Del 1 Använda dadlar (Phoenix Dactylifera Linn och Cistanche) för att förbättra energimetabolismen hos utmattningsinducerade Sprague Dawley-råttor

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

en institution för livsmedelsvetenskap, fakulteten för livsmedelsvetenskap och teknologi, UPM Serdang, Universiti Putra Malaysia, Selangor 43400, Malaysia

b Naturvetenskapliga fakulteten, Al-Muthanna University, Irak

c Institute of Bioscience, UPM Serdang, Universiti Putra Malaysia, Selangor 43400, Malaysia

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

e Naturvetenskapliga fakulteten, Federal University of Dutse, Dutse, Jigawa, Nigeria

f Food and Nutritional Sciences Program, North Carolina A&T State University, Greensboro, NC 27411, USA

Abstrakt

Trötthetökar oxidativ stress som skadar kroppens celler och ökar risken för utveckling av olika kroniska sjukdomar. I denna studie haranti-Trötthetaktiviteten av Piyarom-dadelextrakt utvärderades i utmattningsinducerade råttor med användning av ett forcerat simtest (FST). Resultaten visade att råttor behandlade med 500 mg/kg kroppsvikt dadelextrakt uppvisade ökad energiproduktion med den högsta uthållighetskapaciteten (632,9±28,7 min). De datumbehandlade råttorna hade också lägre blodlaktat, vilket tyder på ett effektivt energiutnyttjande med lägreTrötthetjämfört med normala och trötta råttor. Dessutom var serumlaktatdehydrogenasnivåerna i 250 och 500 mg/kg kroppsvikt dadelextrakt och koffeingrupper signifikant lägre jämfört medtröttråttor. Kreatinkinasaktiviteten var den lägsta i gruppen som fick 500 mg/kg kroppsvikt dadelextrakt. De behandlade råttorna visade förbättring av lipidprofilerna, medan den histologiska studien visade förbättringar i olika organ. Råttor behandlade med 500 mg/kg kroppsvikt dadelextrakt visade en förbättring av energiproduktionen och förbättrad energimetabolism, vilket kan bero på närvaron av bioaktiva föreningar i dadlarna. Piyarom-dadelextrakt visade anti-trötthetsegenskaper och kunde användas som en funktionell ingrediens i utvecklingen av drycker eller snacks som behandlar trötthetsrelaterade sjukdomar.

För mer information vänligen kontakta:emily.li@wecistanche.com

Cistanche deserticola och Cistanche stam klicka här för att veta mer

1. Introduktion

Trötthetär ett vanligt, ospecifikt symtom som upplevs av många människor och som uppvisar olika hälsotillstånd.FysiskTrötthetär förknippat med en minskning av prestanda som ett resultat av ineffektivt energiutnyttjande (Kim et al., 2002; Wan et al., 2017) och definieras vidare som en överväldigande känsla av trötthet, brist på energi och en känsla av utmattning som är relaterat till svårigheter att initiera eller upprätthålla frivilliga aktiviteter (Kadum et al., 2018; Li et al., 2020). Trötthet ökar oxidativ stress som kan skada celler och öka risken för utveckling av olikakronisksjukdomar (Lee et al., 2018; Osman och Mohamed, 2018).

Ergogen egenskap är ämnens förmåga attförbättraenergiproduktion och användning (Halim et al., 2018). Till exempel kan idrottare och aktiva människor dra nytta av ergogent hjälpmedel som hjälper till att öka deras konkurrenskraft och förbättra energianvändningen (Kreideret al., 2010; Silver, 2001). Ergogent hjälpmedel hjälper till att förbättra produktionen av energi och därmed förebyggaTrötthetgenom att sänka oxidativ stress och förbättra hälsan i allmänhet (Halim et al., 2017; Osman och Mohamed, 2018). Det finns en ökande trend mot användningen av naturliga produkter som ett ergogent hjälpmedel för att ersätta och/eller minska användningen av syntetiska föreningar för att förhindra oxidativ stressrelateradTrötthet.

Datum (Phoenix dactylifera Linn ochcistanche) är rika på olika bioaktiva föreningar och har rapporterats vara en effektiv del av en diet som hjälper till att skydda mot kroniska sjukdomar (Al-Alawi et al., 2017). Dessutom är dadlar kända för att vara rika på antioxidantföreningar såsom fenoler inklusive flavonoider, fenolsyror, askorbinsyra, tokoferoler och karotenoider (Al-Farsi och Lee, 2008; Shabani et al., 2016). I tidigare studier har vi visat att Piyarom- och Rabbi-dadlar uppvisade de högsta antioxidant-, antimikrobiella och anti-elastasaktiviteterna bland fem testade dadlar (Kadum et al., 2019). De fördelaktiga aktiviteterna som noterades i studierna kunde tillskrivas de identifierade metaboliterna i datumen som inkluderar askorbinsyra, epikatekin, citronsyra och gallussyra. Detta resultat gjordes baserat på en korrelationsstudie från Partial Least Squares biplot erhållen från en metabolomikstudie av de olika datumextrakten (Kadum et al., 2019). Ovannämnda antioxidanter är kända för att uppvisa radikalfångande aktivitet som är avgörande för att lindra oxidativ stress och associeradTrötthet(Zhu et al., 2021). Dessutom visade vi också att Piyarom-datum består av tillräckliga nivåer av elektrolyter och sockerarter som är kända för att ha ergogena egenskaper (Kadum et al., 2018). I den föreliggande studien syftade vi till att utvärderaanti-Trötthetoch ergogena egenskaper hos Piyarom-dadelextrakt och bestämmer dess effekter på energimetabolismen hos utmattningsinducerade Sprague Dawley-råttor.

2. Material och metoder

2.1. Växtmaterial och utvinning

Piyarom-dadlar köptes från en lokal butik i Kuala Lumpur, Malaysia, och var fria från defekter och föroreningar. Fröna avlägsnades och de ätbara delarna skars i bitar och torkades vid 40 grader. De torkade bitarna maldes sedan till pulver, dispenserades aseptiskt i sterila plastpåsar och förvarades vid -80 grader. Extraktion utfördes med 80 procent etanol vid 25 grader i 24 timmar enligt optimering i den tidigare studien (Kadum et al., 2019). Lösningsmedlet avdunstades med användning av en roterande vakuumindunstare (EYELA A-1000S, USA) vid 40 grader, och det resulterande extraktet frystorkades och lagrades i mörka flaskor vid 4 grader.

2.2. Djurförsök

Sprague Dawley-råttor av hankön (åldrade 5-6 veckor, genomsnittlig kroppsvikt på 204,5 g) köptes från Animals Resource Unit (ARU), fakulteten för veterinärmedicin, Universiti Putra Malaysia (UPM), och godkännandet för studien var erhållen från UPMs djuretiska kommitté (UPM\IACUC\AUP-R037\2017). Råttorna fick acklimatisera sig till standardlaboratorieförhållandena under 1 w och fick även fri tillgång till kranvatten och chow-diet under en veckas period. De delades slumpmässigt in i grupper inklusive normalgrupp (NG), normal trötthetsgrupp (NFG), grupp utsatt för 250 mg/kg kroppsvikt DateExtract (LDFG) (250 datum), grupp utsatt för 500 mg/kg kroppsvikt av dadelextrakt (500) Datum) och grupp utsatts för 5 mg/kg kroppsvikt koffein (5C).

2.3. Experimentdesign

Sprague Dawley-råttor av hankön (n=60) delades slumpmässigt in i två kluster enligt följande: kluster 1 (NG) (n=12) som fick namnet non-fatigue-kontrollgruppen; och kluster 2 (n=48) som utsattes för Forced Swimming Test (FST). När råttorna i kluster 2 blev trötta delades de in i fyra olika grupper. Två grupper matades med dadelextrakt vid 250 mg/kg kroppsvikt (låg dos) och 500 mg/kg kroppsvikt (hög dos) som beskrivits i en tidigare studie (Sheikh et al., 2016). En grupp fungerade som en positiv kontroll och fick 5 mg/kg kroppsvikt koffein, och en kontrollgrupp utsattes för FST men fick ingen behandling. Djuren utfodrades med sin diet och doser av dadelextraktet administrerades genom magintubation. Dadelextrakt och koffein gavs till respektive grupper kontinuerligt varje dag i 8 w enligt studiens design.

2.4. Tvångssimprov

Råttorna utsattes för FST för att induceraTrötthetoch bestämma deras uthållighetskapacitet enligt metoden som beskrivs av Prasad och Khanum (2012). Kortfattat användes en vattentank innehållande vatten 50 cm djupt och hållen vid 25 ± 2 grader. Stålbrickor som vägde cirka 7 procent av varje råttas kroppsvikt var bundna till svansarna. Djuren placerades sedan försiktigt i tanken och tiden togs för var och en att simma innan utmattning registrerades. Utmattning/trötthet fastställdes när råttans huvud inte kom upp till ytan inom 7 sekunder. Experimentet upprepades varannan vecka under en period av 8 veckors behandling.

2.5. Insamling av blod och organ

Fastande blodprover togs från råttorna vid veckorna 0 och 4 genom retro-orbital venuppsamling och, i slutet av behandlingen (vecka8), genom hjärtpunktion under allmän anestesi med ketamin och xylazin. Alla blodprover överfördes till EDTA-innehållande rör, centrifugerades vid 3500 rpm vid rumstemperatur under 15 minuter, och plasma samlades upp och lagrades vid -80 grad tills vidare analys. Efter 8 veckors behandling samlades organen (lever, njure, hjärta, lunga, muskler) upp för analys.

2.6. Biokemiska analyser

Olika biokemiska parametrar relaterade till energimetabolism mättes i denna studie. Serum användes för att analysera glukos, serumkarbamidkväve (SUN), laktat (Lac), laktatdehydrogenas (LDH), kreatinkinas (CK) och kreatin (Cr). Alla biokemiska parametrar analyserades baserat på standardprocedurer tillhandahållna av kommersiellt tillgängliga analyskit (Span diagnostic Ltd., Indien). Enheterna för SUN ochCr var mg/dL, medan LDH och CK uttrycktes i IU/L. Serumlipidprofiler analyserades också (triglycerider, TG, totalkolesterol, TC, lågdensitetslipoproteinkolesterol, LDL-C och högdensitetslipoproteinkolesterol HDL-C). Lever- och njurfunktionstester utfördes och deras analyserade markörer var alaninaminotransferas (ALT), aspartataminotransferas (AST) och gamma-glutamyltransferas (GGT). Roche/Hitachi Cobas C-systemproceduren följdes.

2.7. Histologisk studie av utvalda organ

Insamlingen av intressanta organ (lever, njure, hjärta och muskler) följdes av vägning och sedan lagring i 10 procent formalin. Hjärtvävnaden skars tvärs för att erhålla ventrikulära sektioner, fyrkammartvärsnitten och lever- och muskelvävnaderna (soleus) maldes och doppades i paraffin och sedan hematoxylin och eosin (H&E) för färgning. Vävnadsundersökningen av en veterinärpatolog (Huang et al., 2015) utfördes under ett ljusmikroskop utrustat med en CCD-kamera (BX-51, Olympus, Tokyo, Japan).

2.8. Statistisk analys

Envägs ANOVA följt av Tukeys HSD-test användes för att erhålla statistiska skillnader mellan proverna och kontrollerna. Resultaten uttrycktes som medel ± standardavvikelse (SD). En skillnad i medelvärden med p < 0.05="" ansågs="" vara="" statistiskt="" signifikant="" och="" erhållen="" data="" analyserades="" med="" minitab="" version="" 16="" (minitab,="" inc.,="" state="" college,="" pennsylvania,="">

3. Resultat och diskussion

3.1. Matintag och vattenförbrukning

Resultaten av studien visade ingen signifikant skillnad i mat- och vattenintaget bland råttorna (Fig. 1 A och B). Råttor matade med dadelextrakt visade emellertid en liten kroppsviktsökning under hela experimentet (fig. 1C).

3.2. Tvångssimprov

Forced Swimming Test (FST) representerar en giltig djurmodell för att testaanti-Trötthetegenskaper hos bioaktiva föreningar (Prasad och Khanum, 2012; Hao et al., 2014; Halim et al., 2017). FST-resultaten visade tydligt enmot tröttheteffekt av datumextraktet på råttorna under simning (fig. 2). Råttorna som fick den högre dosen av dadelextrakt (500 mg/kg kroppsvikt) uppvisade den längsta uthållighetskapaciteten på cirka 632,9 ± 28,7 s, vilket var signifikant (p < 0,05)="" högre="" jämfört="" med="" den="" för="" de="" behandlade="" grupperna="" med="" 250="" mg/kg="" kroppsviktsextrakt="" och="" 5="" mg/kg="" kroppsvikt="" koffein.="" intressant="" nog="" observerades="" den="" förbättrade="" simkapaciteten="" hos="" råttorna="" som="" matades="" med="" datumextrakt="" redan="" under="" den="" fjärde="" veckan="" av="" experimentet.="" råttornas="" förlängda="" simtid="" tydde="" på="" högre="" motstånd="">Trötthetunder FST (Tanaka et al., 2003; Ma et al., 2007). Liknande resultat har rapporterats av flera forskare som testade anti-trötthetspotentialen hos växtextrakt (Prasad och Khanum, 2012; Xu et al., 2013). Till exempel, i en tidigare studie, uppvisade råttor som matats med helig basilika (Ocimum sanctum) bättre prestanda mot trötthet och förlängde sina simtider (Singh et al., 2012b). I en nyligen genomförd studie resulterade peruansk ginseng (Lepidium meyenii) som matades till möss i tre olika doser i 28 dagar i anti-trötthetseffekter, och forskarna föreslog att L. meyenii var ett effektivt ergogent hjälpmedel (Zheng et al., 2018). I en annan rapport gavs fyra olika doser av moringa-extrakt (Moringa oleifera) till råttor för att testa deras uthållighetsförmåga. I den studien visade sig extraktet ha försenat utmattningstiden för råttorna och förbättrat deras simförmåga (Lamou et al., 2016). I den aktuella studien har datum visat sig ha potential för användning i energidrycker och är jämförbara med andra naturliga växtextrakt.

3.3. Blodsocker-, laktat- och laktatdehydrogenasnivåer

Omfattningen avTröttheti muskler efter träning kan mätas med olika biokemiska markörer inklusive glukos, laktat och laktatdehydrogenas. Råttornas blodglukosnivåer efter 8 w behandling mättes sålunda för att bestämma effekterna av dadelextraktet. Resultaten visade inga signifikanta skillnader i glukosnivåer bland råttgrupperna förutom normal trötthetsgruppen (NFG) som betydde betydligt (p < {2}}.05)="" lägre="" (tabell="" 1).="" resultaten="" indikerade="" skyddande="" effekter="" av="" dadelextraktet="" som="" kan="" tillskrivas="" den="" ergogena="" egenskapen="" hos="" dadlar="" som="" till="" synes="" är="" lika="" bra="" som="" koffeinets.="" i="" skelettmuskulaturen="" är="" glukos="" bränslet="" för="" energigenerering="" under="" träning,="" och="" glykogen="" försörjer="" huvuddelen="" av="" det="" genom="" glykogenolys="" för="" att="" bibehålla="" glykolysen="" för="" energigenerering.="" det="" har="" visat="" sig="" att="" näringsinterventioner="" via="" konsumtion="" av="" dadlar="" kan="" hjälpa="" till="" att="" öka="" eller="" bibehålla="" muskelglykogenkoncentrationer="" både="" före="" och="">träning (Li et al., 2018, 2017). Det är dock viktigt att hålla blodsockernivåerna lägre än 6 mol/L för att undvika komplikationer från diabetestillstånd som kan uppstå när hyperglykemi tillåts kvarstå under en viss tid. I en tidigare studie matades möss medCistanche deserticola extraktunder 3 w visade ökade blodsockernivåer vilket resulterade i förbättrade energinivåer (Cai et al., 2010). I en annan studie rapporterades extraktet av Radix Rehmannia vara ansvarigt föranti-Trötthetaktivitet på grund av det ökade glykogen som lagras i levern och minskad uppbyggnad av glukos i blodet som ett resultat av glukoskonsumtion i muskler (Liu och Liu, 2016; Tan et al., 2012).

Blodlaktat, en avgörande markör för trötthet under tung träning, används för att mäta en befintlig patologi i ett rutinmässigt stresstest (Halim et al., 2017). Mjölksyra är en produkt av glykolys på grund av anaeroba tillstånd som är den primära formen av metabolism i musklerna under träning (Fu et al., 2{{10}}10; Sun et al. ., 2014). Laktatackumulering anses vara en viktig inducerare av trötthet, och därför representerar hämningen av laktatackumulering eller minskningen av laktatnivåer en anti-trötthetseffekt (Blasiak et al., 2014). Resultaten som erhölls i den aktuella studien visade en signifikant (p < 0,05)="" minskning="" av="" laktatnivåer="" mellan="" råttgrupper="" behandlade="" med="" dadelextrakt="" och="" koffein="" jämfört="" med="" normala="" och="" normala="" trötthetsgrupper="" (tabell="" 1).="" laktatnivåerna="" var="" 10,75="" ±="" 0,90,="" 11,08="" ±="" 0,26="" och="" 12,09="" ±="" 0,761="" mmol/l="" för="" råttgrupperna="" behandlade="" med="" 500="" mg/kg="" kroppsvikt,="" koffein="" 5="" mg/kg="" kroppsvikt="" respektive="" 250="" mg/kg="" kroppsvikt="" datumextrakt.="" laktatnivåerna="" för="" normalgruppen="" och="" utmattningsgrupperna="" var="" 14,41="" ±="" 0,45="" respektive="" 16,35="" ±="" 0,18="" mmol/l.="" resultaten="" indikerade="" positiva="" effekter="" från="" dadelextraktet="" som="" orsakade="" minskningen="" av="" laktatnivåerna="" i="" råttgrupperna.="" de="" observerade="" effekterna="" kan="" tillskrivas="" råttornas="" förbättrade="" prestanda="" under="" fst.="" detta="" resultat="" kan="" i="" sin="" tur="" bero="" på="" minskningen="" av="" muskelskador="" orsakade="" av="" den="" lägre="" laktatansamlingen.="" i="" en="">

I studien hade råttor som matats med Amarkand-extrakt minskat blodlaktat och ökad uthållighet i samband med trötthet (Narkhede et al., 2016). Den tidigare rapporten överensstämmer med resultaten av denna studie, vilket indikerar den anti-trötthetsaktivitet av olika växtextrakt att vi kan minska blodlaktatnivåerna hos råttorna och därigenom förbättra djurens prestationsförmåga.

Förekomsten av höga nivåer av LDH i blodet är en indikation på överdriven muskelanvändning och är således en markör för trötthet (Halim et al., 2017). Överdriven LDH är också en indikation på nekros i celler och skada på vävnader (Li et al., 2017). Våra resultat visade att FST signifikant (p < 0,05)="" ökade="" ldh-nivåerna="" i="" blodet="" hos="" normala="" utmattningsråttor="" (588="" ±="" 13,30="" u/l),="" vilket="" var="" signifikant="" (p="">< 0,05)="" högre="" än="" för="" råttor="" som="" matades="" med="" 500="" mg/kg="" kroppsvikt="" av="" dadelextrakt="" (297="" ±="" 29,21="" u/l),="" den="" lägre="" dosen="" (316,16="" ±="" 27,58="" u/l)="" av="" dadelextrakt="" och="" koffein="" (305="" ±="" 25,91="" u/l)="" efter="" 8="" w="" behandling.="" det="" kan="" alltså="" antydas="" att="" dadelextraktet="" kunde="" öka="" energiproduktionen="" hos="" råttor="" och="" följaktligen="" minskade="" skador="" på="" råttmuskeln.="" våra="" resultat="" överensstämde="" med="" det="" som="" tidigare="" rapporterats="" av="" narkhede="" et="" al.,="" (2016).="" i="" den="" studien="" gavs="" amarkand-extrakt="" till="" wistar-råttor,="" och="" efter="" 2="" w="" var="" det="" en="" signifikant="" minskning="" av="" djurens="" ldh-nivåer="" i="" blodet.="" liknande="" resultat="" har="" också="" rapporterats="" i="" en="" annan="" studie="" där="" trötta="" råttor="" behandlade="" med="" vattenextrakt="" från="" fermenterat="" riskli="" visade="" en="" minskning="" av="" serumnivåerna="" av="" ldh="" (kim="" et="" al.,="">