Subiecte

rezumat

S-a raportat că inulina, o resursă de polizaharidă regenerabilă naturală produsă de diferite plante din natură, posedă un număr semnificativ de diverse aplicații farmaceutice și alimentare. Recent, s-au înregistrat progrese rapide în tehnologiile și platformele de mare viteză pentru analiza ARNm global, proteinelor, metaboliților și microbiotei intestinale. În această revizuire, vom descrie starea actuală de utilizare a tehnologiilor omice pentru a elucida impactul inulinei și al prebioticelor care conțin inulină asupra nivelurilor transcriptomului, proteomului, metabolomului și microbiomului intestinal. Deși multe studii din această revizuire au abordat în mod cuprinzător impactul inulinei, aceste tehnologii omice ne permit doar să înțelegem informațiile fiziologice în fiecare etapă diferită a ARNm, proteine, metabolit și microb intestinal. Credem că o abordare sinergică este vitală pentru a ilustra pe deplin frumusețea complicată din spatele influenței relativ modeste a factorilor alimentari, cum ar fi inulina asupra sănătății gazdei.

Introducere: Ce este inulina?

α-D-glucopiranozil- [α-D-fructofuranozil] (n-1) -D-fructofuranozidă sau β-glucopiranozil- [D-fructofuranozil] (n-1) -D-fructofuranozidă, cunoscută și sub numele de inulină, este o resursă de polizaharidă naturală regenerabilă produsă de diferite plante din natură cu un număr semnificativ de aplicații farmaceutice și alimentare diverse. Bulbii de plante Asteraceae îl folosesc ca mediu de stocare a substanțelor nutritive. 1 Datorită proprietăților sale nutritive excelente, utilizarea sa în produsele alimentare a crescut în ultimii ani. Este uneori folosit în locul zahărului, grăsimilor și făinii. Inulina este inclusă în anghinare din Ierusalim, cicoare (Cichorium intybus), păpădie și dalie. 2 Inulina este uneori folosită ca înlocuitor pentru grăsimi sau zahăr în industria alimentară; 3, 4, 5, 6, 7, cu toate acestea, are și aplicații farmaceutice importante, ca excipient sau stabilizator și ca injectabil pentru măsurarea clinică a funcției renale. 6, 8 În plus, inulina are efecte biologice interesante, fiind un puternic activator al căii complementului atunci când este sub formă de particule și are proprietăți anti-cancer 9, 10 și imunomodulatoare 11, 12, 13, 14 (Figura 1 ).

aplicarea

Inulină sau fibră prebiotică care conține inulină ca aliment funcțional. Inulina este o resursă naturală de polizaharidă regenerabilă produsă de diferite plante din natură. Bulbi de plante Asteraceae: anghinare și cicoare din Ierusalim (Cichorium intybus) îl folosesc ca mediu de stocare a nutrienților. Inulina este, de asemenea, inclusă în păpădie și dalie. Inulina îndeplinește cerințele alimentelor funcționale după cum urmează: face parte din alimentele obișnuite obișnuite, pentru a fi consumate cu dieta normală/normală ca componente naturale (spre deosebire de cele sintetice), uneori în concentrații mari sau prezente în alimente care în mod normal nu ar le furnizează și au efecte pozitive asupra funcțiilor țintă care pot îmbunătăți sănătatea și bunăstarea, precum și reduce riscul de boli.

Imagine la dimensiune completă

Inulina ca aliment prebiotic și funcțional.

Nutrigenomica în cercetarea alimentară și nutrițională.

În ultimii ani, s-au înregistrat progrese rapide în tehnologiile și platformele de mare viteză pentru analiza ARNm global, proteinelor, metaboliților și microbiotei intestinale. În consecință, cercetătorii actuali în știința alimentelor și nutriției au asistat la o expansiune rapidă a nutrigenomicii, cunoscută și sub numele de nutriomică, care cuprinde transcriptomică, proteomică, metabolomică și metagenomică. 23 Nutrigenomica este o disciplină în care toate liniile de informații disponibile despre genom și alte molecule biologice sunt utilizate în mod eficient pentru a dezvălui toate detaliile interacțiunilor dintre diete și corpul uman. 24, 25 În această revizuire, descriem starea actuală a abordărilor omice pentru a elucida mecanismele moleculare ale suplimentării inulinei in vivo (Figura 2 și Tabelul 1).

Aplicarea tehnologiilor omice în evaluarea funcțională a inulinei și a fibrelor prebiotice care conțin inulină. Intervenția dietetică a inulinei poate regla funcțiile fiziologice cheie, cum ar fi metabolismul lipidic și compoziția microbiotei intestinale și poate reduce riscul de cancer. Tehnologiile omice, cum ar fi transcriptomica, proteomica, metabolomica, metagenomica microbiotei intestinale și genomica microbilor intestinali au fost utilizate pentru a elucida funcționalitatea suplimentării cu inulină.

Imagine la dimensiune completă

Masă completă

Evaluarea transcriptomică a suplimentării cu inulină.

Transcriptomica este cea mai utilizată tehnologie omică, în comparație cu alte cercetări în domeniul alimentar, datorită numeroaselor merite ale tehnologiei microarray a ADN-ului, inclusiv cuprinzătoare a datelor de expresie genică, protocoale stabilite și fiabilitate și reproductibilitate ridicate. 26, 27, 28, 29 O altă abordare populară viitoare în transcriptomică este secvențierea ARN, cunoscută și sub numele de secvențierea transcriptomului întreg. 30 Comparativ cu microarrays-urile, secvențierea ARN cu acoperire suficientă captează o gamă mai largă de valori de expresie. Ca o măsură digitală (date de numărare), aceasta este scalată liniar chiar și la valori extreme, în timp ce microarrays arată doar saturația semnalelor fluorescente de tip analog. Secvențierea ARN 31 oferă, de asemenea, informații despre evenimentele de îmbinare a ARN-ului, care nu sunt ușor de detectat cu microarrays-urile standard. 32

Evaluarea proteomică a suplimentării cu inulină.

Analiza electroforetică bidimensională a proteinelor din rădăcina de cicoare a fost efectuată înainte de prima perioadă de îngheț. După digestia proteinelor cu tripsină, peptidele au fost analizate utilizând MS (desorbție cu laser matriciat/ionizare-timp de zbor/timp de zbor). Dintre cele 881 de pete proteice analizate, 714 proteine ​​au corespuns unei baze de date de acces, dintre care 619 au fost clasificate în următoarele categorii funcționale: metabolism, energie, sinteză proteică, structură celulară, pliere și stabilitate, proteoliză și răspuns la stres. Importanța răspunsului la stres abiotic a fost confirmată, deoarece 7 din cele mai intense 21 de pete proteice observate sunt cunoscute a fi implicate în aclimatizarea la rece, sugerând efectul principal al perioadei de temperatură scăzută care a precedat recoltarea de la rădăcină. 43

Evaluarea metabolică a suplimentării cu inulină.

Duan și colab. 48 a analizat în mod cuprinzător efectele aportului de HFD și de inulină asupra compozițiilor de metaboliți miocardici și testiculari utilizând spectroscopia de rezonanță magnetică nucleară. Analiza multiplă a datelor univariate este o metodă de mare viteză utilizată pentru a vizualiza și extrage în mod eficient informații despre metaboliții afectați semnificativ de o intervenție. Folosind analize multiple de date univariate, s-a raportat că HFD induce modificări metabolice la testiculele șobolanilor și miocardului care sunt implicate în β-oxidarea acizilor grași, împreună cu metabolismele colinei, aminoacizilor, purinelor și pirimidinelor, chiar înainte ca HFD să devină. semnificativ Crește greutatea corporală. Aportul de inulină a atenuat unele dintre modificările metabolice induse de HFD atât în ​​miocard (3-HB, lactat și guanozină), cât și în țesuturile testiculelor (3-HB, inozină și betaină). Aceste observații sugerează că inulina a fost implicată în modificările metabolice induse de HFD și au ilustrat că analiza multiplă a datelor univariate este o metodă alternativă de putere în analiza metabolomică.

De la Preter și colab. 49 a demonstrat că suplimentarea cu inulină modulează in vitro profilul metabolitului fecal. Probele de scaun obținute de la subiecți sănătoși au fost incubate anaerob la 37 ° C cu sau fără doze crescute de inulină și s-au evaluat modificările modelului de metabolit și ale pH-ului. Conform claselor lor chimice, au fost identificați și clasificați în total 107 compuși organici volatili diferiți. Concentrațiile de esteri, acizi și unele aldehide au crescut semnificativ odată cu creșterea dozelor de inulină. În contrast, doza de inulină a inhibat în mod dependent formarea de compuși S. În plus, generarea altor metaboliți ai proteinei de fermentație, cum ar fi compușii fenolici, a fost inhibată în prezența inulinei.

Evaluarea microbiomului intestinal al suplimentării cu inulină printr-o abordare metagenomică

Într-un studiu nou realizat de Everard și colab., Pentru a investiga țintele implicate în răspunsul gazdei în timpul obezității la șoarecii tratați cu oligofructoză, șoarecii C57BL/6J în vârstă de 10 săptămâni au fost hrăniți cu CT, un CT suplimentat cu oligofructoză (0,3 g pe șoarece pe zi) adăugat în apă de la robinet (TC) -Pre), un HFD (60% grăsimi și 20% carbohidrați (kcal la 100 g) sau un HFD suplimentat cu oligofructoză (0,3 g pe șoarece pe zi) adăugat în apă de la robinet (HFD -Pre) timp de 8 săptămâni. Secvențierea metagenomică a relevat că HFD și tratamentul prebiotic au modificat semnificativ microbiomul intestinal la diferite niveluri taxonomice. Au fost observate profiluri diferite pentru HFD, grupuri Pre., HFD-Pre și CT din analize funcționale bazate pe apariția grupurilor a grupelor ortologice proteice.În cele din urmă, modulațiile din microbiota intestinală induse de intervenția prebiotică au contracarat inflamația. n induse de HFD și tulburări metabolice conexe 38 .

Evaluarea genomică a impactului suplimentării cu inulină asupra microbilor intestinali

În această revizuire, am evidențiat mai multe studii care au analizat impactul suplimentării cu inulină folosind diverse tehnologii omice, cum ar fi transcriptomica, proteomica, metabolomica și metagenomica. Tehnologiile genomice, de exemplu reacția în lanț a polimerazei cantitative, 58 hibridizarea fluorescentă in situ 59 și hibridizarea in situ cu sonde de țintire a ARNr 16S, 60 sunt, de asemenea, unele dintre tehnologiile omice populare care au fost utilizate în interpretarea intervenției inulinei. O altă abordare genomică include aplicarea secvențierii bibliotecii clonelor genei ARNr 16S folosind un secvențiator capilar. 61

Efecte adverse ale dozelor mari de inulină.

Concluzii