редуктази та секвестранив, яю зв'язують жовчш кислоти в тонкш кишщ i переривають ïx ентерогепатичну циркуляцш [1].
Оскшьки збшьшення перетворення холестеролу до жовчних кислот у печшщ компенсуе втрату жовчних кислот у фекалiяx, що призводить до зниження холестеролу в кров^ то альтернативою секвестрантам жовчних кислот е сорбенти стеролiв, отриманих шляхом амщування полюахарцщв. Ми дослщжували гiпоxолестеролемiчний ефект октадецилпектиамщу на щурах, що
207
утримувалися на ращонах, до складу яких входить холестерол у кшькосп 10 г / кг [2].
Доданий амщований пектин (20, 40 i 60 г/кг) вiрогiдно знижував залежно вщ його дози холестерол у сироватщ кровi вщ 3,32 (контроль) до 1,23 мкмоль / мл та вiрогiдно збшьшував фекальну екскрецiю природних стеролiв i в меншiй мiрi - також екскрецiю жовчних кислот [3].
Метою роботи було порiвняння фекального виходу стеролiв (як нейтрального, так i кислого) та жиру в щурiв, яким згодовували амщовану целюлозу, отриману з окиснених монокарбоксицелюлози i карбоксиметилцелюлози. Пiддослiдними тваринами були самки щурiв, якi були чутливiшими за самщв до змiн холестеролу в сироватщ кровi в залежностi вщ складникiв рацiону [4, 5].
Матер1али i методи. N-октадециламiд окиснених монокарбоксицелюлози (MCC) i карбоксиметилцелюлози (CMC) був отриманий етерифжащею метанолом i амшо-деалкоксилюванням метилових ефiрiв н-октадециламiну. Продукт реакци промивали двiчi 80% етанолом, петролейним ефiром, 0,2 М HCl в 80%-ному етанолi, i знову 80%-ним розчином етанолу. MCC, CMC та 1'х похiднi були проаналiзованi на C, H i N на приладi EL III Ушверсальний CHNOS елементному аналiзаторi (Elementar Analysensysteme GmbH, Шмеччина). Ступенi замщення (DS) були розрахованi на основi N i С вмiсту.
Тридцять самок щурiв лши Вiстар у вщ 3 мiсяцiв вагою близько 250 г утримували в примщенш з контрольованою температурою й волопстю. Щурiв утримували на комерцiйному ST-1 ращош (Velaz Ltd, Lysolaje, Чехiя) з додаванням мiкрокристалiчноl целюлози i пальмового жиру в кiлькостi 60г/кг. Iнгредieнтами ST-1 рацiону щурiв були соевий шрот, м'ясо, кiсткове й рибне борошно, пшениця, кукурудза, овес, пшеничш висiвки, вапняк, дикальцiйфосфат, сшь та добавки вiтамiнiв, мiкроелементiв i амiнокислот. Рацiон складався з сирого протешу, кл^ковини, жиру i попелу вщповщно у кiлькостях 208, 41, 19 i 54 г / кг. Через 4 тижш щурi були довiльно роздiленi на 4 групи по 5 тварин у кожнш. Рацюни 2, 3 i 4 були доповнеш холестеролом у кшькост 10 г / кг за рахунок пальмового жиру i рацiони 3 i 4 - амщованими MCC i CMC, вщповщно, в кшькост 60 г / кг за рахунок мiкрокристалiчноl целюлози (табл. 1). Експеримент тривав 4 тижш. Фекали збирали протягом останнiх 5 дшв експерименту.
Фекальнi нейтральнi стероли i жовчнi кислоти визначали в люфшзованих зразках за допомогою газово! хроматографа на капiлярнiй колонцi (25 м) з плавленого кварцу (CP-SIL 5СВ, Varian, США). Норхолiнова кислота (внутршнш стандарт) була додана, i далi зразки пiддавали н-бутилюванню i триметилсилюванню [6]. Використовували стандарти стеролiв вiд Sigma-Aldrich (Prague) i стералодав (Newport, USA). Фекальнi лiпiди екстрагували сумiшшю хлороформ-метанол (2:1) i визначали гравiметрично [7].
Результати i обговорення. Вiдповiдно до елементного аналiзу, амiдоване похiдне MCC мiстить N, С i Н в 1,63, 53,63 i 8,56% (м/м), вiдповiдно. Вщповщш значення в похiдному CMC целюлози були 2,38, 60,74 i 10,08% (м/м). У
208
результат стутнь амщування N-октадециламдав MCC i CMC були вщповщно 20,6 i 58,6 моль %.
Таблиця 1
1нгред1ент Рацюн
1 2 3 4 5 6
Холестерол 0 10 10 10 10 10
Пальмовий жир" 60 50 50 50 50 50
Амщована окиснена MCC 0 0 30 60 0 0
Амщована CMC 0 0 0 0 30 60
Целюлоза 60 60 30 0 30 0
Рацюн ST-1 880 880 880 880 880 880
а Пальмовий жир, в якому мютяться мiристинова, пальмiтинова, стеаринова, оле!нова i лiнолева кислоти у к1лькостях ввдповщно: 2, 60, 27, 10 i 1%.
Концентраци холестеролу I копростанолу у фекал1ях значно збшьшилися у вЫх щур1в, яких утримували на доповнених холестеролом ращонах (табл. 2).
Таблиця 2
Вплив холестеролу i амщованоУ целюлози на концентращ!' нейтральних
стеролiвa у фекал1я\ щурiв
Холестерол (г/кг) 0 10 10 10
Амщована MCC (г/кг) 0 0 60 0
Амщована CMC (г/кг) 0 0 0 60
Холестерол 5,73±0,31c 53,04±3,58ь 59,39±1,75ь 55,44±8,71ь
Копростанол 2,55±0,20e 10,48±2,02d 20,21±3,85c 28,23±6,20ь
1нш1 нейтральш стеролиь 4,20±0,15 5,49±0,29 5,29±0,39 5,19±0,36
Сумарш нейтральш стероли 12,48±0,51d 69,01±4,21c 84,85±4,44ь 88,86±10,68ь
а мкмоль/г сухо! речовини; Рослиннi стероли i слiдовi кiлькостi епiкопростанолу Тут i далi данi - це величини i SD для 5 щурiв на рацiон. Значения в одному рядi з рiзними надрядковими iндексами вiрогiдно вiдрiзняються (Р < 0,05).
Доповнення амщованою целюлозою рацюшв значно збшьшувало концентращю копростанолу \ сумарних нейтральних стерол1в. Шякого ефекту лжування не спостер1галось на таких нейтральних стеролах, як кампестерол, стигмастерол, Р-ситостерол \ Р-Ытостанол (тобто рослинних стеролах, яю мктяться в компонентах 8Т-1 ращону для щур1в).
Мур1холев1 кислоти складали 41,8% вщ загально! кшькост жовчних кислот у фекал1ях щур1в, яких утримували на основному ращош. Концентращя холево! I хенодезоксихолево! кислот, тобто первинних жовчних кислот, представлеш 2,2 - 11,1% вщ загального обсягу жовчних кислот у фекал1ях. Концентращя жовчних кислот у фекал1ях значно збшьшилася в щур1в, як1 утримувалися на доповнених холестеролом ращонах. Доповнення рацюшв амщованою целюлозою не в1рогщно впливало на концентращю жовчних кислот у фекал1ях (табл. 3).
Добавки холестеролу в1рогщно збшьшили фекальний вихщ холестеролу, нейтральних стерол1в, жовчних кислот, нейтральних I сумарних стерол1в та
209
невiрогiдно збшьшили фекальний вихщ жиру (табл. 4). Амщована целюлоза мала невiрогiдний вплив на фекальний вихiд холестеролу, нейтральних i сумарних стеролiв, але вiрогiдно знизила вихiд жовчних кислот. Амщоваш МСС i СМС вiрогiдно збшьшили фекальний вихщ жиру.
Амщована целюлоза збшьшувала фекальну концентрацiю копростанолу, але не впливала на фекальний вихщ холестеролу. Збшьшення фекально! екскреци жиру було найбшьш вираженим ефектом амщовано! целюлози. Рацiони мiстили 76,7 г жиру на кг. Щоденне споживання корму в групах 1, 2, 3 i 4 було 17,1, 18,8 , 17,0 i 17,0 г на щура, вщповщно. Це можна було розрахувати з того, що вихщ жиру у фекалiях представлений 23,2 , 26,2 , 67,9 i 48,6 % вщ харчового ращону жиру в щурiв вiдповiдно груп 1, 2, 3 i 4.
Таблиця 3
Вплив холестеролу i амщовано!' целюлози на концентращю жовчних
кислот у фекал1ях щу |)1В
Холестерол (г/кг) 0 10 10 10
Амщована МСС (г/кг) 0 0 60 0
Амщована СМС (г/кг) 0 0 0 60
1золггохолева 0,29±0,01с 0,50±0,06ь 0,52±0,05ь 0,48±0,02ь
Лгтохолева 0,59±0,10d 3,01±1,12ь 1,66±0,27е 1,78±0,35е
Деоксихолева 1,02±0,11е 1,44±0,56ье 1,61±0,40ье 2,00±0,34ь
а-мур1холева 0,44±0,03с 2,34±0,86ь 0,73 ± 0,13е 0,70±0,09е
холева 0,31±0,02е 0,09±0,09d 0,45±0,02ь 0,64±0,05ь
хенодеоксихолева 0 0,16±0,23е 0,06±0,14е 0,41±0,06ь
в- мур1холева 0,92±0,04е 1,53±0,20ь 1,51±0,05ь 1,58±0,28ь
12 -кетолггохолева 0,52±0,02е 0,59±0,08е 0,74±0,09ь 0,63±0,09ье
ю- мур1холева 0,60±0.14е 1,61±0,44ь 0,99±0,11ье 1,22±0,56ье
Сумарш жовчш кислоти 4,69±0,13е 11,27±1,83ь 8,27±0,75ь 9,44±1,60ь
а мкмоль/г сухо! речовини
Експериментальш й лiтературнi [8] даш та те, що пальм^инова кислота, яка присутня в пальмовому жир^ е гiперхолестеролемiчною жирною кислотою [9], дозволяють припустити, що насичений жир, ймовiрно, мае бiльший вплив на рiвень холестеролу в кров^ нiж кормовий холестерол. Видiлення жовчних кислот було нижчим у щурiв, яких утримували на доповненому амщованою целюлозою рацiонi, ймовiрно через нижчий синтез жовчних кислот у печшщ у вщповщь на меншу наявшсть жиру. Амiдованi целюлози, таким чином, вiдрiзняються вiд амiдованого пектину, який вiрогiдно збiльшував фекальне виведення з оргашзму холестеролу i в меншш мiрi жовчних кислот [3].
210
Таблиця 4
Вплив холестеролу i амщованоУ целюлози на фекальш концентрацн сухих речовин i жиру та фекальний вихiд жиру i стеролiв
Холестерол (г/кг) 0 10 10 10
Амщована MCC (г/кг) 0 0 60 0
Амщована CMC (г/кг) 0 0 0 60
Фекальна суха речовина (%) 66,87±4,74 67,37±0,06b 63,97±2,92 60,62±2,90
Фекальний жир (%) 4,30±0,36c 4,77±1,12b 12,43±1,32a 7,83±0,78b
Фекальний вих1д (на день)
жир (мг) 304,3±46,4c 378,2±0,86b 885,0±233,1a 633,2±33,0b
холестерол (мкмоль) 27,0±3,4b 282,7±0.09d 266,6±43,4a 243,9±44,6a
нейтральш стероли (мкмоль) 58,9±7,0b 367,3±0,23c 380,1±55,0a 389,0±40,8a
жовчш кислоти (мкмоль) 22,2±2,8c 59,0±0,20b 36,9±5,0b 41,5±8,1b
сумарш стероли (мкмоль) 81,1±9,7b 426,3±0,08c 417,1±58,4a 430,6±47.6a
Аналiз фекальних стеролiв iлюструють широку мжробну модифжацш стеролiв. Копростанол е продуктом 6aKTepianbH0i гщрогешзаци холестеролу. Вториннi жовчнi кислоти, тобто ^м тих, якi синтезуються в печiнцi, переважають над холевою i хенодезоксихолево! кислотами.
Висновок i перспективи подальших досл1джень
Амiдовaнi целюлози е ефективними сорбентами харчових жирiв, але не нейтральних i кислотних стеролiв. Видалення харчових жирiв з оргашзму передбачае гiполiпiдемичний i гiпохолестеролемiчний ефект амщовано! целюлози, який мае бути перевiрений найближчим часом.
Робота виконана за тдтримки Чеськог наукового фонду (проект № P503/11/2479) i представлена на 9-iU конференцп «Polysaccharides -Glykoscience» у Празi, 6 - 8 листопада 2013 року.
Л^ература
1. Interaction of bile acids and cholesterol with non-systemic agents having hypocholesterolemic properties / E.R. Stedronsky // Biochim Biophys Acta. - 1994, Vol. 1210(3). - P. 255-287.
2. Dose-response efficacy and long-term effect of the hypocholesterolemic effect of octadecylpectinamide in rats / M. Marounek; Z. Volek,; D. Duskova [et al.] // Carbohydrate Polymers. - 2013, Vol. 97. - P. 772-775.
3. Effect of amidated pectin alone and combined with cholestyramine on cholesterol homeostasis in rats fed a cholesterol-containing diet / M. Marounek, Z. Volek, E. Skfivanova, J. Tuma // Carb. Polym. - 2010, Vol.80. P. 989-992.
4. The effect of semipurified diets containing different proportions of either casein or soybean protein on the concentration of cholesterol in whole serum lipoproteins and liver in male and female rats / A.H.M. Terpstra, G. Van Tintelen, C.E. West // Atherosclerosis. - 1982, Vol. 42. - P.85-95.
211
5. Gender-based differences in the effect of dietary cholesterol in rats / M. Marounek, Z. Volek, E. Skrivanova, M. Czauderna // Central European Journal of Biology. - 2012, Vol.7. - P. 980-986.
6. Simultaneous quantitation of fatty acids, sterols and bile acids in human stool by capillary gas-liquid chromatography / A.K. Batta, G. Salen, P. Batta [et al.] // J. Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci. - 2002, Vol. 775(2). - P.153-161.
7. A simple method for the isolation and purification of total lipides from animal tissues / J.M Folch., M. Lees, G.H. Sloane-Stanley // J. Biol Chem. - 1957, Vol. 226(1). - P.497-509.
8. Dietary fat consumption and health / A.H. Lichtenstein, E. Kennedy, P. Barrier [et al.] // Nutr. Rev. - 1998, 56(5 Pt 2):S3-19.
9. Mechanisms by which Dietary Fatty Acids Modulate Plasma Lipids / M.L. Fernandez, K.L. West // J. Nutr. - 2005, Vol. 135. - P.2075-2078.
Рецензент - д.с.-г.н., професор Буцяк B.I.
212
