Συγκριτική μελέτη της επίδρασης σησαμέλαιου και της αντιοξειδωτικής ουσίας N-acetylcysteine (NAC) σε πειραματικό μοντέλο υπερλιπιδαιμίας

Abstract

High blood cholesterol is considered to be one of the major risk factors for coronary heart disease. Clinical and experimental studies strongly correlate hypercholesterolemia to increased oxidative stress. Cardiovascular aberrations are significantly impacted by stressful situations. The activation of the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis occurs in response to disruptions of homeostasis, or stressors, resulting in an increase of circulating glucocorticoids. Glucocorticoid receptors (GR) mediate the effects of adrenal steroids both in the peripheral organs and the brain. High fat diets are referred to increase basal HPA axis activity and influence the central stress response. Apart from regulating stress response, glucocorticoids control metabolic resources and are causatively linked to the metabolic syndrome. Much attention has been paid recently in the use of more natural and costeffective treatments which could efficiently replace the common hypolipidemic pharmaceutical agents without side effects. Nutraceuticals and functional foods have attracted great scientific interest mainly during the last decades. Although the epidemiological relationship between hypercholesterolemia and cardiovascular disease is less prominent in elderly than in younger, it is essential to achieve risk reduction both in elderly and old patients. This study investigated the action of N-acetylcysteine (NAC) and sesame oil in the lipidemic status and liver architecture of diet-induced hypercholesterolemic young and middle-aged mice. Since cardiovascular health is also endangered by stress, the impact of cholesterol enriched diet and the potential influence of NAC and sesame oil on the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis were also studied in the middle-aged mice. Young (3 months) and middle-aged (8 months) mice C57/bl6 were assigned to the following groups; control group, group receiving test diet supplemented with 2% cholesterol and 0.5% cholic acid, group receiving the test diet with N-acetylcysteine supplementation (230 mg/kg p.o.), group receiving test diet enriched with 10% sesame oil. Concerning midlle-aged mice two additional groups were studied; group receiving control diet with N-acetylcysteine supplementation and group fed control diet enriched with sesame oil. After 8 weeks of treatment, serum lipids, hepatic enzymes, lipid peroxidation and nitric oxide levels were determined. Plasma corticosterone levels and hypothalamic glucocorticoid receptor (GR) levels were measured in middle-aged mice. Hepatic, heart and aortic lesions of all animals were evaluated by hematoxylin-eosin staining. N-acetylcysteine co-administration improved the diet induced disturbed lipid profile, led to a significant decrease of lipid peroxidation and restored nitric oxide bioavailability in both young and middle-aged mice. Sesame oil presented antioxidant properties and restored nitric oxide levels only in young mice. N-acetylcysteine had beneficial activity concerning alkaline phosphatase (ALP) levels only in middle-aged mice. Concerning liver steatosis, the young N-acetylcysteine treated mice, receiving cholesterol diet, maintained the normal liver histology, whereas as far as the middle-aged mice, the histological lesions observed in the N-acetylcysteine treated group were less severe than those seen in the other cholesterol-fed groups. High cholesterol feeding in middle-aged mice resulted in increased hypothalamic GR levels. N-acetylcysteine reversed this effect. In conclusion, N-acetylcysteine co-administration enhances antioxidant capacity ameliorating serum lipid status and hepatic histopathology in young and middle-aged mice being more beneficial especially for the younger experimental animals. In addition, this antioxidant agent presents vasoprotective action by means of increased nitric oxide bio-availability. Although sesame oil exhibits antioxidant and antiatherogenic activities depending on the age of mice, its potential beneficial hypolipidemic activity is inhibited when this oil is added in a hypercholesterolemic diet without other fat substitution. However, its administration in normolipidemic mice at a level of 10% does not disturbe their lipidemic status. Finally, a diet enriched in cholesterol and cholic acid can alterate the HPA axis homeostasis of middle-aged mice. N-acetylcysteine reverses this effect and this action is probably correlated to its hypolipidemic properties.

Τα υψηλά επίπεδα χοληστερόλης στο αίμα αποτελούν έναν από τους σημαντικότερους παράγοντες κινδύνου για την εμφάνιση της στεφανιαίας νόσου. Ποικίλες πειραματικές και κλινικές μελέτες συσχετίζουν την υπερχοληστερολαιμία με το αυξημένο οξειδωτικό stress. Η μη φυσιολογική λειτουργία του καρδιαγγειακού συστήματος σχετίζεται άλλωστε σημαντικά με τις καταστάσεις stress. Η ενεργοποίηση του άξονα Υποθαλάμου-Υπόφυσης-Επινεφριδίων (ΥΥΕ) απαντάται σε διαταραχές της ομοιόστασης ή κατα την επίδραση στρεσσικών παραγόντων, με συνέπεια την αύξηση των επιπέδων γλυκοκορτικοειδών στην κυκλοφορία. Οι υποδοχείς γλυκοκορτικοειδών (glucocorticoid receptors - GR) αναφέρεται ότι αποτελούν μεσολαβητές για τα αποτελέσματα των στεροειδών των επινεφρίδιων, στα περιφερικά όργανα και στον εγκέφαλο. Η πλούσια σε λιπαρά διατροφή επηρεάζει την βασική δραστηριότητα του άξονα ΥΥΕ και επιδρά στην κεντρική απάντηση στο stress. Tα γλυκοκορτικοειδή, πέρα από τη ρύθμιση της απάντησης στο stress, εμπλέκονται στην ρύθμιση των ενεργειακών αποθεμάτων και συνδέονται με το μεταβολικό σύνδρομο. Ιδιαίτερη προσοχή δίνεται τελευταία, στη χρήση περισσότερο φυσικών και πιο οικονομικών παραγόντων, που θα μπορούσαν να αντικαταστήσουν αποτελεσματικά τους κοινούς υπολιπιδαιμικούς φαρμακευτικούς παράγοντες, χωρίς να εμφανίζουν παρενέργειες. Η «διατροφοφαρμακευτική» και τα «λειτουργικά τρόφιμα» έχουν προσελκύσει μεγάλο επιστημονικό ενδιαφέρον, κυρίως κατά τις τελευταίες δεκαετίες. Αν και η επιδημιολογική σχέση μεταξύ της υπερχοληστερολαιμίας και των παθήσεων στο καρδιαγγειακό είναι λιγότερο έντονη στα ηλικιωμένα άτομα σε σχέση με τους νέους, είναι ουσιαστικό να επιτευχθεί μείωση κινδύνου εμφάνισης της νόσου πέρα από τους νέους, στα μέσης αλλά και μεγάλης ηλικίας άτομα. Η παρούσα μελέτη ερευνά τη δράση της ουσίας N-acetylcysteine (NAC) και του σησαμέλαιου στο λιπιδαιμικό προφίλ, την αντιοξειδωτική ικανότητα και την αρχιτεκτονική δομή του ήπατος υπερχοληστερολαιμικών, λόγω διατροφής, νέων και μέσης ηλικίας μυών. Δεδομένου ότι η καρδιαγγειακή λειτουργία συνδέεται άμεσα με καταστάσεις stress, μελετήθηκε επιπλέον η επίδραση της εμπλουτισμένης με χοληστερόλη διατροφής στον ΥΥΕ άξονα, σε μέσης ηλικίας μύες και ο πιθανός ρόλος που μπορεί να έχουν η ουσία N-acetylcysteine και το σησαμέλαιο στον άξονα αυτό. Αρσενικοί μύες C57bl/6, ηλικίας 3 και 8 μηνών, χωρίστηκαν στις ακόλουθες ομάδες ανά ηλικία: oμάδα control, ομάδα στην οποία χορηγούνταν δίαιτα ενισχυμένη με χοληστερόλη 2% και χολικό οξύ 0.5% (test diet) για διάστημα 8 εβδομάδων, ομάδα στην οποία χορηγούνταν test diet και παράλληλα στο πόσιμο νερό η ουσία N-acetylcysteine (230 mg/kg ΣΒ) για διάστημα 8 εβδομάδων, ομάδα στην οποία χορηγούνταν test diet ενισχυμένη με σησαμέλαιο σε ποσοστό 10%, για διάστημα 8 εβδομάδων. Στους μύες ηλικίας 8 μηνών υπήρχαν δύο επιπλέον ομάδες; η ομάδα που ελάμβανε φυσιολογική δίαιτα και παράλληλα στο πόσιμο νερό την ουσία N-acetylcysteine και η ομάδα που ελάμβανε φυσιολογική δίαιτα, ενισχυμένη με σησαμέλαιο. Οκτώ εβδομάδες μετά, προσδιορίστηκε η λιπιδαιμική εικόνα των ζώων, τα επίπεδα των ολικών υπεροξειδίων, των οξειδίων αζώτου και των ηπατικών ενζύμων του ορού τους. Τα επίπεδα κορτικοστερόνης πλάσματος και τα επίπεδα πρωτεϊνικών υποδοχέων των γλυκοκορτικοειδών (GR) στον υποθάλαμο, μετρήθηκαν στα μέσης ηλικίας πειραματόζωα. Η ιστολογική εικόνα του ήπατος, της καρδιάς και της αορτής των ζώων, αξιολογήθηκαν έπειτα από χρώση με αιματοξυλίνη ηωσίνη. Η χορήγηση N-acetylcysteine βελτίωσε την διαταραγμένη, λόγω διατροφής, λιπιδαιμική εικόνα των ζώων, οδήγησε σε σημαντική μείωση των ολικών υπεροξειδίων και αποκατέστησε τη βιοδιαθεσιμότητα οξειδίων αζώτου, τόσο στους νέους όσο και στους μέσης ηλικίας μύες. Το σησαμέλαιο παρουσίασε αντιοξειδωτική δράση και αύξησε την βιοδιαθεσιμότητα οξειδίων αζώτου, μόνο στους μικρής ηλικίας μύες. Η ουσία N-acetylcysteine έδειξε ευεργετική δραστηριότητα σχετικά με τα επίπεδα αλκαλικής φωσφατάσης (ALP) στον ορό, μόνο στα μέσης ηλικίας πειραματόζωα. Αναφορικά με την ιστολογική εικόνα στο ήπαρ, οι μύες μικρής ηλικίας που ελάμβαναν N-acetylcysteine παράλληλα με την υπερχοληστερολαιμική δίαιτα, διατήρησαν συνολικά φυσιολογική ιστολογική εικόνα στο ήπαρ, ενώ στους μέσης ηλικίας μύες, οι ιστολογικές αλλοιώσεις στεάτωσης που παρατηρήθηκαν στο ήπαρ στη ομάδα που χορηγούνταν Nacetylcysteine, ήταν λιγότερο σοβαρές, συγκριτικά με τις λοιπές ομάδες που ελάμβαναν υπερχοληστερολαιμική δίαιτα. Η ενισχυμένη με χοληστερόλη και χολικό οξύ δίαιτα, στα μέσης ηλικίας πειραματόζωα, οδήγησε σε αυξημένη πρωτεϊνική έκφραση GR στον υποθάλαμο. Η ουσία N-acetylcysteine αντέστρεψε αυτήν την κατάσταση. Συμπερασματικά, η χορήγηση N-acetylcysteine, μέσω ενδεχομένως της αντιοξειδωτικής της δράσης, βελτιώνει την διαταραγμένη λιπιδαιμική εικόνα, αποκαθηστώντας την ηπατική ιστοπαθολογία στους μικρής και μέσης ηλικίας μύες, και μάλιστα η δράση της είναι ευεργετικότερη ειδικά για τα νεαρά πειραματόζωα. Επιπλέον, αυτός ο αντιοξειδωτικός παράγοντας παρουσιάζει αντιαθηρογόνο δράση που σχετίζεται με την αύξηση στη βιοδιαθεσιμότητα οξειδίων του αζώτου. Παρά το ότι το σησαμέλαιο μπορεί να δράσει αντιοξειδωτικά ή αγγειοπροστατευτικά (ανάλογα με την ηλικία των μυών), η ενδεχόμενη ευεργετική υπολιπιδαιμική δραστηριότητά του, φαίνεται ότι παρεμποδίζεται όταν προστίθεται σε μια δίαιτα ενισχυμένη σε χοληστερόλη, χωρίς να έχει γίνει κάποια υποκατάσταση στα λιπαρά της, κατα την προσθήκη του ελαίου. Εντούτοις, η ενίσχυση της φυσιολογικής δίαιτας μυών με σησαμέλαιο σε επίπεδο 10% δεν μεταβάλλει τη λιπιδαιμική τους εικόνα. Τέλος η ενισχυμένη με χοληστερόλη και χολικό οξύ δίαιτα μπορεί να επηρεάσει την ομοιοστασία του ΥΥΕ άξονα στους μέσης ηλικίας μύες και η ουσία N-acetylcysteine αντιστρέφει αυτήν την επίδραση, πιθανώς μέσω της υπολιπιδαιμικής της ικανότητας.