Субекти
Обобщение
Съобщава се, че инулинът, възобновяем природен полизахариден ресурс, произведен от различни растения в природата, притежава значителен брой разнообразни фармацевтични и хранителни приложения. Напоследък има бърз напредък във високопроизводителните технологии и платформи за анализ на глобална иРНК, протеини, метаболити и чревна микробиота. В този преглед ще опишем текущото състояние на използване на омични технологии за изясняване на въздействието на инулин и инулин-съдържащи пребиотици върху нивата на транскриптома, протеома, метаболома и чревния микробиом. Въпреки че много изследвания в този преглед са разгледали изчерпателно въздействието на инулина, тези омически технологии ни позволяват да разберем само физиологичната информация на всеки различен етап от иРНК, протеини, метаболит и чревен микроб. Ние вярваме, че синергичният подход е жизненоважен, за да се илюстрира изцяло сложната красота зад относително скромното влияние на хранителните фактори като инулина върху здравето на гостоприемника.
Въведение: Какво е инулин?
α-D-глюкопиранозил- [α-D-фруктофуранозил] (n-1) -D-фруктофуранозид или β-глюкопиранозил- [D-фруктофуранозил] (n-1) -D-фруктофуранозид, също по-известен като инулин, е възобновяем природен полизахариден ресурс, произведен от различни растения в природата със значителен брой разнообразни фармацевтични и хранителни приложения. Луковиците на Asteraceae го използват като среда за съхранение на хранителни вещества. 1 Поради отличните си хранителни свойства, употребата му в хранителни продукти се увеличи през последните години. Понякога се използва вместо захар, мазнини и брашно. Инулинът е включен в артишок от Йерусалим, цикория (Cichorium intybus), глухарче и далия. 2 Инулинът понякога се използва като заместител на мазнините или захарта в хранителната промишленост; 3, 4, 5, 6, 7, но също така има важни фармацевтични приложения, като помощно вещество или стабилизатор и като инжекционно средство за клинично измерване на бъбречната функция. 6, 8 В допълнение, инулинът има интересни биологични ефекти, тъй като е мощен активатор на пътя на комплемента, когато е под формата на частици и има противоракови 9, 10 и имуномодулиращи свойства 11, 12, 13, 14 (Фигура 1 ).
Инулин или пребиотични фибри, които съдържат инулин като функционална храна. Инулинът е естествен възобновяем полизахариден ресурс, произведен от различни растения в природата. Луковици от Asteraceae: Топинамбур и цикория (Cichorium intybus) го използват като среда за съхранение на хранителни вещества. Инулинът също е включен в глухарчето и далията. Инулинът отговаря на изискванията на функционалните храни, както следва: той е част от конвенционалните ежедневни храни, които се консумират с нормалната/нормална диета като естествени компоненти (за разлика от синтетичните), понякога във високи или настоящи концентрации в храни, които обикновено не доставяйте ги и има положителен ефект върху целевите функции, които могат да подобрят здравето и благосъстоянието, както и да намалят риска от заболяване.
Изображение в пълен размер
Инулинът като пребиотична и функционална храна.
Нутригеномика в хранителните и хранителни изследвания.
През последните години се наблюдава бърз напредък във високопроизводителните технологии и платформи за анализ на глобалната иРНК, протеини, метаболити и чревна микробиота. В резултат на това настоящите изследователи в областта на храните и храненето са свидетели на бързо разрастване на нутригеномиката, известна още като нутриомика, включваща транскриптомика, протеомика, метаболомика и метагеномика. 23 Нутригеномиката е дисциплина, при която всички налични редове информация за генома и други биологични молекули се използват ефективно, за да разкрият всички подробности за взаимодействията между диетите и човешкото тяло. 24, 25 В този преглед описваме текущото състояние на омическите подходи за изясняване на молекулярните механизми на добавяне на инулин in vivo (Фигура 2 и Таблица 1).
Приложение на технологиите omics при функционална оценка на инулин и пребиотични влакна, съдържащи инулин. Диетичната интервенция с инулин може да регулира ключови физиологични функции, като липидния метаболизъм и състава на чревната микробиота, и може да намали риска от рак. Технологии Omics като транскриптомика, протеомика, метаболомика, метагеномика на чревната микробиота и геномика на чревните микроби са използвани за изясняване на функционалността на добавките с инулин.
Изображение в пълен размер
Таблица в пълен размер
Транскриптомна оценка на добавките с инулин.
Транскриптомиката е най-широко използваната омическа технология, в сравнение с други изследвания на храните, поради многото предимства на технологията на ДНК микрочипове, включително изчерпателността на данните за генната експресия, установените протоколи и високата надеждност и възпроизводимост на данните. 26, 27, 28, 29 Друг предстоящ популярен подход в транскриптомиката е РНК секвенирането, известно още като цялостно транскриптомно секвениране. 30 В сравнение с микрочиповете, РНК секвенирането с достатъчно покритие улавя по-широк диапазон от стойности на експресия. Като цифрова мярка (преброяване на данни), тя се мащабира линейно дори при екстремни стойности, докато микрочиповете показват само наситеност на флуоресцентни сигнали от аналогов тип. 31 РНК секвенирането също така предоставя информация за събития на снаждане на РНК, които не се откриват лесно със стандартни микрочипове. 32
Протеомна оценка на добавките с инулин.
Двуизмерен електрофоретичен анализ на протеини от корен на цикория беше извършен преди първия период на замразяване. След усвояване на протеини с трипсин, пептидите се анализират с помощта на MS (матрично подпомогната лазерна десорбция/йонизация-време на полет/време на полет). От 881 анализирани протеинови петна, 714 протеина съответстват на база данни за достъп, 619 от които са класифицирани в следните функционални категории: метаболизъм, енергия, протеинов синтез, клетъчна структура, сгъване и стабилност, протеолиза и отговор на стрес. Важността на реакцията на абиотичен стрес беше потвърдена, тъй като 7 от 21-те най-интензивни белтъчни петна, които са наблюдавани, участват в студената аклиматизация, което предполага основния ефект от периода на ниска температура, предшестващ събирането от корена. 43
Метаболитна оценка на добавките с инулин.
Duan и сътр. 48 подробно анализира ефектите от приема на HFD и инулин върху съставите на миокарда и тестисите на метаболитите, използвайки ядрено-магнитен резонанс спектроскопия. Множественият анализ на едномерни данни е метод с висока производителност, използван за ефективно визуализиране и извличане на информация за метаболитите, значително засегнати от интервенция. Използвайки множество едномерни анализи на данни, се съобщава, че HFD предизвиква метаболитни промени в тестисите и миокарда на плъхове, които участват в β-окислението на мастни киселини, заедно с метаболизма на холин, аминокиселини, пурини и пиримидини, дори преди HFD да стане значително Увеличава телесното тегло. Приемът на инулин отслабва някои от индуцираните от HFD метаболитни промени както в миокарда (3-HB, лактат и гуанозин), така и в тъканите на тестисите (3-HB, инозин и бетаин). Тези наблюдения предполагат, че инулинът е участвал в метаболитни промени, предизвикани от HFD, и илюстрират, че множественият анализ на едномерни данни е алтернативен метод на мощност при метаболомичния анализ.
От Preter и сътр. 49 демонстрира, че добавянето на инулин модулира профила на фекалния метаболит in vitro. Фекалните проби, получени от здрави индивиди, се инкубират анаеробно при 37 ° С с или без увеличаване на дозите инулин и се оценяват промените в модела на метаболита и рН. Според техните химически класове са идентифицирани и класифицирани общо 107 различни летливи органични съединения. Концентрациите на естери, киселини и някои алдехиди нарастват значително с увеличаване на дозите инулин. За разлика от това, инулинът зависи от дозата, образувайки S-съединения. В допълнение, генерирането на други метаболити на ферментационния протеин, като фенолни съединения, се инхибира в присъствието на инулин.
Оценка на чревния микробиом за добавяне на инулин чрез метагеномичен подход
В ново проучване на Everard et al., За да се изследват целите, участващи в отговора на гостоприемника по време на затлъстяване при мишки, лекувани с олигофруктоза, 10-седмични мишки C57BL/6J са хранени с CT, олигофруктоза с добавка на CT (0,3 g на мишка на ден), добавен в чешмяна вода (TC) -Pre), HFD (60% мазнини и 20% въглехидрати (kcal на 100 g) или HFD, допълнен с олигофруктоза (0,3 g на мишка на ден), добавен в чешмяна вода (HFD -Pre) в продължение на 8 седмици. Метагеномното секвениране разкрива, че лечението с HFD и пребиотици значително променя микробиома на червата на различни таксономични нива. Наблюдават се различни профили за HFD, Pre групи., HFD-Pre и CT от функционални анализи въз основа на появата на групи на протеинови ортологични групи.Накрая, модулациите в чревната микробиота, индуцирани от пребиотичната намеса, противодействаха на възпалението. n, индуциран от HFD и свързани метаболитни нарушения 38 .
Геномна оценка на въздействието на добавките с инулин върху чревните микроби
В този преглед ние подчертахме няколко проучвания, които анализираха въздействието на добавките с инулин, използвайки различни омични технологии като транскриптомика, протеомика, метаболомика и метагеномика. Геномни технологии, например количествена полимеразна верижна реакция, 58 флуоресцентна in situ хибридизация 59 и in situ хибридизация с 16S рРНК насочващи сонди, 60 също са някои от популярните омични технологии, които са използвани в интерпретацията на инулиновата намеса. Друг геномен подход включва прилагането на 16S rRNA генна клонираща библиотека секвениране с използване на капилярен секвенсор. 61