kolagen rybi w walce z otyłością

 

,,Naturalne bioaktywne peptydy kolagenu rybiego typu 1 zapobiegają otyłości indukowanej dietą i związanym z nią zaburzeniom

Gwendoline Astre & Simon Deleruyelle & Alizée Dortignac & Christelle Bonnet & Philippe Valet & Cédric Dray Przyjęto: 20 listopada 2017 /Zatwierdzono: 12 września 2018
© University of Navarra 2018

Streszczenie

W celu walki z zaburzeniami metabolicznymi, takimi jak insulinooporność, opracowywane są nowe metody żywieniowe. W zmniejszeniu skutków otyłości może na przykład pomóc stworzenie diet wysokobiałkowych, bezglutenowych lub wzbogaconych kolagenem. W tym celu w ramach niniejszego badania dokonano oceny potencjalnego wpływu peptydów kolagenowych pochodzących od ciepłolubnych gatunków ryb morskich  na reprezentatywne parametry metaboliczne i zapalne. Aby tego dokonać, samce myszy C57Bl6/J żywione dietą zbilansowaną (CD) lub wysokotłuszczową (HFD) przez 20 tygodni poddawane były lub nie działaniu specyficznych peptydów kolagenowych podawanych
w wodzie pitnej (4 g/kg masy ciała), a następnie badano ich masę ciała, analizowano skład ciała, tolerancję na glukozę i wrażliwość na insulinę. Zmierzono również wpływ peptydów kolagenu rybiego na różne parametry krwi odzwierciedlające stan metabolizmu (wolne kwasy tłuszczowe, trójglicerydy, cholesterol, hormony) oraz stan zapalny adipocytów. Wyniki wykazały, że u myszy karmionych dietą HFD wzbogaconą o peptydy kolagenu rybiego już w dwunastym tygodniu badania zaobserwowano znacznie mniejszy przyrost masy ciała, natomiast u myszy karmionych dietą CD nie zaobserwowano żadnego wpływu peptydów. Co więcej, u myszy karmionych dietą HFD suplementowaną kolagenem rybim zaobserwowano również słabszy wzrost masy tłuszczowej zarówno w 9 jak i 18 tygodniu badania. Pomimo tej oporności na otyłość wspomaganej przez stosowanie peptydów kolagenu rybiego, nie stwierdzono różnicy w tolerancji glukozy między obiema grupami, natomiast myszy otrzymujące kolagen rybi wykazywały niższą glikemię bazową. Ponadto, pomimo niestwierdzonego wpływu kuracji na lipolizę adipocytów, zauważono zmniejszenie stężenia cytokin zapalnych w grupie suplementowanej kolagenem,
co przemawia za potencjalnie lepszą wrażliwością na insulinę. Podsumowując, wyniki
te wymagają uzupełnienia, jednakże jako pierwsze opisują pozytywne działanie peptydów kolagenu pochodzącego od ciepłolubnych gatunków ryb morskich w kontekście chorób metabolicznych, tym samym torując drogę do ich potencjalnego wykorzystania w leczeniu zaburzeń związanych z otyłością indukowaną dietą występującą u ludzi.

Słowa kluczowe: kolagen, glikemia, tkanka tłuszczowa, otyłość, zapalenie niskiego stopnia, adipocytokina

Wstęp

Otyłość jest definiowana jako nieprawidłowe lub nadmierne nagromadzenie tłuszczu, które może mieć negatywny wpływ na zdrowie. Ten nadmiar tkanki tłuszczowej powoduje przewlekły stan zapalny niskiego stopnia (infiltracja makrofagów, TNFα, IL-6, ...) prowadząc do zmiany szlaku insulinowego. W konsekwencji, otyłość jest silnie związana
z insulinoopornością, która w połączeniu
z relatywnym niedoborem insuliny, prowadzi do rozwoju cukrzycy typu 2. Ponieważ liczba zachorowań na cukrzycę wzrasta na całym świecie i obecnie choroba ta dotyka ponad 194 milionów osób [20], stanie się ona w następnych dziesięcioleciach jednym z głównych problemów zdrowia publicznego. Jednym z najczęściej występujących typów cukrzycy jest cukrzyca typu 2 (T2DM), która stanowi około 90% wszystkich przypadków zachorowań [10]. W przypadku T2DM, chorzy często borykają się z problemem braku wrażliwości
na insulinę. Zarówno insulinooporność, jak i dysfunkcja komórek β są istotnymi parametrami T2DM [1]. W procesie patogennym T2DM na rozwój insulinooporności
i dysfunkcji komórek β wpływa wiele czynników, w tym czynniki genetyczne, środowiskowe i indywidualne, takie jak nadwaga, senność, nadciśnienie tętnicze i stres. Uważa się, że T2DM wiąże się z otyłością, uznawaną za skutek niezdrowych nawyków żywieniowych i stylu życia
[2, 16]. W wielu badaniach odnotowano silny związek między otyłością/nadwagą
a występowaniem cukrzycy typu 2 [7, 18]. Wykazały one również, że zwiększony wysiłek fizyczny, utrata masy ciała czy stosowanie określonej diety mogą zmniejszyć częstość występowania T2DM [4, 13]. W tym kontekście, analizuje się różne nowe wzorce zachowań żywieniowych, takie jak suplementację diety peptydami kolagenu pozyskiwanego
z ciepłolubnych gatunków ryb morskich. Kolagen jest głównym białkiem strukturalnym obecnym w skórze oraz kościach wszystkich zwierząt, przy czym stanowi on 30% całkowitej zawartość białka [8]. Kolagen typu I i III syntezowany jest z prekursora zwanego prokolagenem, który pochodzi z fibroblastów skórnych. Synteza kolagenu jest zwiększona dzięki transformującemu czynnikowi wzrostu β (TGF-β), tj. cytokiny, która promuje produkcję kolagenu
i aktywatora białkowego 1 (AP-1), czyli czynnika transkrypcyjnego, który sprzyja rozkładowi kolagenu poprzez pozytywną regulację metaloproteinaz macierzowych. Kolagen, dzięki swoim unikalnym właściwościom żelującym, jest przede wszystkim wykorzystywany do produkcji żelatyny. W 2009 roku Veldhorst i wsp. [15] ogłosili,
że sama żelatyna lub żelatyna z dodatkiem tryptofanu i alfa-laktalobuminy są o 40% bardziej sycące niż inne białka (kazeina, soja, serwatka, lub GMP z serwatki), co skutkuje redukcją dalszych poborów energii o 20%. Inne badania wykazały, że stosowanie dietetycznych białek pochodzących z dorsza skutkuje poprawą wrażliwości na insulinę
u osób insulinoopornych i redukcją zaburzeń metabolicznych wywołanych insulinoopornością, przyczyniając się do zapobiegania T2DM [5, 12]. Podanie myszom oligopeptydów pochodzących ze skóry łososia morskiego (Oncorhynchus keta) skutkowało zahamowaniem stanu zapalnego poprzez ograniczenie produkcji cytokin prozapalnych [22]. Niedawne badania wykazały, że podawana doustnie L-arginina działa jak glukagonopodobny peptyd 1 (GLP-1), zwiększając poposiłkowe wydzielanie insuliny
i poprawiając tolerancję glukozy. Przeprowadza się coraz więcej badań w celu określenia stopnia oddziaływania metabolicznego białek pokarmowych na homeostazę glukozy/insuliny i sytość, ale do tej pory nie stwierdzono wpływu działania peptydów kolagenowych ciepłolubnych ryb morskich na skład ciała i parametry metaboliczne (glikemię, insulinemię, cholesterolemię, trójglicerydy i wolne kwasy tłuszczowe) u osób cierpiących na niezależną od insuliny cukrzycę typu 2. Celem niniejszej pracy była ocena potencjalnego wpływu peptydów kolagenowych pochodzących z ciepłolubnych gatunków ryb morskich na reprezentatywne parametry metaboliczne w celu przyspieszenia opracowania innowacyjnych preparatów służących zapobieganiu i opóźnianiu rozwoju cukrzycy i innych zaburzeń metabolicznych."

Piśmiennictwo

  1. Gloyn AL, McCarthy MI (2008) Genetics: how the UKPDS contributed to determining the genetic landscape of type 2 diabetes. Diabet Med 25(Suppl 2):35–40
  2. Hu FB, Manson JE, Stampfer MJ, Colditz G, Liu S, Solomon CG, Willett WC (2001) Diet, lifestyle, and the risk of type 2 diabetes mellitus in women. N Engl
    J Med 345:790–797
  3. Kelley DE, Wing R, Buonocore C, Sturis J, Polonsky K, Fitzsimmons M (1993) Relative effects of calorie restriction and weight loss in noninsulin-dependent diabetes mellitus. J Clin Endocrinol Metab 77:1287–1293
  4. Knowler, Barrett-Connor, Fowler, Hamman, Lachin, Walker, Nathan, Diabetes Prevention Program Research (2002) Reduction in the incidence of type 2 diabetes with lifestyle intervention or metformin. N Engl J Med 346:393–403
  5. Lavigne C, Tremblay F, Asselin G, Jacques H, Marette A (2001) Prevention of skeletal muscle insulin resistance by dietary cod protein in high fat-fed rats.
    Am J Physiol Endocrinol Metab 281:E62–E71
  6. McKnight JR, Satterfield MC, JobgenWS, Smith SB, Spencer TE, Meininger CJ, McNeal CJ, Wu
    G (2010) Beneficial effects of Larginine on reducing obesity: potential mechanisms and important implications for human health. Amino Acids 39:349–357
  7. Meigs JB, Wilson PW, Fox CS, Vasan RS, Nathan DM, Sullivan LM, D’Agostino RB (2006) Body mass index, metabolic syndrome, and risk of type 2 diabetes or cardiovascular disease. J Clin Endocrinol Metab 91:2906–2912
  8. Sousa SC, Vazquez JA, Perez-Martin RI, Carvalho AP, GomesAM (2017) Valorization of byproducts from commercial fish species: extraction and chemical properties of skin gelatins. Molecules 22: E1545
  9. Spranger J, Kroke A, Mohlig M, Hoffmann K, Bergmann MM, Ristow M, Boeing H, Pfeiffer AF (2003) Inflammatory cytokines and the risk to develop type 2 diabetes: results of the prospective population-based European prospective investigation into Cancer and Nutrition (EPIC)-Potsdam Study. Diabetes 52:812–817
  10. Stumvoll M, Goldstein BJ, van Haeften TW (2005) Type 2 diabetes: principles
    of pathogenesis and therapy. Lancet 365:1333–1346
  11. Tilg H, Moschen AR (2008) Inflammatory mechanisms in the regulation of insulin resistance. Mol Med 14:222–231
  12. Tremblay F, Lavigne C, Jacques H, Marette A (2003) Dietary cod protein restores insulin-induced activation of phosphatidylinositol
  13. 3-kinase/Akt and GLUT4 translocation to the T-tubules in skeletal muscle of high-fat-fed obese rats. Diabetes 52:29–37
  14. Tuomilehto J, Lindstrom J, Eriksson JG, Valle TT, Hamalainen H, Ilanne-Parikka
    P, KeinanenKiukaanniemi S, Laakso M, Louheranta A, Rastas M, Salminen V, Uusitupa M, Finnish Diabetes Prevention Study (2001) Prevention of type 2 diabetes mellitus by changes in lifestyle among subjects with impaired glucose tolerance. N Engl J Med 344:1343–1350
  15. Van Gaal LF, Wauters MA, De Leeuw IH (1997) The beneficial effects of modest weight loss on cardiovascular risk factors. Int J Obes Relat Metab Disord 21(Suppl 1):S5–S9
  16. Veldhorst MA, Nieuwenhuizen AG, Hochstenbach-Waelen A, van Vught AJ, Westerterp KR, Engelen MP, Brummer RJ, Deutz NE, Westerterp-PlantengaMS(2009)Dose-dependent satiating effect of whey relative to casein or soy. Physiol Behav 96:675–682
  17. Vereecken CA, Todd J, Roberts C, Mulvihill C, Maes L (2006) Television viewing behaviour and associations with food habits in different countries. Public Health Nutr 9:244–250
  18. Vidal J (2002) Updated review on the benefits of weight loss. Int J Obes Relat Metab Disord 26(Suppl 4):S25–S28
  19. Wannamethee SG, Shaper AG, Walker M (2005) Overweight and obesity and weight change in middle aged men: impact on cardiovascular disease and diabetes. J Epidemiol Community Health 59: 134–139
  20. Wing RR, Blair EH, Bononi P,Marcus MD,Watanabe R, Bergman RN (1994) Caloric restriction per se is a significant factor in improvements in glycemic control and insulin sensitivity during weight loss in obese NIDDM patients. Diabetes Care 17:30–36
  21. Xiang AH, Peters RK, Kjos SL, Goico J, Ochoa C, Marroquin A, Tan S, Hodis HN, Azen SP, Buchanan TA (2004) Pharmacological treatment of insulin resistance at two different stages in the evolution of type 2 diabetes: impact on glucose tolerance and beta-cell function. J Clin Endocrinol Metab 89:2846–2851
  22. Zhu CF, Peng HB, Liu GQ, Zhang F, Li Y (2010) Beneficial effects of oligopeptides from marine salmon skin in a rat model of type 2 diabetes. Nutrition 26:1014–1020
  23. Zoetendal EG, Vaughan EE, de VosWM(2006) A microbial world within us. Mol Microbiol 59:1639– 1650