Moderni prehrambeni vzorci, z velikim odstotkom nasičenih maščob in malim odstotkom
zelenjave in sadja postajajo glavni krivec za rast odstotka metabolnih bolezni prebivalstva
razvitih držav. Zahodnjaška dieta, značilna predvsem za razvite države zahodnega sveta
je eden glavnih razlogov za hitro rast odstotka prebivalstva s prekomerno težo in odstotka
metabolnih bolezni, asociiranih s prekomerno težo. Hiter preskok iz vnosa neprocesiranih
“surovih” izdelkov, značilen za tradicionalne diete, na vnos zelo procesiranih izdelkov,
značilen za moderne diete, človeškemu organizmu ni dal zadosti časa za evolucijske
prilagoditve, ki bi omogočile nujne spremembe metabolizma in komenzalnih bakterij v
človeškem metabolizmu [1][2][3].
Ena od bolezni, ki je v zadnjih letih doživela veliko rast je diabetes tipa II. Ta metabolna
bolezen, ki je značilna za ljudi s prekomerno težo, se ponavadi pojavi v odraslih letih kot
odziv na kronično prevelik vnos kalorij, ki povzroči nepravilno delovanje b-celic trebušne
slinavke. Te celice so zaradi velikega vnosa hrane primorane stalno izražati inzulin, kar
vodi do inzulinske rezistence. Ta inzulinska rezistenca b-celice prisili v še večje izražanje
inzulina in s tem inzulinsko rezistenco sčasoma še poveča, dokler ta ne vodi do
preobremenjenosti teh celic in njihovega propada. S propadom teh celic telo več ne more
vzdrževati glukozne homeostaze v telesu, kar vodi do metabolnih komplikacij, ki se
izražajo kot diabetes tipa II. Glede na to, da se diabetes tipa II izraža v veliki meri pri
ljudeh s prekomerno težo, za katere je značilno prenajedanje in velik vnos sladkorja ter
maščob, se današnje raziskave osredotočajo na to kako dieta posameznika in prevelik
odstotek maščobnega tkiva, ki ga ta dieta povzroča vpliva na razvoj te bolezni [4][5][6].
Maščobno tkivo se v ljudeh deli na rjavo maščobno tkivo in belo maščobno tkivo, pri
čemer belo maščobno tkivo v odraslih osebkih predstavlja veliko večino celotnega
maščobnega tkiva v telesu. Belo maščobno tkivo, ki ohranja možnost raztezanja skozi
celotno življensko obdobje je tako postalo glavna tarča raziskav [7][8][9][10]. Pretekle
raziskave so pokazale, da je belo maščobno tkivo povezano z metabolnimi težavami, saj
se ob prevelikem raztezanju, ki se pojavi ob kronično prevelikem vnosu kalorij, začne
nabirati v nemaščobnih tkivih kot so jetra in mišice. To nabiranje maščob v nemaščobnih
tkivih povzroča stres in nedelovanje tkiv, ki pripomorejo pri razvoju kardiovaskularnih
bolezni, raka in drugih metabolnih bolezni, kot je diabetes tipa II. Razvoj teh bolezni pri
ljudeh s prekomerno težo je tako pripomogel pri snovanju teorije o lipotoksičnosti, ki
temelji na tem, da lipidi toksično vplivajo na inzulinsko signalizacijo in s tem povzročajo
inzulinsko rezistenco pri bolnikih z diabetesom tipa II [11][12][13][14][15].
Lipotoksičnost je karakterizirana kot metabolna nepravilnost opažena pri daljši
izpostavljenosti visokim koncentracijam prostih maščobnih kislin v telesu, ki pripomore
k razvoju metabolnih bolezni in vnetja. Preveliko nabiranje maščobnih kislin v plazmi in
prevelika aktivacija lipidnih signalnih poti povzroča celično nedelovanje in s tem
inzulinsko rezistenco, mitohondrijsko fragmentacijo in oksidativno neravnotežje, ki se
ponavadi prevesi v celično smrt. Glede na to, da je palmitinska kislina maščobna kislina
z največjo koncentracijo v našem telesu je ta nasičena maščobna kislina najbolj verjeten
krivec za lipotoksičnost. Kljub temu, da mehanizem lipotoksičnosti še vedno ni bil
popolnoma definiran lahko z gotovostjo trdimo, da je zmanjšanje vnosa maščob ena od
najbolj učinkovitih poti za preprečevanje asociiranih bolezni [16][17][18].
Za potencial spremembe diete in s tem vplivanje na celične procese ključne za
preprečevanje diabetesa tipa II in drugih bolezni je bila pomembna predvsem povezava
med enteričnim živčnim sistemom in metabolnimi boleznimi. Veliko diabetikov doživlja
spremembe v gastrointestinalni gibljivosti, ponovljivost driske in tudi zaprtje, kar je
znanstvenike vodilo do raziskovanja povezave med diabetesom in enteričnim živčnim
sistemom, ki te spremembe v gastrointestinalnem traktu povzroča. Dokazali so, da
enterični živčni sistem oživčuje tudi druge organe prebavil, kot je trebušna slinavka in s
tem vpliva na aktivnost teh organov. Ta dokaz je glavna povezava med patološkimi
težavami in diabetesom tipa II, ki predlaga, da sprememba diete lahko vpliva na
spremembo delovanja drugih organov in s tem možnost zdravljenja bolezni kot je diabetes
tipa II [24, 25, 26].
Trenutne raziskave so pokazale, da je ena od mogočih terapij za preprečevanje teh bolezni
dolgoročna intervencija s hrano, bogato s fitokemikalijami. To so spojine, ki so pogoste
v rastlinah in so zaradi njihovih antioksidativnih značilnosti postale tema raziskav. Ena
od najbolj razširjenih fitokemikalij v človeški prehrani je izoflavon daidzein. Glede na
njegovo strukturno podobnost naravnemu hormonu 17b-estradiolu ga lahko kvalificiramo
kot fitoestrogen. Ta molekula se v človeškem telesu pretvori v molekulo imenovano Sekvol,
ki ima večjo afiniteto do vezave na estrogenski receptor kot daidzein in predstavlja
velik potencial za daidzein kot dodatek hrani za zmanjšanje metabolnih zapletov. Prav
tako so nekatere študije pokazale, da prehrana bogata z daidzeinom v miših povzroča
povečano koncentracijo protivnetnih maščobnih kislin, ki bi lahko zmanjšale vnetje
povzročeno s strani drugih nasičenih maščobnih kislin [19][20][21][22][23].
Anitoksidativne značilnosti fitokemikalij naj bi bile pomembne predvsem v mitohondriju,
kjer je homeostaza reaktivnih kisikovih zvrsti najbolj pomembna. Ta homeostaza je pri
povečani koncentraciji nasičenih maščobnih kislin porušena in povzroča prej omenjene
fragmentacije mitohondrija, s tem komplikacije v delovanju celic in celično smrt. Ena od
predlaganih terapij bi bila, da bi s povečanim vnosom antioksidativnih spojin, kot je
daidzein, zmanjšali koncentracijo reaktivnih spojin v mitohondriju, povzročeno s strani
prevelike koncentracije citotoksične palmitinske kisline in drugih nasičenih maščobnih
kislin [28][29][30][31].
Naša raziskava se je osredotočala na to kako povečan vnos daidzeina ob konstantni
izpostavljenosti palmitinski kislini vpliva na izražanje gena za mitohondrijski
transkripcijski faktor A (TFAM). Ta raziskava temelji na študijah, ki so pokazale
potencial dodajanja antioksidativnih fitokemikalij v dieti za protiutež palmitinski kislini,
ki s svojo cititoksičnostjo povzroča oksidativen stres v mitohondrijih [30]. Naša hipoteza
je bila, da bo z naraščajočo koncentracijo daidzeina v celični kulturi naraslo tudi izražanje
TFAM gena, kar bo imelo antioksidanten učinek na oksidativno škodo povzročeno s
palmitinsko kislino. Daidzein bo tako poskrbel za zmanjšanje koncentracije reaktivnih
kisikovih zvrsti in s tem omogočil ponovno vzpostavitev homeostaze teh zvrsti v
mitohondriju.
SH-SY5Y celice so bile uporabljene kot model človeške nevronske celice, zaradi njihove
konstantne proliferacije in dobrih zmožnosti oponašanja človeške celice [27]. Celice smo
gojili v pogojih s palmitinsko kislino in različnimi koncentracijami daidzeina. Za
negativno kontrolo smo celice gojili brez palmitinske kisline, za pozitivno kontrolo pa
smo uporabili quercetin. Quercetin je izoflavon, ki je v preteklih raziskavah ob istih
pogojih pokazal veliko povečanje izražanja preiskovanega gena. Antioksidativne
lastnosti smo določali s spremljanjem izražanja gena TFAM, pri čemer smo za referenčni
gen uporabili B2M gen, katerega izražanje se ob naših pogojih ne bi smelo spremeniti.
Eksperiment smo ponovili dvakrat, da smo lahko na rezultatih izvedli statistično analizo.
Naši rezultati so sprva pokazali nekaj variacije v izražanju genov glede na različne
koncentracije daidzeina, vendar je bila standardna deviacija med eksperimentalnimi
ponovitvami prevelika. Zaradi visoke standardne deviacije, ki je v ekstremnem primeru
znašala kar 0,59 oziroma 59 % smo opravili še statistični T-test.
P-vrednost za statistično značilne razlike je pri tem znašala 0,05, oziroma 5 %. Vse naše
p-vrednosti so bile višje od 0,05 iz česa lahko zaključimo, da nismo dobili niti enega
statistično značilnega rezultata. Z nadaljnjo statistično analizo smo ugotovili, da bi z našo
standardno deviacijo dobili statistično značilne rezultate, če bi eksperiment ponovili 10-
krat.
Ti rezultati nam povedo, da moramo za kakršnekoli zaključke o vplivu daidzeina na
citotoksičnost palmitinske kisline eksperiment ali ponoviti ali pa optimizirati in s tem
zmanjšati standardno deviacijo. Glede na to, da en eksperiment vzame veliko časa
predlagamo zmanjšanje standardne deviacije z optimizacijo eksperimenta. Eden od
možnih pristopov bi bil štetje celic pred vsakim poskusom in s tem zagotovitev, da je
število celic konstantno.
Z našim eksperimentom smo s spremljanjem izražanja gena uspeli določiti število
eksperimentov potrebnih za pridobitev statistično značilnih rezultatov o citozaščiti
izoflavona daidzeina na citotoksičnost inducirano s palmitinsko kislino, pri opaženi
standardni deviaciji. Naša raziskava je lahko uporabljena kot pilotna raziskava za
prihodnje raziskave z optimiziranim eksperimentalnim postopkom in večjim številom
eksperimentalnih ponovitev.
|
