Učinek kisa Prunus Mume proti utrujenosti pri podganah z visoko intenzivno vadbo

1 Department of Food Science and Technology, Kyungpook National University, Daegu 41566, Koreja; kimjeoho90@gmail.com (J.-HK); kdmoon@knu.ac.kr (K.-DM)

* Korespondenca: kseo@dau.ac.kr; Tel.: plus 82-51-200-7565

Kontakt:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

Povzetek

Dandanes so z uporabo različnih surovin in biotehnoloških postopkov razvili nove vrste kisa. Plod Prunus mume je bil zelo razširjen v vzhodni Aziji in se uporablja kot ljudsko zdravilo za utrujenost. V tej študiji je bil kis Prunus mume (PV) proizveden z dvostopenjsko fermentacijo in je bil ovrednoten glede njegovega delovanja proti utrujenosti s pomočjo mioblastov C2C12 in podgan z visoko intenzivno vadbo. Dajanje PV je bistveno izboljšalo vzdržljivost pri teku in kopičenje glikogena v jetrih in mišicah podgan, ki so prejemale PV, v primerjavi s kontrolnimi skupinami, ki sedijo in so se gibale. Poleg tega je dodatek PV izzval nižje serumske biomarkerje, povezane z utrujenostjo, na primer amoniak, anorganski fosfat in laktat. Podgane, ki so prejemale PV, so pokazale višjo aktivnost laktat dehidrogenaze in aktivnost glutation peroksidaze ter nižjo aktivnost kreatin kinaze in ravni malondialdehida. Poleg tega so bile fenolne spojine v PV identificirane z analizo HPLC. Fenolne kisline, analizirane v PV, so bile protokatehuinska kislina, siringinska kislina, klorogenska kislina in njeni derivati. Ti rezultati kažejo, da dajanje PV z antioksidativnimi lastnostmi prispeva k izboljšanju okrevanja utrujenosti pri izčrpanih podganah. Ugotovitve te študije kažejo, da se PV, ki vsebuje različne bioaktivne sestavine, lahko uporablja kot funkcionalni material proti utrujenosti, ki jo povzroča visokointenzivna vadba.

Ključne besede: Prunus mume; kis; učinek proti utrujenosti; visoko intenzivna vadba; fenolna kislina

1. Uvod

Prunus mume Sieb. et Zucc., ki je znana kot maesil, ume in meizi, se pogosto goji v Koreji, na Japonskem in Kitajskem in se že dolgo uporablja kot ljudsko zdravilo za prebavo, žejo, razstrupljanje, bruhanje in vročino [1 ]. Prejšnje študije o farmakoloških in bioloških aktivnostih maesila so ga preučevale kot potencialni vir lovilcev prostih radikalov, kot zaviralec virusa influence A in gibljivosti bakterije Helicobacter pylori ter kot pro-vnetni mediator, pa tudi njegovo sposobnost za izboljšanje pretočnosti krvi [1–3]. Poleg tega se je pokazalo, da izvleček maesila deluje proti utrujenosti pri treniranih podganah [4]. Čeprav obstajajo številne študije o uporabi izvlečka maesila, študije o predelani hrani z uporabo maesila niso v celoti raziskane. Zato je bil cilj te študije razviti kis z uporabo maesila in raziskati njegovo delovanje proti utrujenosti. Kis je alkalni izdelek, ki se že dolgo uporablja kot prigrizek in tradicionalno zdravilo [5]. V zadnjem času je bilo razvitih veliko vrst kisa z uporabo temeljnih virov in tehnologij za zadovoljevanje potreb strank. Ker so glavne sestavine kisa pokazale številne blagodejne učinke, npr. antioksidativne, antihipertenzivne, antihiperglikemične in protimikrobne učinke, se popularno uživa po vsem svetu [6–9]. Poleg tega so prejšnje študije pokazale, da dajanje ocetne kisline poveča zapolnitev glikogena v jetrih in skeletnih mišicah izčrpanih podgan med vadbo in da peroralno dodan acetat inducira sintezo mišičnega glikogena po intenzivni vadbi pri konjih [10,11]. Te študije so pokazale, da stalno dodajanje kisa izzove dragocene učinke na vzdržljivostno vadbo in okrevanje po fizični utrujenosti. Vendar pa fiziološke spremembe, na katerih temelji učinek maesilovega kisa proti utrujenosti, še niso popolnoma razumljene.

Utrujenost, pogost simptom v večini skupnosti, ki ga je doživelo veliko ljudi, se obravnava kot težave pri začetku ali ohranjanju spontanih dejavnosti in poslabšanje učinkovitosti vadbe [12]. Številne študije so pokazale, da so pri upoštevanju utrujenosti in vadbe pomembni različni dejavniki. Na primer, izčrpanost, ki jo povzroči visokointenzivna vadba, je povezana z utrujenostjo, kar kaže, da je delovna mišična zmogljivost resno poškodovana [13]. Poleg tega visoko intenzivna vadba povzroči zmanjšanje virov energije, npr. glikogena v jetrih in mišicah, ter kopičenje presnovkov, vključno z mlečno kislino, anorganskim fosforjem in amoniakom, ki povzročajo mišično utrujenost zaradi znotrajcelične acidoze v telesu [12]. ,14]. Tako okrevanje po utrujenosti, ki jo povzroča vadba, zahteva, da so telesne poškodbe popravljene in da se presnovki, nabrani med vadbo, odstranijo. Poleg tega so poročali, da oksidativni stres povzroča različne kronične bolezni, npr. kronično utrujenost, staranje kože, diabetes mellitus, raka in Alzheimerjevo bolezen [15–18]. Zaradi teh razlogov so raziskovalci raziskovali naravne izdelke glede njihove sposobnosti izboljšanja fizičnih zmogljivosti, kot sta zmanjšanje utrujenosti in večja vzdržljivost pri vadbi z malo stranskimi učinki. Zato je bil v tej študiji kis, ki vsebuje visoko vsebnost organskih kislin in aminokislin, proizveden z dvostopenjsko fermentacijo z uporabo maesila, dopolnjenega s hruškovim sokom kot substratom. Dejavnosti kisa Prunus mume (PV) proti utrujenosti so nato ocenili na podlagi učinkov preživetja celic in kopičenja glikogena in vitro ter sprememb biomarkerjev, povezanih z utrujenostjo, in vivo.

2. Materiali in Methods

2.1. Materiali

Prunus mumejuice (PJ) je bil proizveden po metodi Cho et al. [19]. Plodovi P. mume (maesil) so bili pridobljeni iz Korejske organizacije Maesil (Suncheon, Koreja). Maesil smo sortirali, natančno sprali z vodo, zdrobili in nato reagirali z 0.1 odstotkom (m/v) pektinazo (Pectinex Ultra AFP, Novozyme, Švica, 10,000 Pectu/ g) razbiti celično steno pri 40 ◦C za 2 uri. Nato smo reagirali maesil centrifugirali pri 3500 × g 15 minut pri 4 °C. Supernatant smo filtrirali s filtrirnim papirjem (Whatman št. 2, 8 µm) in koncentrirali z rotacijskim uparjalnikom pri 30 °C, dokler nismo dosegli 56–60 °Brix. Izvleček hruške je bil pridobljen pri ESfood Co. (Gunpo, Koreja), nato pa so ga hranili pri 4 ◦C, da so ohranili njegove lastnosti. Njegove značilnosti so bile naslednje: 69°Brix, pH 3,4–3,6 in 0,52–0,61 odstotka kislosti. Saccharomyces cerevisiae KCCM 11306 in Acetobacter aceti KCCM 12654 sta bila pridobljena iz Korejskega kulturnega centra za mikroorganizme (Seul, Koreja).

2.2. Proizvodnja PV

2.3. Fizikalno-kemijske lastnosti PV

2.3.1. Skupna kislost, vsebnost alkohola in vsebnost sladkorja v PV

Vsebnost alkohola v PV je bila izmerjena z Gay-Lussacovim hidrometrom. Na kratko, 100 mL PV smo vzeli iz bučke in centrifugirali 10 minut pri 1800 × g, da smo se znebili Saccharomyces cerevisiae KCCM 11306. Nato smo supernatant destilirali in ponovno naravnali na 100 mL z destilirano vodo. Temperaturo destilata smo nato ohladili, dokler ni dosegla 15 ◦C, nato smo z alkoholnim areometrom določili vsebnost alkohola. Vsebnost sladkorja v PV je bila izmerjena z ročnim refraktometrom (Atago pocket PAL-3, Atago Co., Fukaya, Saitama, Japonska). Končno smo analizirali skupno kislost PV s titracijo razredčenega vzorca z 0,1 N NaOH do pH 8,3 in jo izrazili kot količino ocetne kisline.

2.3.2. Vsebnost organskih kislin in prostih aminokislin v PV

Sestavo organske kisline smo določili s tekočinsko kromatografijo visoke ločljivosti (Shimadzu Co. Model Prominence, Kyoto, Japonska). Ločevanje organskih kislin smo izvedli s kolono PL Hi-Plex H (7,7 × 300 mm, Agilent Co., Santa Clara, CA, ZDA) pri 65 ◦C. Mobilna faza je bila sestavljena iz 5 mM H2SO4, hitrost pretoka pa je bila konstantna pri 0,6 ml/min. Kromatografski vrh, ki sovpada z vsako organsko kislino, je bil identificiran s primerjavo retenzijskega časa s tistim za vsak standard. Vsebnost prostih aminokislin smo analizirali z uporabo avtoanalizatorja aminokislin (L-8900, Hitachi, Tokio, Japonska) z ionsko izmenjevalno kolono, napolnjeno z ionsko izmenjevalno smolo po meri Hitachi (2622 SC PF, 4,6 × 60 mm). Kolono smo vzdrževali pri 50 ◦C v kolonski pečici, temperatura reaktorja pa je bila 135 ◦C. Za mobilno fazo niz medpomnilnikov (PF-1, PF-2, PF-3, PF-4, PF-6, PF-RG, R{ {25}} in C1, Kanto Co., Tokio, Japonska) je bil uporabljen s hitrostjo pretoka 1 ml/min. Vsaka prosta aminokislina je bila identificirana s primerjavo retenzijskega časa s tistim standardne raztopine mešanice aminokislin tipa AN-II in B

(FUJIFILM Wako Pure Chemical Co., Osaka, Japonska).

2.4. Citotoksičnost in kopičenje glikogena in vitro

2.4.1. Celična kultura in diferenciacija

Celice C2C12 (mišji mioblasti) so bile kupljene pri American Type Culture Collection (ATCC, Rockville, ND, ZDA). Celice smo gojili v Dulbeccovem modificiranem Eagle's Medium (DMEM), dopolnjenem z 10 odstotki fetalnega govejega seruma (FBS), penicilina (100 i.e./ml) in streptomicina (100 µg/ml) (Gibco, Life Technologies, Grand Island, NY, ZDA). Celice C2C12 smo inkubirali pri 37 ◦C v navlaženem ozračju s 5 odstotki CO2. Da bi inducirali diferenciacijo, smo 70 odstotkov konfluentnih celic nato gojili v DMEM, dopolnjenem z 2 odstotki konjskega seruma (HS) in 10 µg/ml insulina 3 dni s spremembami medija vsaka dva dni.

2.4.2. Preizkus sulforodamina B (SRB).

Proliferacijo celic smo ovrednotili s testom sulfohodamina B (SRB, Sigma, St. Louis, MO, ZDA). Celice C2C12 so bile zasejane z 1 × 104 celicami/vdolbinico v 48-plošče z vdolbinicami in diferencirane z zamenjavo medija. Celice smo nato inkubirali s 0.1–0,4 µg/mL PV 3 dni pri 37 ◦C v 5-odstotnem CO2 vlažnem inkubatorju. Po obdelavi smo medij zavrgli in celice obarvali z raztopino SRB pri sobni temperaturi 1 uro in petkrat sprali z 1-odstotno ocetno kislino. Vsako vdolbinico smo raztopili z 10 mM Tris in izmerili pri 540 nm z bralnikom mikroplošč (Molecular Devices, Inc., San Jose, CA, ZDA)

2.4.3. Vsebnost glikogena in vitro

2.5. Eksperimentalno načrtovanje na živalih

2.5.1. Živali in diete

Štiri tedne stare samce podgan Sprague-Dawley (SD) smo kupili pri Hyo-Chang Science Inc. (Busan, Koreja). Podgane so bile posamezno razdeljene v akrilne kletke in nameščene pri 22 ± 2 ◦C v 12-urnem ciklu svetlo-temno. Vse podgane so v poskusnem obdobju hranili s peleti komercialne hrane. Podgane so bile nato naključno razdeljene v pet skupin (n=6): sedeče kontrolne skupine (SC), kontrolne vadbe (EC) in vadbene podgane, ki so jim dajali 3 odstotke kondenziranega soka Prunus mume (PJ), 5 odstotkov PV, razredčenega z destilirano voda (PV5) in 7,5-odstotni PV, razredčen z destilirano vodo (PV7,5). Vse skupine so bile dopolnjene s peroralnim dajanjem v koncentraciji 7 ml/kg telesne teže v poskusnem obdobju, kar se šteje za dnevni volumen vnosa pri ljudeh. Dodatek visoke koncentracije ocetne kisline lahko povzroči črevesno vnetje pri podganah. PV7.5 je bil uporabljen kot visoka koncentracija za poskus [12]. SC in EC podganam so dajali enake količine destilirane vode. Nato so vse podgane izvabili, da tečejo po tekalni stezi. Med poskusom so imele podgane prost dostop do hrane in vode do zadnjih 12 ur poskusnega obdobja, v tem času pa je bila hrana zadržana. Vse podgane so bile obdelane v strogem skladu s smernicami univerze Dong-A za nego in uporabo laboratorijskih živali (DIACUC-17-1).

2.5.2. Postopno obremenjen program vadbe in test vzdržljivosti pri teku

Vse podgane, razen skupine SC, so bile trenirane s programom vadbe s postopno obremenitvijo od 09:00 do 13:00, 6 dni na teden 4 tedne z uporabo tekalne steze (Daejong Instrument Industry, Seul, Koreja) . Program vključuje postopno povečevanje intenzivnosti s tekom 20 m/min 10 minut, 25 m/min 20 minut, 30 m/min 20 minut in 35 m/min 30 minut od 1. do 4. tedna. Ko so podgane izčrpane in ne morejo teči, jih je elektrošokovna plošča na koncu tekalne steze uravnavala, da so še naprej tekle.

Na koncu poskusnega obdobja so bile podgane (n=6) prisiljene teči s hitrostjo 40 m/min, dokler niso bile izčrpane, in zabeležili so njihove rezultate teka, da bi določili vzdržljivost pri teku. Vse podgane so bile ocenjene kot izčrpane, ko so ostale na električni plošči več kot 10 s. Ostali (n=6) so bili postavljeni na tekalno stezo s hitrostjo 40 m/min za 60 minut. Po poskusu so bile podgane žrtvovane z etil etrom in zbrani vzorci krvi iz spodnje vene cave in postavljeni na sobno temperaturo za 2 uri, nato pa centrifugirani pri 2500 × g 20 minut, da se ločijo vzorci seruma. Jetra in gastrocnemius mišice so bile zbrane in izprane s fiziološko raztopino. Vsi vzorci so bili shranjeni pri –80 ◦C v zamrzovalniku.

2.6. Biokemijski parametri

2.6.1. Biomarkerji, povezani z utrujenostjo

Ravni serumskega anorganskega fosfata in amoniaka so bile ovrednotene z Biovision Inc. (Milpitas, CA, ZDA). Ravni laktata v serumu so bile določene s kompletom za testiranje laktata (Bioassay Systems, Hayward, CA, ZDA).

2.6.2. Analiza ravni glikogena v jetrih in mišicah

Vsebnost glikogena smo analizirali po metodi, ki so jo opisali Cho et al. [5]. Na kratko, 0.2 g tkiv iz jeter in mišic smo reagirali s 400 µL 30-odstotne raztopine kalijevega hidroksida, kuhali 30 minut in nato ohladili na 25 ◦C. Nato smo zmesi dodali 1 ml etanola in centrifugirali pri 6000 × g in 4 °C 15 minut. Supernatant smo nato odstranili in peleto zmešali z 0,5 ml destilirane vode, nato pa dodali 0,2 odstotka raztopine antrona za hidrolizacijo glukoze. Na koncu smo s spektrofotometrom izmerili absorbanco pri 620 nm

2.6.3. Aktivnosti mišične laktat dehidrogenaze (LDH) in aktivnosti serumske kreatin kinaze (CK)

2.6.4. Ravni aktivnosti malondialdehida (MDA) in glutation peroksidaze (GPx)

Raven MDA in aktivnost GPx sta bili ovrednoteni s homogenizacijo alikvotov 0,1 g zamrznjenih jeter v fiziološki raztopini s fosfatnim pufrom (PBS). Po homogenizaciji smo vzorce centrifugirali pri 3500 × g pri 4 ◦C 10 minut, nato pa supernatante uporabili za analizo. Nivo MDA in aktivnost GPx smo izmerili s kolorimetričnimi kompleti (Biovision Inc., Milpitas, CA, ZDA).

2.7. Določanje skupne vsebnosti fenolov (TPC)

TPC PV je bil določen s kolorimetrično metodo Folin–Ciocalteu z nekaterimi modifikacijami [19]. Na kratko, PV smo reagirali z reagentom Folin-Ciocalteu in nevtralizirali z raztopino natrijevega karbonata. Nato smo s spektrofotometrom izmerili absorbanco modre barve pri 760 nm. Kot standard je bila uporabljena galna kislina (Sigma-Aldrich, čistost > 99 odstotkov) in TPC je bil izražen kot mg ekvivalentov galne kisline/g (mg GAE/g) PV.

2.8. HPLC analiza

2.9. Statistična analiza

3. Rezultati in razprava

3.1. Vsebnost organskih kislin in prostih aminokislin v PV

Glavne sestavine okusa v fermentiranem kisu so organske kisline, ki nastanejo pri fermentaciji, pa tudi proste aminokisline, ki nastanejo s hidrolizacijo beljakovin med fermentacijo [20]. PV je vseboval organske kisline, ocetno kislino, oksalno kislino, citronsko kislino, jantarno kislino, jabolčno kislino in mlečno kislino pri 4034,46, 72,76, 1530,65, 1075,51, 140,95 oziroma 390,87 mg odstotkov (tabela 1). Poleg tega je PV vseboval številne proste aminokisline, in sicer asparaginsko kislino, tirozin, fenilalanin, histidin, lizin in arginin. Vsebnost asparaginske kisline, tirozina, fenilalanina, histidina, lizina in arginina je bila 7,56, 5,46, 4,43, 32,93, 4,11 in 20,76 ppm. Po dvostopenjski fermentaciji je PV pokazal višje vsebnosti organskih kislin, zlasti ocetne kisline, in prostih aminokislin kot PJ. V primerjavi s prejšnjimi študijami je bila vsebnost organskih kislin v komercialnem kisu s sirkom sestavljena iz ocetne kisline (3600 mg odstotkov), oksalne kisline (16,62 mg odstotkov), citronske kisline (49,7 mg odstotkov), jantarne kisline (92,5 mg odstotkov), jabolčne kisline. kislino (27,83 mg odstotkov) in mlečno kislino (820 mg odstotkov) [21]. PV je vseboval nižje količine prostih aminokislin kot česnov kis, ki je vseboval velike količine prostih aminokislin (23,4 ppm), tirozina (ni zaznan), fenilalanina (313,9 ppm), histidina (4,6 ppm), lizina (460,3 ppm) in arginin (65,0 ppm). Na et al. (2013) so poročali, da so lastnosti kakovosti fermentiranega kisa odvisne od različnih sestavin in so povezane z večjo količino citronske kisline, jantarne kisline, jabolčne kisline, tirozina in histidina ter manjšo količino asparaginske kisline, fenilalanina, lizina in arginina, kar opazili pri PV v primerjavi z drugimi fermentiranimi kisi [22]. Na splošno rezultati kažejo, da PV, fermentiran s PJ, obogatenim z ekstraktom hruške, vsebuje veliko količino organskih kislin in različne vsebnosti prostih aminokislin.

Tabela 1.Vsebnost organskih kislin in prostih aminokislin v kisu Prunus mume (PV).

3.2. Identifikacija in kvantifikacija fenolnih spojin v PV

TPC PV je bil 25.86 mg GAE/g (podatki niso prikazani). Za nadaljnjo identifikacijo fenolnih spojin, prisotnih v PV, je bila izvedena analiza HPLC-PDA. Protokatehuinska kislina, siringinska kislina, klorogenska kislina, neoklorogenska kislina in kriptoklorogena kislina s koncentracijami 0.08, 0.22, 0.37, 0,82 in 1,36 mg/g so bili identificirani z analizo HPLC v primerjavi z vsako standardno fenolno kislino (slika 1). Ta rezultat je pokazal, da sta bili kriptoklorogena kislina in neoklorogena kislina glavni fenolni kislini v PV. Številne študije so poročale, da fenolne spojine vplivajo na funkcionalne lastnosti, kot so antioksidanti, proti raku in sladkorni bolezni [23–25]. V povezani študiji, ki so jo opravili Yuan et al. (2019), je s polifenoli bogat izvleček Sonchus arvensis, ki vsebuje klorogensko kislino, luteolin in cikorično kislino, izboljšal aktivnosti antioksidativnih encimov in sintezo glikogena pri miših, treniranih z vadbo [26]. Vodni izvleček semen Abelmoschus esculentus Moench, ki vsebuje velike količine polifenolov in flavonoidov, je pokazal pomembne antioksidativne učinke in učinke proti utrujenosti pri miših po testu plavanja z utežmi [27]. Prav tako so bile ugotovljene fenolne spojine, vključno s 5-HMF, neoklorogeno kislino, protokatehuinsko kislino in siringično kislino, v sadnem koncentratu Prunus mume, obdelanem s pektinazo, ki so pokazali zaviralne učinke na kolorektalne rakave celice [19]. Čeprav so potrebne nadaljnje študije za raziskovanje molekularnih mehanizmov za aktivnostmi fenolnih spojin proti utrujenosti, ta rezultat kaže, da so bile aktivnosti PV proti utrujenosti povezane z njegovimi fenolnimi spojinami, kot so protokatehuinska kislina, siringinska kislina, klorogenska kislina in njene izpeljanke.

Slika 1.Fenolne spojine v kisu Prunus mume (PV) smo analizirali s HPLC. Protokatehuinska kislina (205 nm, 8,774 min); siringinska kislina (216,8 nm, 23,857 min); klorogenska kislina (326,1 nm, 18,663 min); neoklorogenska kislina (324,9 nm, 9,660 min); kriptoklorogena kislina (326,1 nm, 20,395 min).

3.3. Učinki PV na celično proliferacijo in kopičenje glikogena v mioblastih C2C12

Skeletne mišice igrajo pomembno vlogo pri podpiranju proizvodnje energije v telesu [27]. Kot je prikazano na sliki 2, smo ocenili citotoksičnost in kopičenje glikogena PV na mioblastu C2C12. Za ovrednotenje citotoksičnosti PV so izvedli teste SRB v mioblastih C2C12 in po diferenciaciji celice obdelali z različnimi koncentracijami PV (0.1, 0.2, {{1{{ 12}}}}.3 in 0.4 µg/mL) 48 ur (slika 2A). Viabilnost celic mioblastov C2C12, zdravljenih s PV, je bila več kot 95-odstotna, kar ne pomeni bistvenih razlik v primerjavi s kontrolo. Za oceno vsebnosti glikogena v mioblastih C2C12 je bil izveden test glikogena z uporabo celičnih lizatov. Kot je prikazano na sliki 2B, se je vsebnost glikogena v mioblastih C2C12 znatno povečala s PV na način, ki je odvisen od odmerka. Vendar pa zdravljenje PV v odmerku 0,4 µg/mL ni pokazalo pomembnih razlik v primerjavi z 0,3 µg/mL PV. Ti rezultati kažejo, da lahko PV zdravljenje poveča kopičenje glikogena z necitotoksičnimi koncentracijami v skeletnih mišicah.

Slika 2.Učinki PV na (A) celično proliferacijo in (B) kopičenje glikogena v mioblastih C2C12. Vrednosti podatkov so izražene kot srednje vrednosti ± SE (n=3). Različne črke na vrstici se pomembno razlikujejo (p <>

3.4. Učinki PV na čas teka na tekalni stezi

Čas teka do izčrpanosti je pokazatelj vadbene zmogljivosti, ki predstavlja okrevanje od utrujenosti [5]. V tej študiji so na podganah 4 tedne izvajali program vadbe na tekalni stezi. Po visoko intenzivni vadbi do izčrpanosti so vse skupine pokazale znatno povečano tekaško vzdržljivost v primerjavi s podganami SC, PV7.5 pa je zabeležil najdaljši čas teka med vsemi skupinami (slika 3). Reidy & Rasmussen (2016) poročata, da je dodajanje aminokislin povečalo učinkovitost vadbe z indukcijo sinteze beljakovin v človeških skeletnih mišicah po vadbi z uporom [28]. Ta rezultat je pokazal, da je PV učinkovito povečal vzdržljivost pri podganah z visoko intenzivno vadbo.

Slika 3.Vpliv PV na vzdržljivostni čas teka. Vrednosti podatkov so izražene kot srednje vrednosti ± SE (n {{0}}). SC: sedeči nadzor, EC: izvajan nadzor, PJ: Prunus mume sok, PV5: 5-odstotni napitek s kisom Prunus mume, PV7.5: 7,5-odstotni napitek s kisom Prunus mume. Različne črke na stolpcu se značilno razlikujejo (p <>

3.5. Učinki PV na serumske biomarkerje, povezane z utrujenostjo

Pojav telesne utrujenosti je povezan z energijskimi primanjkljaji med vadbo. Ker se med visoko intenzivno vadbo porabijo velike količine energije, tekočine in aminokislin, lahko športni napitki pomagajo vzdrževati ravnovesje tekočin in ponovno sintezo beljakovin [29]. Iz tega razloga bi lahko PV uporabili kot športno pijačo za zmanjšanje utrujenosti, ki jo povzroči vadba. Poleg tega intracelularna acidoza povzroči utrujenost mišic, ki je posledica kopičenja laktata in anorganskega fosfata [12]. Med intenzivno vadbo se kopičijo serumski biomarkerji, povezani z utrujenostjo, kot so serumski amoniak, anorganski fosfat in laktat, ki povzročajo mišično utrujenost kot posledico znotrajcelične acidoze [30]. Tako je zmanjšanje občutljivosti za utrujenost povezano s povečanjem časa teka in zmanjšanjem biomarkerjev utrujenosti. Jetrni in mišični glikogen, ki sta dobro znana vira substrata za glikolizo in proizvodnjo energije, delujeta kot prva obramba pred izčrpanostjo energije [5]. Zato je glikogen eden od indeksov utrujenosti. Serumske ravni amoniaka, anorganskega fosfata in laktata v skupini PV7.5 so bile 64,57 ug/mL, 2,98 mM in 1,21 mM (slika 4A–C). Te vrednosti so se bistveno znižale za 28,22 odstotka, 25,91 odstotka oziroma 18,24 odstotka glede na skupino EC. V primerjavi s serumskimi biomarkerji pri podganah EC podgane SC in PJ niso pokazale bistvenih razlik. Fushimi et al. (2001) so poročali, da je dodatek kisa znatno zmanjšal serumski laktat in amoniak po vadbi do izčrpanosti pri podganah, in Stephens et al. (2008) so poročali, da je peroralno dajanje acetata izboljšalo raven laktata v krvi pri prašičih [31,32]. Na podlagi teh rezultatov bi lahko visoke ravni organskih kislin in različnih prostih aminokislin v PV vplivale na uravnavanje serumskega amoniaka, anorganskega fosfata in laktata. Zato je dajanje PV učinkovito pokazalo učinek proti utrujenosti z uravnavanjem serumskih biomarkerjev, povezanih z utrujenostjo, pri podganah, treniranih z vadbo.

Slika 4.Vpliv PV na serumski (A) amoniak, (B) anorganski fosfor in (C) laktat pri izčrpanih podganah. Vrednosti podatkov so izražene kot srednje vrednosti ± SE (n {{0}}). SC: sedeči nadzor, EC: izvajan nadzor, PJ: Prunus mume sok, PV5: 5-odstotni napitek s kisom Prunus mume, PV7.5: 7,5-odstotni napitek s kisom Prunus mume. Različne črke na stolpcu se značilno razlikujejo (p <>

3.6. Učinki PV na spremembe akumulacije glikogena

Učinki PV na jetrni in mišični glikogen so prikazani na sliki 5. Skupina EC je pokazala višjo vsebnost glikogena mišice gastrocnemius, vendar ni bilo bistvenih razlik med skupinama SC in EC (slika 5A). Vendar pa so opazili znatno zvišanje vsebnosti glikogena (34,25 odstotka) v primerjavi s skupinama EC in PV7.5. Vsebnost glikogena v jetrih se je prav tako povečala kot odziv na dodatek s PV7.5 za do 24,21 odstotka glede na skupino EC (slika 5B). Prejšnje študije so poročale, da peroralni dodatek ocetne kisline poveča sintezo glikogena v jetrih in mišicah po vadbi pri podganah in konjih [10,11,31]. Zato ta rezultat nakazuje, da bi lahko bilo povečanje ravni glikogena v jetrih in mišicah povezano z aktivnostjo proti utrujenosti pri podganah, ki so izvajale visoko intenzivno vadbo.

Slika 5. Vpliv PV na kopičenje glikogena v (A) mišicah in (B) jetrih pri izčrpanih podganah. Vrednosti podatkov so izražene kot srednje vrednosti ± SE (n {{0}}). SC: sedeči nadzor, EC: izvajan nadzor, PJ: Prunus mume sok, PV5: 5-odstotni napitek s kisom Prunus mume, PV7.5: 7,5-odstotni napitek s kisom Prunus mume. Različne črke na stolpcu se značilno razlikujejo (p <>

3.7. Učinki PV na spremembe aktivnosti LDH in CK

Laktat dehidrogenaza (LDH) je oksidoreduktaza v glikolizi, ki katalizira reverzibilno pretvorbo mlečne kisline v piruvat [33]. Serumska kreatin kinaza (CK) je pomemben encim, ki kaže na poškodbo mišic [34]. Tako smo ocenili mišični LDH in serumske ravni CK, da bi ocenili stopnjo poškodbe mišic. Raven gastrocnemius LDH pri podganah EC se ni bistveno razlikovala v primerjavi s skupino SC (slika 6A). Aktivnost LDH pri podganah, ki so prejemale PV7.5, se je znatno povečala za 27,75 odstotka v primerjavi s skupino EC. Kot je prikazano na sliki 6B, je bila serumska raven CK v skupini, ki je prejemala subkutano zdravilo, 60,35 U/L. Vrednost CK skupine EC je bila 54,71 U/L, kar se ni bistveno razlikovalo od primerjave skupine SC. Vendar pa je dodatek PV7.5 občutno znižal raven CK za 35,66 odstotka v primerjavi s podganami EC. V podobnih študijah je izvleček Prunus mume izboljšal okrevanje zaradi utrujenosti s povečanjem aktivnosti LDH in regulacijo serumskih biomarkerjev pri treniranih podganah ter zvišal serumsko CK kot odziv na poškodbe mišic, ki jih je povzročila mišična napetost, kar je povzročilo utrujenost [4, 35]. Te ugotovitve kažejo, da je dajanje PV preprečilo utrujenost s pospeševanjem metabolizma mlečne kisline v mišičnih celicah in zmanjšanjem poškodb mišic z znižanjem ravni serumskih markerjev utrujenosti pri podganah.

Slika 6.Učinki PV na aktivnosti (A) laktat dehidrogenaze in (B) kreatin kinaze pri podganah, izčrpanih z vadbo. Vrednosti podatkov so izražene kot srednje vrednosti ± SE (n {{0}}). SC: sedeči nadzor, EC: izvajan nadzor, PJ: Prunus mume sok, PV5: 5-odstotni napitek s kisom Prunus mume, PV7.5: 7,5-odstotni napitek s kisom Prunus mume. Različne črke na stolpcu se značilno razlikujejo (p <>

3.8. Učinki PV na spremembe ravni MDA in aktivnosti GPx v jetrih

Poškodba mišic povzroči spremembe v aktivnosti antioksidativnih encimov in ravni MDA [34]. MDA je eden od stranskih produktov lipidne peroksidacije, ki jo povzroči oksidativni stres. Da bi opazili spremembe v antioksidativnem encimu in peroksidaciji lipidov, smo izmerili ravni MDA in GPx v jetrnem tkivu z dajanjem PV izčrpanim podganam za vadbo. Rezultati so pokazali pomembne spremembe v odzivu na dajanje PV. Natančneje, vsebnost MDA v skupini EC se je zmanjšala za 10 odstotkov glede na skupino SC (slika 7A). Dajanje PJ, PV5 in PV7.5 je povzročilo zmanjšanje vsebnosti MDA za 18,35 odstotka, 20,36 odstotka oziroma 25,05 odstotka glede na skupino EC. Dajanje PV pri intenzivni izčrpani vadbi povzroči znatno povečanje aktivnosti GPx (slika 7B). V jetrih je zdravljenje s PV7.5 pomembno povečalo aktivnost GPx za 19,65 odstotka in 41,14 odstotka, čeprav PV5 ni pokazal nobene razlike v primerjavi s podganami EC. V prejšnjih študijah sta eksogeni dodatek antioksidantov in antioksidativna dieta zmanjšala raven oksidativnega stresa pri športnikih po naporni vadbi [36]. Dajanje antioksidantov preprečuje bolečine v mišicah pri ljudeh po vadbi [37]. Poleg tega je kitajski črni kis induciral antioksidativne aktivnosti prek zaviranja reaktivnih kisikovih vrst, pa tudi povečanja aktivnosti SOD in CAT [38]. Ti rezultati skupaj kažejo, da dodatek kisu z antioksidativnim delovanjem izboljša okrevanje od utrujenosti. Zato so lahko aktivnosti PV proti utrujenosti povezane z regulacijo antioksidativnih encimov pri izčrpanih podganah.

Slika 7.Učinki PV na aktivnosti (A) malondialdehida in (B) glutation peroksidaze pri podganah, izčrpanih z vadbo. Vrednosti podatkov so izražene kot srednje vrednosti ± SE (n {{0}}). SC: sedeči nadzor, EC: izvajan nadzor, PJ: Prunus mume sok, PV5: 5-odstotni napitek s kisom Prunus mume, PV7.5: 7,5-odstotni napitek s kisom Prunus mume. Različne črke na stolpcu se značilno razlikujejo (p <>

4. Sklepi

V tej študiji je bil PV, ki vsebuje različne proste aminokisline in organske kisline, razvit z dvostopenjskim postopkom fermentacije in ovrednoten z analizami citotoksičnosti in kopičenja glikogena v mioblastih C2C12 ter in vivo učinki proti utrujenosti pri izčrpanih podganah po visokointenzivni telovadba. In vitro so opazili visoko raven kopičenja glikogena, dajanje PV pa je prispevalo k preprečevanju utrujenosti z uravnavanjem serumskih biomarkerjev utrujenosti in markerjev mišičnih poškodb pri izčrpanih podganah. Poleg tega so bile identificirane fenolne spojine, kot so protokatehuinska kislina, siringinska kislina in derivati ​​klorogenske kisline v PV. Skupaj bi lahko pričakovali, da se bo PV uporabljal kot funkcionalni material proti utrujenosti, ki jo povzroča visokointenzivna vadba.

To je naš izdelek proti utrujenosti! Kliknite na sliko za več informacij!

Reference

1. Hwang, JY; Ham, JW; Nam, SH Antioksidativna aktivnost maesila (Prunus mume). Korean J. Food Sci. Technol. 2004, 36, 461–464.

2. Paik, IY; Chang, WR; Kwak, YS; Cho, SY; Jin, HE Učinek dodatka Prunus mume na ravni energijskega substrata in faktorje indukcije utrujenosti. J. Life Sci. 2010, 20, 49–54. [CrossRef]

3. Nakajima, S.; Fujita, K.; Inoue, Y.; Nishio, M.; Seto, Y. Učinek ljudskega zdravila, Bainiku-ekisu, koncentrat soka Prunus mume, na okužbo s Helicobacter pylori pri ljudeh. Helicobacter 2006, 11, 589–591. [CrossRef]

4. Kim, SY; Park, SH; Lee, HN; Park, TS Prunus mume izvleček blaži utrujenost, ki jo povzroča vadba pri treniranih podganah. J. Med. hrana. 2008, 11, 460–468. [CrossRef] [PubMed]

5. Cho, HD; Lee, JH; Jeong, JH; Kim, JY; Yee, ST; Park, SK; Lee, MK; Seo, KI Proizvodnja novega kisa z antioksidativnim delovanjem in delovanjem proti utrujenosti iz Salicornia herbacea LJ Sci. Food Agric. 2016, 96, 1085–1092. [CrossRef] [PubMed]

6. Xie, X.; Zheng, Y.; Liu, X.; Cheng, C.; Zhang, X.; Xia, T.; Ju, S.; Wang, M. Antioksidativna aktivnost kitajskega shanxi starega kisa in njegova korelacija s polifenoli in flavonoidi med postopkom varjenja. J. Food Sci. 2017, 82, 2479–2486. [CrossRef]

7. Kondo, S.; Tayama, K.; Tsukamoto, Y.; Ikeda, K.; Yamori, Y. Antihipertenzivni učinki ocetne kisline in kisa na spontano hipertenzivne podgane. Biosci. Biotehnologija. Biochem. 2001, 65, 2690–2694. [CrossRef]

8. Sakakibara, S.; Yamauchi, T.; Oshima, Y.; Tsukamoto, Y.; Kadowaki, T. Ocetna kislina aktivira jetrni AMPK in zmanjša hiperglikemijo pri diabetičnih miših KK-A (y). Biochem. Bioph. Res. Co. 2006, 344, 597–604. [CrossRef]

9. Yagnik, D.; Serafin, V.; Shah, AJ Protimikrobna aktivnost jabolčnega kisa proti Escherichia coli, Staphylococcus aureus in Candida albicans; uravnavanje ekspresije citokinov in mikrobnih beljakovin. Sci. Rep. 2018, 8, 1732–1744. [CrossRef]

10. Fušimi, T.; Tayama, K.; Fukaya, M.; Kitakoshi, K.; Nakai, N.; Tsukamoto, Y.; Sato, Y. Učinkovitost ocetne kisline za obnavljanje glikogena v skeletnih mišicah podgan po vadbi. Int. J. Sports Med. 2002, 23, 218–222. [CrossRef]

11. Waller, AP; Geor, RJ; Spriet, LL; Heigenhauser, GJF; Lindinger, MI Peroralni dodatek acetata po dolgotrajni zmerno intenzivni vadbi poveča zgodnjo resintezo mišičnega glikogena pri konjih. Exp. Physiol. 2009, 94, 888–898. [CrossRef] [PubMed]

12. Cho, HD; Kim, JH; Lee, JH; Hong, SM; Yee, ST; Seo, KI Učinek pijače iz kumarovega kisa proti utrujenosti na podganah po visoko intenzivni vadbi. Korean J. Food Sci. Technol. 2017, 49, 209–214. [CrossRef]

13. Blain, GM; Hureau, TJ Omejitev utrujenosti in zmogljivosti med vadbo: interakcija možganov in mišic. Exp. Physiol. 2017, 102, 3–4. [CrossRef] [PubMed]

14. Xu, C.; Lv, J.; Lo, YM; Cui, JZ; Hu, X.; Fan, M. Učinki ovsa-glukana na vzdržljivostno vadbo in njegove lastnosti proti utrujenosti pri treniranih podganah. Ogljikovi hidrati. Polym. 2013, 92, 1159–1165. [CrossRef]

15. Maes, M.; Twisk, FNM Sindrom kronične utrujenosti: Harveyjev in Wesselyjev (bio)psihosocialni model v primerjavi z bio(psihosocialnim) modelom, ki temelji na vnetnih in oksidativnih ter nitrozativnih stresnih poteh. BMC Med. 2010, 8, 1–13. [CrossRef]

16. Rittie, L.; Fisher, GJ Kaskade signalov, ki jih povzroča UV-svetloba, in staranje kože. Staranje Res. Rev. 2002, 1, 705–720. [CrossRef]

17. Kaulmann, A.; Bohn, T. Karotenoidi, vnetje in oksidativni stres - posledice celičnih signalnih poti in povezava s preprečevanjem kroničnih bolezni. Nutr. Res. 2014, 34, 907–929. [CrossRef]

18. Shen, Y.; Zhang, H.; Cheng, L.; Wang, L.; Wian, H.; Qi, X. In vitro in in vivo antioksidativna aktivnost polifenolov, ekstrahiranih iz črnega visokogorskega ječmena. Food Chem. 2016, 194, 1003–1012. [CrossRef]

19. Cho, HD; Kim, JH; Won, YS; Mesec, KD; Seo, KI Zaviralni učinki sadnega koncentrata Prunus mume, obdelanega s pektinazo, na proliferacijo kolorektalnega raka in angiogenezo endotelijskih celic. J. Food Sci. 2019, 84, 3284–3295. [CrossRef]

20. Jung, KM; Lee, YS; Kim, JW; Seol, JM; Jung, YH; Kim, SR Nizkotemperaturna alkoholna fermentacija za proizvodnjo visokokakovostnega kisa z uporabo breskve. Korean Soc. Biotehnologija. Bioeng. J. 2018, 33, 95–103.

21. Kong, Y.; Zhang, LL; Sonce, Y.; Zhang, YY; Sonce, BG; Chen, HT Določanje proste aminokisline, organske kisline in nukleotida v komercialnem kisu. J. Food Sci. 2017, 82, 1116–1123. [CrossRef] [PubMed]

22. Na, HS; Choi, GC; Yang, SI; Lee, JH; Cho, JY; Ma, SJ; Kim, JY Primerjava značilnosti komercialnega fermentiranega kisa, narejenega z različnimi sestavinami. Korean J. konzerviranje hrane. 2013, 20, 482–487. [CrossRef]

23. Xu, DP; Li, Y.; Meng, X.; Zhou, T.; Zhou, Y.; Zheng, J.; Zhang, JJ; Li, HB Naravni antioksidanti v hrani in zdravilnih rastlinah: ekstrakcija, ocena in viri. Int. J. Mol. Sci. 2017, 18, 96. [CrossRef] [PubMed]

24. Zhou, Y.; Zheng, J.; Li, Y.; Xu, DP; Li, S.; Chen, YM; Li, HB Naravni polifenoli za preprečevanje in zdravljenje raka. Nutrients 2016, 8, 515. [CrossRef] [PubMed]

25. Guasch-Ferré, M.; Merino, J.; Sonce, Q.; Fit6, M.; Sales-Salvad6, J. Dietni polifenoli, sredozemska prehrana, prediabetes in sladkorna bolezen tipa 2: narativni pregled dokazov. Oksid. Med. Celica. Longev. 2017, 2017,

6723931. [CrossRef] [PubMed]

26. Yuan, T.; Wu, D.; Sonce, K.; Tan, X.; Wang, J.; Ren, B.; Zhao, B.; Liu, Z.; Liu, X. Delovanje vodnih izvlečkov Sonchus arvensis L. proti utrujenosti pri treniranih miših. Molecules 2019, 24, 1168. [CrossRef]

27. Xia, F.; Zhong, Y.; Li, M.; Chang, Q.; Liao, Y.; Liu, X.; Pan, R. Antioksidant in sestavine okra proti utrujenosti. Hranila 2015, 7, 8846–8858. [CrossRef]

28. Reidy, PT; Rasmussen, BB Vloga zaužitih aminokislin in beljakovin pri spodbujanju anabolizma mišičnih beljakovin, povzročenega z odpornostjo. J. Nutr. 2016, 146, 155–183. [CrossRef]

29. Evans, GH; James, LJ; Shirrefs, SM; Maughan, RJ Optimiziranje obnove in vzdrževanja ravnovesja tekočine po dehidraciji, ki jo povzroči vadba. J. Appl. Physiol. 2017, 122, 945–951. [CrossRef]

30. Robers, RA; Ghiasvand, F.; Parker, D. Biokemija presnovne acidoze, ki jo povzroča vadba. Am. J. Physiol. Regul. Celo število. Comp. Physiol. 2004, 287, R502–R516. [CrossRef]

31. Fushimi, T.; Tayama, K.; Fukaya, M.; Kitakoshi, K.; Nakai, N.; Tsukamoto, Y.; Sato, Y. Hranjenje z ocetno kislino poveča obnavljanje glikogena v jetrih in skeletnih mišicah podgan. J. Nutr. 2001, 131, 1973–1977. [CrossRef] [PubMed]

32. Stephens, JW; Dikeman, ME; Unruh, JA; Haub, MD; Tokach, MD; Dritz, SS Učinki peroralnega dajanja natrijevega citrata ali acetata prašičem na krvne parametre, postmortalno glikolizo, znižanje pH v mišicah in lastnosti kakovosti svinjine. J. Anim. Sci. 2008, 86, 1669–1677. [CrossRef] [PubMed]

33. Zheng, Y.; Zhang, WC; Wu, ZY; Fu, CX; Hui, AL; Gao, H.; Chen, PP; Du, B.; Zhang, HW Dva izvlečka makamida lajšata fizično utrujenost z zmanjšanjem poškodb mišic pri miših. J. Sci. Food Agric. 2018, 99, 1405–1412. [CrossRef] [PubMed]

34. Filho, LFS; Menezes, PP; Santana, DVS; Lima, BS; Saravanan, S.; Almeida, GKM; Filho, JERM; Santos, MMB; Araujo, AAS; de Oliveira, ED Učinek impulznega terapevtskega ultrazvoka in diosmina na oksidativni parameter skeletnih mišic. Ultrasound Med. Biol. 2018, 44, 359–367. [CrossRef]

35. Tojima, M.; Noma, K.; Torii, S. Spremembe v serumski kreatin kinazi, napetost mišic v nogah in zapoznela bolečina v mišicah po polni maratonski tekmi. J. Sports Med. Phys Fitness. 2016, 56, 782–788.

36. Pingitore, A.; Lima, GP; Mastorci, F.; Quinones, A.; Lervasi, G.; Vassalle, C. Vadba in oksidativni stres: potencialni učinki antioksidativnih prehranskih strategij v športu. Prehrana 2015, 31, 916–922. [CrossRef]

37. Ranchordas, MK; Rogerson, D.; Soltani, H.; Costello, JT Antioksidanti za preprečevanje in zmanjšanje mišične bolečine po vadbi. Cochrane Database Syst. Rev. 2017, 12, CD009789. [CrossRef]

38. Chen, J.; Tian, ​​J.; Ge, H.; Liu, R.; Xiao, J. Učinki tetrametilpirazina iz kitajskega črnega kisa na antioksidativne in hipolipidemične aktivnosti v celicah HepG2. Food Chem. Toxicol. 2017, 109 Pt 2, 930–940. [CrossRef]