Badania nad wpływem fitoestrogenów sojowych na regulację endogennej syntezy choliny i gromadzenia lipidów w wątrobie
Type
Project
Date Issued
2019
Author
Ewelina Żuk
Discipline
food and nutrition technology
Abstract (PL)
1. Cele projektu badawczego / Hipoteza badawcza
Gromadzenie się tłuszczu w wątrobie (stłuszczenie wątroby) dotyczy coraz większej liczby osób na całym
świecie. Liczne badania wykazały, że izoflawony pochodzące np. z soi chronią przed tym zaburzeniem, jednak
mechanizmy tego działania nie zostały w pełni opisane. Stłuszczenie wątroby może być spowodowane
różnymi czynnikami. Wśród nich można wymienić np. zaburzenia metabolizmu grup jednowęglowych, na
który to składają się wzajemnie powiązane ze sobą szlaki przemian metioniny, folianów i choliny. Niedobór
choliny, a konkretnie fosfatydylocholiny, upośledza eksport lipidów z wątroby. Cholina jest składnikiem
odżywczym, który może być dostarczany wraz z pożywieniem (głównie pochodzenia zwierzęcego), ale może
być także syntetyzowana w wątrobie przez enzym zwany metylotransferazą fosfatydyloetanoloaminy (PEMT).
Tempo syntezy fosfatydylocholiny zależy od poziomu ekspresji genu PEMT, który natomiast zależny jest od
stężenia estrogenów. Izoflawony sojowe, do których należą przede wszystkim genisteina i daidzeina, wykazują
strukturalne podobieństwo do estrogenów syntetyzowanych w organizmie człowieka i z tego powodu mogą
wykazywać podobne działanie. Postawiliśmy więc hipotezę, że izoflawony sojowe mogą stymulować eksport
lipidów z wątroby, ponieważ mogą regulować ekspresję genu PEMT lub wpływać na aktywność innych
genów, a mianowicie AR, FAS, PPARG i SREBP1C, które to regulują syntezę i metabolizm lipidów w
organizmie. Głównym celem badania jest przetestowanie wpływu izoflawonów sojowych na akumulację
lipidów w wątrobie. Szczegółowe cele badania obejmują:
1. Ocenę, czy genisteina, daidzeina lub ekstrakt izoflawonów sojowych może aktywować transkrypcję genu
PEMT lub innych genów zaangażowanych w proces akumulacji tłuszczu (AR, FAS, PPARG i SREBP1C)
w pierwotnych hepatocytach szczura.
2. Zbadanie, czy dodatek genisteiny, daidzeiny lub ekstraktu izoflawonów sojowych do standardowej diety
szczurów może wpływać na syntezę choliny w wątrobie poprzez aktywację genu PEMT.
3. Określenie, czy dodatek genisteiny, daidzeiny lub ekstraktu izoflawonów sojowych do standardowej diety
szczurów może wpłynąć na gromadzenie się lipidów w wątrobie poprzez aktywację genu PEMT, ale także AR,
FAS, PPARG i SREBP1C.
2. Metodologia projektu badawczego
W celu przeanalizowania mechanizmów działania izoflawonów sojowych, zaplanowano przeprowadzenie
eksperymentu in vitro z użyciem pierwotnych hepatocytów szczura (Sprague-Dawley, samiec). Do hodowli
komórkowych dodane zostaną genisteina, daidzeina oraz ekstrakt izoflawonów sojowych. Ekspresja genów
PEMT, AR, FAS, PPARG i SREBP1C, jak również stężenia fosfatydylocholiny będą mierzone przed i po
dodaniu fitoestrogenów. Aby poznać działanie izoflawonów w organizmie, przeprowadzone zostanie
doświadczenie na modelu zwierzęcym. Osiemdziesiąt 8-tygodniowych samców szczurów Wistar będzie
karmionych dietą z niedoborem choliny lub dietą kontrolną przez 4 okres tygodni. Następnie każda grupa
zostanie podzielona na 4 podgrupy: 1) kontynuująca spożycie tej samej diety, 2) karmiona dietą z dodatkiem
genisteiny, 3) karmiona dietą z dodatkiem daidzeiny, 4) karmiona dietą z dodatkiem ekstraktu izoflawonów
sojowych. Ten etap doświadczenia potrwa 8 tygodni. Poniższe analizy pozwolą nam określić, w jaki sposób
izoflawony wpływają na syntezę endogennej fosfatydylocholiny oraz na gromadzenie się lipidów
w wątrobie:
• pomiary poziomów transkrypcji genów PEMT, AR, FAS, PPARG i SREBP1C,
• w celu określenia statusu metabolicznego zwierząt zostaną zmierzone następujące parametry
biochemiczne: glukoza na czczo, cholesterol całkowity, cholesterol HDL i LDL, triglicerydy, stężenie
fosfatydylocholiny w wątrobie i osoczu oraz stężenie VLDL we krwi (ELISA)
Gromadzenie się tłuszczu w wątrobie (stłuszczenie wątroby) dotyczy coraz większej liczby osób na całym
świecie. Liczne badania wykazały, że izoflawony pochodzące np. z soi chronią przed tym zaburzeniem, jednak
mechanizmy tego działania nie zostały w pełni opisane. Stłuszczenie wątroby może być spowodowane
różnymi czynnikami. Wśród nich można wymienić np. zaburzenia metabolizmu grup jednowęglowych, na
który to składają się wzajemnie powiązane ze sobą szlaki przemian metioniny, folianów i choliny. Niedobór
choliny, a konkretnie fosfatydylocholiny, upośledza eksport lipidów z wątroby. Cholina jest składnikiem
odżywczym, który może być dostarczany wraz z pożywieniem (głównie pochodzenia zwierzęcego), ale może
być także syntetyzowana w wątrobie przez enzym zwany metylotransferazą fosfatydyloetanoloaminy (PEMT).
Tempo syntezy fosfatydylocholiny zależy od poziomu ekspresji genu PEMT, który natomiast zależny jest od
stężenia estrogenów. Izoflawony sojowe, do których należą przede wszystkim genisteina i daidzeina, wykazują
strukturalne podobieństwo do estrogenów syntetyzowanych w organizmie człowieka i z tego powodu mogą
wykazywać podobne działanie. Postawiliśmy więc hipotezę, że izoflawony sojowe mogą stymulować eksport
lipidów z wątroby, ponieważ mogą regulować ekspresję genu PEMT lub wpływać na aktywność innych
genów, a mianowicie AR, FAS, PPARG i SREBP1C, które to regulują syntezę i metabolizm lipidów w
organizmie. Głównym celem badania jest przetestowanie wpływu izoflawonów sojowych na akumulację
lipidów w wątrobie. Szczegółowe cele badania obejmują:
1. Ocenę, czy genisteina, daidzeina lub ekstrakt izoflawonów sojowych może aktywować transkrypcję genu
PEMT lub innych genów zaangażowanych w proces akumulacji tłuszczu (AR, FAS, PPARG i SREBP1C)
w pierwotnych hepatocytach szczura.
2. Zbadanie, czy dodatek genisteiny, daidzeiny lub ekstraktu izoflawonów sojowych do standardowej diety
szczurów może wpływać na syntezę choliny w wątrobie poprzez aktywację genu PEMT.
3. Określenie, czy dodatek genisteiny, daidzeiny lub ekstraktu izoflawonów sojowych do standardowej diety
szczurów może wpłynąć na gromadzenie się lipidów w wątrobie poprzez aktywację genu PEMT, ale także AR,
FAS, PPARG i SREBP1C.
2. Metodologia projektu badawczego
W celu przeanalizowania mechanizmów działania izoflawonów sojowych, zaplanowano przeprowadzenie
eksperymentu in vitro z użyciem pierwotnych hepatocytów szczura (Sprague-Dawley, samiec). Do hodowli
komórkowych dodane zostaną genisteina, daidzeina oraz ekstrakt izoflawonów sojowych. Ekspresja genów
PEMT, AR, FAS, PPARG i SREBP1C, jak również stężenia fosfatydylocholiny będą mierzone przed i po
dodaniu fitoestrogenów. Aby poznać działanie izoflawonów w organizmie, przeprowadzone zostanie
doświadczenie na modelu zwierzęcym. Osiemdziesiąt 8-tygodniowych samców szczurów Wistar będzie
karmionych dietą z niedoborem choliny lub dietą kontrolną przez 4 okres tygodni. Następnie każda grupa
zostanie podzielona na 4 podgrupy: 1) kontynuująca spożycie tej samej diety, 2) karmiona dietą z dodatkiem
genisteiny, 3) karmiona dietą z dodatkiem daidzeiny, 4) karmiona dietą z dodatkiem ekstraktu izoflawonów
sojowych. Ten etap doświadczenia potrwa 8 tygodni. Poniższe analizy pozwolą nam określić, w jaki sposób
izoflawony wpływają na syntezę endogennej fosfatydylocholiny oraz na gromadzenie się lipidów
w wątrobie:
• pomiary poziomów transkrypcji genów PEMT, AR, FAS, PPARG i SREBP1C,
• w celu określenia statusu metabolicznego zwierząt zostaną zmierzone następujące parametry
biochemiczne: glukoza na czczo, cholesterol całkowity, cholesterol HDL i LDL, triglicerydy, stężenie
fosfatydylocholiny w wątrobie i osoczu oraz stężenie VLDL we krwi (ELISA)
zostanie również
oznaczona zawartość tłuszczu w próbkach kału (system Soxtec),
• badanie histologiczne wycinków wątroby.
3. Oczekiwany wpływ projektu badawczego na rozwój nauki
Ponieważ spożycie soi oraz produktów sojowych stale rośnie, prowadzenie badań dotyczących ich wpływu na
organizm człowieka jest w pełni uzasadnione. Poprzednie badania wykazały, że spożycie soi może chronić
przed stłuszczeniem wątroby, jednak mechanizmy tego działania nie zostały dotąd poznane. Koncepcje
zaproponowane w tym projekcie nie były testowane nigdy wcześniej. Wyniki tego badania mogą więc
zwiększyć podstawową wiedzę na temat metabolizmu, w szczególności na temat regulacji syntezy choliny
oraz metabolizmu lipidów w wątrobie. Ze względu na odnotowywane zwiększenie spożycia produktów
sojowych oraz suplementów na bazie soi, ale także rosnącą częstość występowania stłuszczenia wątroby,
wyniki niniejszego badania mogą mieć też duże znaczenie praktyczne.
oznaczona zawartość tłuszczu w próbkach kału (system Soxtec),
• badanie histologiczne wycinków wątroby.
3. Oczekiwany wpływ projektu badawczego na rozwój nauki
Ponieważ spożycie soi oraz produktów sojowych stale rośnie, prowadzenie badań dotyczących ich wpływu na
organizm człowieka jest w pełni uzasadnione. Poprzednie badania wykazały, że spożycie soi może chronić
przed stłuszczeniem wątroby, jednak mechanizmy tego działania nie zostały dotąd poznane. Koncepcje
zaproponowane w tym projekcie nie były testowane nigdy wcześniej. Wyniki tego badania mogą więc
zwiększyć podstawową wiedzę na temat metabolizmu, w szczególności na temat regulacji syntezy choliny
oraz metabolizmu lipidów w wątrobie. Ze względu na odnotowywane zwiększenie spożycia produktów
sojowych oraz suplementów na bazie soi, ale także rosnącą częstość występowania stłuszczenia wątroby,
wyniki niniejszego badania mogą mieć też duże znaczenie praktyczne.