Предмети
Резюме
Як повідомляється, інулін, відновлюваний природний полісахаридний ресурс, що виробляється різними рослинами в природі, має значну кількість різноманітних фармацевтичних та харчових продуктів. Останнім часом спостерігається швидкий прогрес у високопродуктивних технологіях та платформах для аналізу глобальної мРНК, білків, метаболітів та мікробіоти кишечника. У цьому огляді ми опишемо сучасний стан використання омічних технологій для з’ясування впливу інуліну та інулінвмісних пребіотиків на рівні транскриптома, протеома, метаболома та мікробіома кишечника. Хоча багато досліджень у цьому огляді всебічно розглядали вплив інуліну, ці омічні технології дозволяють нам зрозуміти лише фізіологічну інформацію на кожній різній стадії мРНК, білка, метаболіту та мікроба кишечника. Ми вважаємо, що синергетичний підхід є життєво важливим, щоб повністю проілюструвати хитромудру красу порівняно помірного впливу таких дієтичних факторів, як інулін, на здоров'я господаря.
Вступ: Що таке інулін?
α-D-глюкопіранозил- [α-D-фруктофуранозил] (n-1) -D-фруктофуранозид або β-глюкопіранозил- [D-фруктофуранозил] (n-1) -D-фруктофуранозид, також більш відомий як інулін, є поновлюваний природний полісахаридний ресурс, що виробляється різними рослинами в природі із значною кількістю різноманітних фармацевтичних та харчових продуктів. Цибулини рослин Asteraceae використовують його як середовище для зберігання поживних речовин. 1 Завдяки чудовим поживним властивостям, його використання в харчових продуктах зросло за останні роки. Іноді його використовують замість цукру, жиру та борошна. Інулін входить до складу топінамбуру, цикорію (Cichorium intybus), кульбаби та жоржин. 2 Інулін іноді використовується як замінник жиру або цукру в харчовій промисловості; 3, 4, 5, 6, 7, однак він також має важливе фармацевтичне застосування, як допоміжну речовину або стабілізатор та як ін'єкційний препарат для клінічного вимірювання функції нирок. 6, 8 Крім того, інулін має цікаві біологічні ефекти, будучи потужним активатором шляху комплементу, коли він знаходиться у формі частинок і має протиракові 9, 10 та імуномодулюючі властивості 11, 12, 13, 14 (Рисунок 1 ).
Інулін або пребіотична клітковина, яка містить інулін як функціональну їжу. Інулін - природний відновлюваний полісахаридний ресурс, що виробляється різними рослинами в природі. Цибулини рослин Asteraceae: Топінамбур і цикорій (Cichorium intybus) використовують його як середовище для зберігання поживних речовин. Інулін також входить до складу кульбаби та жоржин. Інулін відповідає вимогам до функціональних продуктів харчування таким чином: він є частиною звичайних повсякденних продуктів, які слід вживати разом зі звичайним/нормальним харчуванням як натуральні компоненти (на відміну від синтетичних), іноді у високій або присутній концентрації в продуктах, які зазвичай не поставляти їх та мати позитивний вплив на цільові функції, які можуть покращити здоров’я та самопочуття, а також зменшити ризик захворювання.
Повнорозмірне зображення
Інулін як пребіотик та функціональна їжа.
Нутрігеноміка в харчових та харчових дослідженнях.
В останні роки спостерігається швидкий прогрес у високопродуктивних технологіях та платформах для аналізу глобальної мРНК, білків, метаболітів та мікробіоти кишечника. Як наслідок, сучасні дослідники науки про харчові продукти та харчові продукти стали свідками швидкого розширення нутрігеноміки, також відомої як нутріоміка, що включає транскриптоміку, протеоміку, метаболоміку та метагеноміку. 23 Нутрігеноміка - це дисципліна, в якій усі наявні рядки інформації про геном та інші біологічні молекули ефективно використовуються для розкриття всіх деталей взаємодії між дієтами та організмом людини. 24, 25 У цьому огляді ми описуємо сучасний стан омічних підходів до з'ясування молекулярних механізмів добавок інуліну in vivo (рисунок 2 та таблиця 1).
Застосування омічних технологій у функціональній оцінці інуліну та пребіотичних волокон, що містять інулін. Дієтичне втручання інуліну може регулювати ключові фізіологічні функції, такі як метаболізм ліпідів та склад мікробіоти кишечника, і може зменшити ризик раку. Технології Omics, такі як транскриптоміка, протеоміка, метаболоміка, метагеноміка кишкової мікробіоти та геноміка кишкових мікробів, використовуються для з'ясування функціональності добавок інуліну.
Повнорозмірне зображення
Повний розмір таблиці
Транскриптомічна оцінка добавок інуліну.
Транскриптоміка є найбільш широко застосовуваною омічною технологією, порівняно з іншими дослідженнями харчових продуктів, завдяки багатьом перевагам технології мікрочипів ДНК, включаючи всебічність даних про експресію генів, встановлені протоколи та високу надійність та відтворюваність даних. 26, 27, 28, 29 Ще одним найближчим популярним підходом у транскриптоміці є секвенування РНК, також відоме як секвенування цілих транскриптомів. 30 Порівняно з мікрочипами, послідовність РНК з достатнім покриттям охоплює ширший діапазон значень експресії. Як цифрова міра (дані підрахунку) вона масштабується лінійно навіть при екстремальних значеннях, тоді як мікрочипи демонструють лише насиченість флуоресцентних сигналів аналогового типу. 31 РНК-секвенування також надає інформацію про події сплайсингу РНК, які нелегко виявити за допомогою стандартних мікрочипів. 32
Протеомічна оцінка добавок інуліну.
Двовимірний електрофоретичний аналіз білків коренів цикорію проводили до першого періоду заморожування. Після перетравлення білків трипсином пептиди аналізували за допомогою МС (лазерна десорбція за допомогою матриці/час іонізації польоту/час польоту). З 881 аналізованих білкових плям 714 білків відповідали базі даних доступу, 619 з яких були класифіковані за такими функціональними категоріями: обмін речовин, енергія, синтез білка, клітинна структура, згортання та стабільність, протеоліз та реакція на стрес. Важливість реакції на абіотичний стрес була підтверджена, оскільки відомо, що 7 з 21 найбільш інтенсивного білкового плями беруть участь у холодній акліматизації, що свідчить про основний ефект періоду низької температури, що передував збору врожаю від кореня. 43
Метаболічна оцінка добавок інуліну.
Дуан та ін. 48 всебічно проаналізовано вплив HFD та споживання інуліну на композиції метаболітів міокарда та яєчок за допомогою спектроскопії ядерно-магнітного резонансу. Багаторазовий одновимірний аналіз даних - це високопродуктивний метод, що використовується для ефективної візуалізації та вилучення інформації про метаболіти, на які істотно впливає втручання. Використовуючи багаторазовий однофакторний аналіз даних, повідомлялося, що HFD викликає метаболічні зміни в яєчках та міокарді щурів, які беруть участь у β-окисленні жирних кислот, разом з метаболізмом холіну, амінокислот, пуринів та піримідинів, ще до того, як HFD став істотно Збільшує масу тіла. Прийом інуліну послаблював деякі метаболічні зміни, спричинені HFD, як у міокарді (3-HB, лактат, і гуанозин), так і в тканинах яєчок (3-HB, інозин та бетаїн). Ці спостереження дозволяють припустити, що інулін брав участь у індукованих ВЧР метаболічних змінах, і продемонстрували, що багаторазовий аналіз одноваріантних даних є альтернативним методом енергетичного аналізу.
Від Претера та ін. 49 продемонстрували, що добавки інуліну модулюють профіль метаболіту фекалій in vitro. Зразки стільця, отримані від здорових суб'єктів, інкубували анаеробно при 37 ° C із збільшенням дози інуліну або без нього, а також оцінювали зміну структури метаболітів та рН. Відповідно до їх хімічних класів було виявлено та класифіковано 107 різних летких органічних сполук. Концентрації складних ефірів, кислот та деяких альдегідів значно зростали із збільшенням доз інуліну. На відміну від цього, інулін залежно від дози пригнічував утворення S-сполук. Крім того, у присутності інуліну пригнічувалось утворення інших метаболітів ферментаційного білка, таких як фенольні сполуки.
Оцінка мікробіому кишечника з добавкою інуліну за допомогою метагеномічного підходу
У новому дослідженні Everard та співавт., Щоб дослідити цілі, що беруть участь у відповіді господаря під час ожиріння у мишей, оброблених олігофруктозою, 10-тижневих мишей C57BL/6J годували КТ, КТ, доповнену олігофруктозою (0,3 г на мишу на добу), додану в водопровідну воду (TC) -Pre), HFD (60% жиру і 20% вуглеводів (ккал на 100 г) або HFD з добавкою олігофруктози (0,3 г на мишу на день), додану в водопровідну воду (HFD -Пре) протягом 8 тижнів. Метагеномічне секвенування показало, що лікування ВГЧ та пребіотиками суттєво змінило мікробіом кишечника на різних таксономічних рівнях. Різні профілі спостерігали для ВЧР, попередніх груп, HFD-Pre та КТ на основі функціональних аналізів, заснованих на появі груп нарешті, модуляція мікробіоти кишечника, індукована пребіотичним втручанням, протидіяла запаленню. n, індукований HFD та пов'язаними з цим порушеннями обміну речовин 38 .
Геномна оцінка впливу добавок інуліну на мікроби кишечника
У цьому огляді ми виділили кілька досліджень, які аналізували вплив добавок інуліну за допомогою різних омічних технологій, таких як транскриптоміка, протеоміка, метаболоміка та метагеноміка. Геномні технології, наприклад кількісна полімеразна ланцюгова реакція, 58 флуоресцентна гібридизація in situ 59 та гібридизація in situ з зондами, націленими на 16S рРНК, 60 також є одними з найпопулярніших омічних технологій, які використовувались при інтерпретації втручання в інулін. Інший геномний підхід включає застосування секвенування бібліотеки клонів гена 16S рРНК за допомогою капілярного секвенсора. 61