Abstract

Das Ziel dieser Studie war es, das antihyperlipidämische und antioxidative Potential von Zwiebel (Allium cepa L.)-Extrakt zu untersuchen, der mit einem neuartigen Lactobacillus casei HD-010 fermentiert wurde. Im Allgemeinen wird fermentierter Zwiebelextrakt wegen seiner antioxidativen Aktivität (ORAC), seiner hemmenden Wirkung auf die Differenzierung von Adipozyten, seines Quercetingehalts und seiner antihyperlipidämischen Wirkung verwendet. Die Wirkung von fermentiertem Zwiebelextrakt auf Hyperlipidämie nach oraler Verabreichung bei ApoE-defizienten Mäusen wurde jedoch noch nicht untersucht. Um die Wirkung von fermentiertem Zwiebelextrakt auf Hyperlipidämie zu verstehen, haben wir in der vorliegenden Studie Benzafibrat (10 mg/kg Körpergewicht/Tag) als positive Kontrolle verwendet. Jede Woche wurde Serum entnommen, um die Werte von Lipoprotein niedriger Dichte (LDL), Lipoprotein hoher Dichte (HDL), Triglycerid (TG) und Cholesterin, die Aktivität der 3-Hydroxy-3-methylgutaryi-CoA (HMG-CoA)-Reduktase und die Aktivität des Cholesterinestertransportproteins (CETP) zu analysieren. In der mit fermentierten Zwiebeln behandelten Gruppe war der HDL-Spiegel signifikant erhöht, während der TG- und LDL-Spiegel im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant gesenkt wurde. Darüber hinaus war die Hemmaktivität der HMG-CoA-Reduktase in der mit fermentierten Zwiebeln behandelten Gruppe bei 100 mg/kg um 20 % erhöht. Die CETP-Aktivität wurde in den mit fermentierten Zwiebeln behandelten Gruppen im Vergleich zu der Kontrollgruppe signifikant gehemmt. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass fermentierte Zwiebel eine präventive/therapeutische Wirkung auf hyperlipidämische Erkrankungen hat. Sie könnte das Potential haben, als funktionelles Lebensmittel entwickelt zu werden.

1. Einleitung

In jüngster Zeit hat sich das Ernährungsverhalten in Asien, einschließlich Korea, erheblich verändert: von der traditionellen Ernährung mit fermentierten Lebensmitteln (Kimchi, fermentierte Sojabohnen usw.) hin zu einer fetthaltigen westlichen Ernährung (Fleisch, Fette usw.). Es ist bekannt, dass westliche Ernährungsgewohnheiten das Risiko von Fettleibigkeit, Bluthochdruck, Diabetes und Hyperlipidämie erhöhen. Hyperlipidämie ist ein Risikofaktor für Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Die Kontrolle der Hypercholesterinämie ist wichtig, um Hyperlipidämie zu verhindern. Die Senkung des Triglyceridspiegels im Blut ist eine der Behandlungsmöglichkeiten für Patienten mit kardiovaskulären Erkrankungen durch Induktion der LDL-Rezeptoren und Begrenzung der VLDL-Sekretion mit bestimmten Medikamenten.

Es gibt mehrere Medikamente zur Verringerung der Hyperlipidämie-Symptome, wie HMG-CoA-Reduktase-Hemmer (Statine), PPAR-alpha-Aktivator (Fibrat), CETP-Hemmer, Gallensäure-Sequestrierungsmittel und ACAT-Hemmer. Eine Langzeitbehandlung mit diesen Medikamenten hat jedoch Nebenwirkungen. Daher wurde in vielen Studien versucht, die Wirksamkeit der Medikamente zu erhöhen.

Die Senkung der Cholesterinkonzentration im Blut ist ein wichtiges Forschungsthema für funktionelle Lebensmittel und die Entwicklung von Medikamenten, um das Risiko von Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu verringern. Natürliche Komponenten aus Pflanzen oder Organismen sind potenzielle Kandidaten, um das Risiko des Ausbruchs von Krankheiten zu verringern. Die Zwiebel (Allium cepa L.) wurde zur Senkung des Cholesterinspiegels im Blut verwendet. In Asien wurde sie aufgrund ihrer fiebersenkenden, antiparasitären, entgiftenden und entzündungshemmenden Wirkung auf den Darm traditionell als Medizin verwendet. Die wichtigsten Bestandteile der Zwiebel sind Flavonoide (Quercetin, Quercitrin und Rutin) und Schwefelverbindungen (Allylpropyldisulfid, Diallyldisulfid) mit gesundheitsfördernder Wirkung. Eine weitere Methode zur Senkung des Cholesterinspiegels ist die Verwendung von Lactobacillus für die Fermentation. Lactobacillus ist auf seine cholesterinsenkende Wirkung hin untersucht worden. Klaver et al. haben berichtet, dass Lactobacillus Gallensäure dekonjugieren und die Funktion des Cholesterins hemmen kann. Über die Wirkung von fermentiertem Zwiebelextrakt auf Hyperlipidämie nach oraler Verabreichung an ApoE-defiziente Mäuse wurde jedoch noch nicht berichtet. Daher konzentrierte sich diese Studie auf das antihyperlipidämische und antioxidative Potential von fermentierten Zwiebeln (Allium cepa L.) mit einem neuartigen Lactobacillus casei HD-010 im Lipidstoffwechsel.

2. Materialien und Methoden

2.1. Auswahl der Bakterienstämme und Kulturbedingungen

Zehn Stämme wurden aus fermentierten Zwiebeln identifiziert, und der Hauptstamm war Lactobacillus casei HD-010 (Tabelle 1). Als Positivkontrolle verwendeten wir L. casei KCTC 2180 aus der Korean Collection for Type Cultures. Der identifizierte Stamm L. casei HD-010 wurde bei 30°C 10 Tage lang kultiviert, um Zwiebelextrakt zu fermentieren. Der Zwiebelextrakt wurde aus gehackten, sauberen Zwiebeln hergestellt, nachdem sie dreimal mit doppelt destilliertem Wasser gewaschen worden waren. Der Zwiebelextrakt wurde bei 121°C für 15 Minuten autoklaviert und zur Fermentation verwendet. Das Medium zur Identifizierung der Stämme wurde aus 5,5%iger MRS-Bouillon (Difco, Frankreich) mit 2,0% Agar (Difco, Frankreich) hergestellt. Flüssige Nährmedien wurden wie die Stammidentifikationsmedien ohne 2,0 % Agar zubereitet.

2.2. Vorbereitung des fermentierten Zwiebelextrakts

Ein 30-Liter-Fermenter (Biostat C Plus, Sartorius, Schweden) wurde für die Fermentation des Zwiebelextrakts mit 100%igem Zwiebelextrakt unter sterilen Bedingungen verwendet. Nach dem Abkühlen des Zwiebelextrakts wurde 1% HD-010, das 24 Stunden lang bei 37°C unter Schütteln (200 U/min) bebrütet wurde, in den Fermenter beimpft und bei 37°C unter Schütteln (25 U/min) 10 Tage lang kultiviert. Nach dem Filtrieren des fermentierten Zwiebelextrakts mit einem Filter (0,2 μm Porengröße) wurde der Extrakt gefriergetrocknet (PVTFD20RS, Ilshin Lab. Co. Ltd., Korea) und bis zur Durchführung des Experiments bei -80 °C aufbewahrt. Als positive Kontrolle wurde L. casei KCTC 2180 verwendet. Sie wurde nach demselben Verfahren wie L. casei HD-010 hergestellt.

2.3. Bestimmung der Sauerstoffradikalabsorptionskapazität (ORAC)

Die antioxidative Kapazität von fermentierten Zwiebeln, Schichten organischer Lösungsmittel, Fraktionen und Unterfraktionen wurde mit Hilfe des ORAC-Tests bestimmt, wie von Gillespie et al. beschrieben. Kurz gesagt, wurden Proben oder Trolox (0, 6,25, 12,5, 25, 50 und 100 μg/ml) mit phosphatgepufferter Kochsalzlösung (75 mmol/L, pH 7,4, Thermofisher scientific, Waltham, MA, USA) gemischt. Nach der Zugabe von β-Phycoerythrin (0,2 mmol/L) und 2,2′-Azobis(2-amidinopropan)-Dihydrochlorid (AAPH, 200 mmol/L, Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Osaka, Japan) als Radikalgeneratoren wurden die Vertiefungen einer 96-Well-Platte gefüllt. Die Fluoreszenz wurde sechzig Minuten lang alle zwei Minuten mit einem Fluoreszenz-ELISA-Lesegerät (VICTOR®, PerkinElmer, USA) gemessen (Anregungswellenlänge: 535 nm, Emissionswellenlänge: 590 nm). Die Gleichung zur Ermittlung der AUC (Fläche unter der Kurve) lautete wie folgt:

wobei f0 der anfängliche Fluoreszenzwert bei 0 Minuten und fi der Fluoreszenzwert bei i (von 1 bis 60) Minuten war.

2.4. Adipozytenzellkultur und -differenzierung

Wir erwarben 3T3-L1-Zelllinien von der American Type Culture Collection (ATCC, USA). Die 3T3-L1-Präadipozyten-Zellen wurden in 96-Well-Platten in einer Dichte von 1 × 104 Zellen pro Well plattiert. Sie wurden bei 37 °C und 5 % CO2 in Dulbeco’s Modified Eagle Media (DMEM, Gibco, Invitrogen, USA) kultiviert, das mit 10 % neugeborenem Kälberserum (Gibco, Invitrogen, USA) und 100 U/ml Penicillin-Streptomycin (Gibco, Invitrogen, USA) ergänzt wurde. Anschließend wurden 3T3-L1-Präadipozyten in Differenzierungsmedium (MDI) kultiviert, das 10 % fötales Rinderserum (FBS, Gibco), 10 μg/ml Insulin (Sigma-Aldrich), 0,5 mM 3-Isobutyl-1-methylxanthin (IBMX, Sigma-Aldrich) und 1 μM Dexamethason (Sigma-Aldrich) enthält. Zwei Tage nach der Stimulation mit einem Differenzierungsinduktor (MDI, einschließlich 0,5 mM IBMX, 1 μM Dexamethason und 10 μg/ml Insulin) wurde das Medium auf DMEM mit 10 % FBS und 10 μg/ml Insulin umgestellt. Zwei Tage später wurde das Medium erneut auf 10 % FBS/DMEM umgestellt. Die Zellen wurden alle zwei Tage in 10 % FBS/DMEM kultiviert. Die vollständige Differenzierung wurde an Tag 8 erreicht. Zwiebelextraktproben wurden der 3T3-L1-Zellkultur in verschiedenen Konzentrationen (6,25 ~ 100 μg/ml) an vier Tagen nach der Differenzierungsinduktion zugesetzt.

Der intrazelluläre Lipidgehalt wurde in 96-Well-Platten mit dem AdipoRed™-Assay-Reagenz (Cambrex, MA, USA) gemessen. Am 8. Tag wurde das Behandlungsmedium entfernt und die Zellen wurden 5 Stunden lang in einer 4%igen Formaldehydlösung bei Raumtemperatur (25°C) fixiert. Nach dem Spülen der Zellen mit PBS wurde jede Vertiefung mit 200 μl PBS und 5 μl AdipoRed-Reagenz gefüllt. Nach 10-minütiger Inkubation bei Raumtemperatur wurden die Platten mit einem Fluoreszenz-ELISA-Reader (VICTOR®, PerkinElmer, USA) bei einer Anregungswellenlänge von 485 nm und einer Emissionswellenlänge von 535 nm gemessen. Die Werte jeder Gruppe wurden zur Berechnung der 50%igen effektiven Hemmkonzentration (EC50) für die Verringerung der Adipozytendifferenzierung verwendet. Als Positivkontrollen wurden Benzafibrat und Simvastatin verwendet.

2.5. Trennung und Fraktionierung von mit L. casei HD-010

Gefriergetrocknete fermentierte Zwiebelextrakte wurden in destilliertem Wasser resuspendiert und mit vier verschiedenen organischen Lösungsmitteln (n-Hexan, CH2Cl2, Ethylacetat und n-Butanol) und restlichem H2O aufgeteilt. Diese Fraktionen wurden einer Dekompressionsanreicherung und Gefriertrocknung unterzogen, um das restliche Lösungsmittel zu entfernen. Die CH2Cl2-Schichten wurden nacheinander auf HP-20, Kieselgel und RP-C18 offene Säulenchromatographie unter den gleichen Säulenbedingungen (3,8 x 60 cm, 300 g) aufgetragen, um den Wirkstoff aus fermentierten Zwiebeln mit L. casei HD-010 (LFAc) zu erhalten.

2.6. Quercetin-Gehalt

Der Quercetin-Gehalt in fermentierten Zwiebelextrakten wurde mittels analytischer HPLC quantitativ analysiert (Shimadzu CBM-20A Network LC-System mit LC-6AD-Pumpe, SPD-M20APDA-Detektor, ausgestattet mit einem automatisierten Flüssigkeitssammler der SIL-10AF-Serie). Es wurde eine Eclipse Plus-C18-Säule (Agilent, 3,0 x 100 mm, 0,35 μm) unter folgenden Bedingungen verwendet: Durchflussrate, 1,0 ml/min; Gesamtlaufdauer, 30 Minuten; mobile Phase 90 % ACN plus 0,02 M KH2PO4 (pH 2,0 mit H3PO4); Injektionsvolumen der Proben oder STD, 20 μl; und Wellenlänge, 372 nm. Quercetin (Q4951) wurde als Vergleichsstandard verwendet (CAS-Nr. 117-39-5, Sigma-Aldrich, USA)

2.7. Tierversuche

Männliche ApoE-defiziente Mäuse (fünf Wochen alt) wurden von Central Laboratory Animal Inc. in Korea geliefert und bei 23 ± 0,5°C mit 55 ± 7% Luftfeuchtigkeit und einem Licht-Dunkel-Zyklus (12 Stunden : 12 Stunden) untergebracht. Alle Tiere wurden mindestens eine Woche lang akklimatisiert. Sie wurden in Käfigen gehalten und mit dem fett- und cholesterinarmen Kontrollfutter D12336 (Central Laboratory Animal Inc., Seoul, Korea) gefüttert.

Alle Tierversuche wurden in einer pathogenfreien Barrierezone der Kyungpook National University durchgeführt. Alle in dieser Studie verwendeten Verfahren wurden vom Animal Care and Use Committee der Kyungpook National University genehmigt (IACUC-Zulassungsnummer: KNU2012-136).

Die Kontrollgruppe wurde mit einer fettreichen Diät gefüttert. Die positive Kontrollgruppe wurde mit Benzafibrat (10 mg/kg) gefüttert. Der fermentierte Zwiebelextrakt wurde in drei Gruppen in unterschiedlichen Mengen oral in 0,5 ml Kochsalzlösung verabreicht (niedrige Dosis, 25 mg/kg; mittlere Dosis, 50 mg/kg; und hohe Dosis, 100 mg/kg). Die Gruppe mit reiner Kochsalzlösung wurde als Negativkontrolle verwendet (N=10/Gruppe). Der tierexperimentelle Aufbau dieser Studie ist in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1

Tierexperimenteller Aufbau.

2.7.1. Messung des Lipidgehalts

Das Blut wurde den Mäusen sechs Wochen lang jede Woche mit der retroorbitalen Sinusblutungsmethode über den intraorbitalen Venenplexus entnommen. Die Blutproben wurden 30 Minuten lang bei Raumtemperatur inkubiert und anschließend 10 Minuten lang bei 600 g und 4°C zentrifugiert. Die Serumproben wurden vorbereitet und bis zur Untersuchung bei -80°C aufbewahrt. Die HMG-CoA-Reduktase- und CETP-Hemmaktivitäten wurden anhand von Seren gemessen, die zum letzten experimentellen Zeitpunkt entnommen wurden (Wochenproben). Die HMG-CoA-Reduktase- und CETP-Hemmungsaktivitäten wurden mit dem HMG-CoA-Reduktase-Assay-Kit (Sigma, USA) bzw. dem CETP-Assay-Kit (Biovision, USA) gemessen. Im Serum wurde der Gehalt an Gesamtcholesterin (TC), LDL-Cholesterin (LDL-C), HDL-Cholesterin (HDL-C) und Triglyceriden (TG) mit dem Asan-Kit (Asan medical company, Korea) und einem biochemischen Analysegerät von Beckman Coulter gemessen.

2.8. Statistische Analyse

Die Ergebnisse werden als Mittelwert ± Standardabweichung (Mittelwert ± SD) angegeben. Die statistischen Analysen der Daten wurden mit einem zweiseitigen Student’s t-Test bestimmt.

3. Ergebnisse und Diskussion

3.1. Fermentierte Zwiebel zeigt antioxidative Aktivität

Wir haben die antioxidative Aktivität von mit L. casei HD-010 (LFAc) fermentiertem Zwiebelextrakt mittels ORAC-Assay untersucht. LFAc hatte einen höheren ORAC-Wert als Trolox, eine Positivkontrolle (ORAC des LFAc-Extrakts = 1,02).

Um festzustellen, welche Fraktionen der mit L. casei HD-010 fermentierten Zwiebelextrakte antioxidative Inhaltsstoffe enthielten, haben wir den Extrakt mit vier verschiedenen organischen Lösungsmitteln weiter aufgetrennt, wie im Abschnitt Material und Methoden beschrieben. Die LFAc-EtOAc-Fraktionen hatten den höchsten ORAC-Wert (ORAC von LFAc-EtOAc = 1,12) (Abbildung 2), was darauf hindeutet, dass die EtOAc-Fraktionen des mit L. casei HD-010 fermentierten Zwiebelextrakts (LFAc) eine antioxidative Komponente enthalten. Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass der mit L. casei HD-010 (LFAc) fermentierte Zwiebelextrakt antioxidative Aktivität besitzt.

Abbildung 2

Antioxidative Aktivitäten der Fraktionen des mit L. caseiHD-010 (LFAc) fermentierten Zwiebelextrakts unter Verwendung organischer Lösungsmittel. Die ORACPE-Werte (Oxygen Radical Absorbance Capacity) wurden im Antioxidationstest mit verschiedenen organischen Lösungsmittelfraktionen ermittelt. Trolox wurde als positive Kontrolle verwendet (ORAC-Wert war 1,00). Die Daten sind als Mittelwert ± SD (n = 3) angegeben. #p<0,05 gegenüber der Kontrollgruppe (mit FO behandelte Gruppe); ##p<0,05 gegenüber der Kontrollgruppe (mit AO behandelte Gruppe); ###p<0,05 gegenüber der mit LFAc behandelten Gruppe; p<0,05 gegenüber der positiven Kontrollgruppe (L. casei KCTC 2180 behandelte Gruppe); p<0,05 gegenüber der Positivkontrolle (mit Trolox behandelte Gruppe); FO, frische Zwiebel; AO, autoklavierte Zwiebel; LFAc, fermentierte Zwiebel mit L. casei HD-010; Hx, n-Hexan; CH2Cl2, Dichlormethan; EtOAc, Ethylacetat; BuOH, n-Butanol; L. casei KCTC 2180, fermentierte Zwiebel mit L. casei KCTC 2180.

3.2. Hemmung der Adipozytendifferenzierung

Fermentierte Zwiebel mit L. casei HD-010 (LFAc) zeigte eine hemmende Wirkung auf die Adipozytendifferenzierung im Vergleich zu frischer Zwiebel oder autoklavierter Zwiebel (> 20%). Die hemmende Wirkung von LFAc wurde speziell in der CH2Cl2-Schicht beobachtet (> 45%) (Abbildung 3). Als positive Kontrolle hatte Benzafibrat keinen Einfluss auf die Differenzierung. Bei der Behandlung mit Simvastatin wurde die Differenzierung jedoch zu mehr als 90 % gehemmt. Daher hat LFAc eine hemmende Funktion, indem es die HMG-CoA-Reduktase-Aktivität blockiert.

Abbildung 3

Hemmung der Differenzierung von Adipozyten durch mit L. casei HD-010 (LFAc) fermentierten Zwiebelextrakt (Allium cepa L.). Die Daten sind als Mittelwert ± SD (n = 3) dargestellt. p<0,05 gegenüber der mit FO, AO, LFAc oder LFAc-Hx behandelten Gruppe; #p<0,05 gegenüber der positiven Kontrolle (mit Benzafibrat behandelte Gruppe); ##p<0,01 gegenüber der positiven Kontrolle (mit Benzafibrat behandelte Gruppe). FO, frische Zwiebel; AO, Autoklav-Zwiebel; LFAc, fermentierte Zwiebel mit L. casei HD-010; Hx, n-Hexan; CH2Cl2, Dichlormethan; EtOAc, Ethylacetat; BuOH, n-Butanol.

3.3. Dichlormethan-Schichten des mit L. casei HD-010 fermentierten Zwiebelextrakts (LFAc) haben sowohl differenzierungshemmende als auch antioxidative Wirkungen auf Adipozyten

Um die aktive Verbindung in LFAc für die Induktion der physiologischen Aktivität zu reinigen und zu identifizieren, wurden die CH2Cl2-Schichten verschiedenen Isolierungsverfahren unterzogen (HP-20, Kieselgel und offene RP-C18-Säule). HLFAc-30- und SLFAc-4-Fraktionen mit starken, die Adipozytendifferenzierung hemmenden Aktivitäten wurden nacheinander erhalten (Datum nicht gezeigt), nachdem die SLFAc-4-Fraktionen in einer offenen RP-C18-Säule weiter isoliert worden waren.

Um die die Hyperlipidämie hemmende Funktion nach LFAc zu untersuchen, wurde die MC-Fraktion einer HP-20-, Kieselgel- und offenen RP-18-Chromatographie unterzogen. Für die LFAc-HP3-Fraktion aus HP-20, die LFAc-S4-Fraktion aus Kieselgel und die LFAc-C3-Fraktion aus C1 wurden antioxidative und die Adipozyten-Differenzierung hemmende Effekte beobachtet (Tabelle 2).

Proben Inhibition (EC50 = μg/ml) ORAC LFAc_CH2Cl2 53.25 1.10 ± 0.015 LFAc_C1 53.41 1.06 ± 0.028 LFAc_C2 56.56 1.04 ± 0.013 LFAc_C3 40.25 1.15 ± 0.021 LFAc_C4 42.98 1.16 ± 0.057 LFAc_C5 >100 ND Trolox ND 1.00 ± 0,017

Daten sind als Mittelwert ± SD dargestellt (n = 3); p<0,05 gegenüber der Kontrollgruppe (mit PBS behandelte Gruppe); p<0,05 gegenüber der positiven Kontrolle (mit Trolox behandelte Gruppe). ND (not detected).

Tabelle 2

Adipozytendifferenzierungshemmung und antioxidative Aktivitäten von Subfraktionen aus LFAc_S4 unter Verwendung einer offenen C18-Säule.

3.4. Quercetin-Gehalt

Dünnschichtchromatographie (TLC) wurde verwendet, um Komponenten aus rohem Zwiebelextrakt (FO), sterilisiertem Zwiebelextrakt (AO) und fermentiertem Zwiebelextrakt (LFAc) zu trennen. Das Muster unterschied sich nicht zwischen den Proben, und es wurden vier Hauptflecken gefunden (Daten nicht gezeigt). Die Fraktion LFAc-C4 zeigte die beste differenzierungshemmende Wirkung auf die Adipozyten und es wurde eine wirksame Einzelfraktion identifiziert. Quercetin, einer der Hauptbestandteile der Zwiebel, wurde in der LFAc-C4-Fraktion identifiziert. FO, AO, LFAc und LFAc_CH2Cl2 wurden mit HPLC untersucht. Der Quercetingehalt in diesen Fraktionen betrug FO, 3,90 ± 0,041 mg/ml; AO, 7,13 ± 0,009 mg/ml; LFAc, 2,89 ± 0,064 mg/ml; und LFAc_CH2Cl2, 20,53 ± 0,304 mg/ml. Der Quercetingehalt wurde durch das Fermentationsverfahren nicht verändert. Nach der Fermentation mit Probiotika war der Quercetingehalt in LFAc-CH2Cl2 jedoch fast 10-fach erhöht (Abbildung 4).

Abbildung 4

Quantität des Quercetingehalts in Zwiebelextrakt (Allium cepa L.) mit oder ohne Fermentation mittels HPLC-Analyse. Die Daten sind als Mittelwert ± SD (n = 3) angegeben. FO, frische Zwiebel; AO, autoklavierte Zwiebel; LFAc, fermentierte Zwiebel mit L. casei HD-010; CH2Cl2, Dichlormethan.

3.5. Tierversuch

3.5.1. Körpergewicht

Die Wirkung von fermentiertem Zwiebelextrakt auf das Körpergewicht wurde sechs Wochen lang an Mäusen mit einer fettreichen Diät getestet. Eine signifikante Abnahme des Körpergewichts wurde in der Gruppe, die fermentierten Zwiebelextrakt erhielt, beobachtet. Ballaststoffe, Flavonoide und schwefelhaltige Komponenten in der Zwiebel verringerten das Körpergewicht im Vergleich zur Gruppe mit fettreicher Ernährung (Daten nicht gezeigt). Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass die orale Verabreichung von fermentiertem Zwiebelextrakt keine direkte Wirkung auf das Körpergewicht hat, was mit anderen Studien übereinstimmt.

3.5.2. Messung des Lipidgehalts im Serum

Das Serum wurde sechs Wochen lang jede Woche gesammelt und auf Veränderungen des LDL-C-, HDL-C-, TG- und TC-Gehalts untersucht. Am Ende des Versuchs wurde das Serum auf die Wirkung der HMG-CoA-Reduktase und der CETP-Hemmung untersucht. Die mit fermentiertem Zwiebelextrakt gefütterten Gruppen (niedrig, mittel und hoch) zeigten ab der fünften Woche einen signifikanten Rückgang des LDL-C-Gehalts. Die Gruppen mit mittlerer und hoher Fütterung mit fermentiertem Zwiebelextrakt zeigten eine kontinuierliche Abnahme ihres Körpergewichts (Tabelle 3). Außerdem war der HDL-C-Spiegel von der ersten bis zur sechsten Woche nach der Verabreichung erhöht (Tabelle 4). Die mit LSP-11-Überstand gefütterte Gruppe wies in der dritten und fünften Woche erhebliche Veränderungen der HDL-C- und LDL-C-Werte auf. Diese Daten deuten darauf hin, dass fermentierter Zwiebelextrakt synergistische Effekte auf die Funktionen der Sekundärmetaboliten von Lactobacillus casei HD-010 haben könnte.

Behandlung Dosis (mg/kg/Tag) Low density lipoprotein (LDL, mg/dl) 0 Wochen 1 Woche 2 Wochen 3 Wochen 4 Wochen 5 Wochen 6 Wochen Kontrolle 0 575.9±51.05 620.0±96.49 536.6±93.56 621.9±47.44 509.8±67.23 675.9±54.93 592.4±37.39 Low 25 581.4±81.00 624.1±58.78 462.3±72.85# 624.4±26.62 484.6±52.17# 517.0±92.00 553.5±40.53 Mitte 50 532.6±81.58 605.1±63.79 441.3±72.70# 597.1±55.23# 477.1±98.76# 486.7±59.18 547.4±31.61 Hoch 100 517.0±39.48 595.9±64.42 336.4±62.60 591.0±89.04## 454.9±20.30## 484.2±69.66 500.3±77.92 L. casei KCTC 2180 100 612.6±60.79 677.9±114.79 593.6±47.41 723.1±28.63 625.6±55.93 685.7±72.79 624.0±26.55 Benzafibrat 10 597.3±90.47 581.8±40.11 513.4±67.09 652.3±83.81 649.9±69.99 652.4±76.33 590.0±24.63

Daten werden als Mittelwert ± SD dargestellt (10 Tiere pro Gruppe; drei unabhängige Experimente wurden durchgeführt). Die statistische Signifikanz zwischen Kontroll- und behandelten Werten wurde durch einen zweiseitigen Student’s t-Test mit p-Wert bestimmt; p-Wert < 0.05 und p-Wert < 0,001 (gegenüber der Kontrollgruppe); #p-Wert < 0,05 und ##p-Wert < 0,001 (gegenüber der mit L. casei KCTC 2180 und Benzafibrat behandelten Gruppe).

Tabelle 3

Wirkung von fermentierter Zwiebel mit L. casei HD-010 auf den Serumspiegel von Low-Density-Lipoprotein bei ApoE-defizienten Mäusen.

Behandlung Dosis (mg/kg/Tag) High density lipoprotein (HDL, mg/ dl) 0 Wochen 1 Woche 2 Wochen 3 Wochen 4 Wochen 5 Wochen 6 Wochen Kontrolle 0 45.5±7.41 47.1±1.05 44.3±8.95 50.8±3.20 36.0±4.23 31.4±4.43 44.8±2.27 Low 25 45.5±1.06 50.7±1.91 46.2±7.38 57.4±1.28 56.6±9.70 48.0±9.51 45.6±8.59 Mitte 50 52.8±3.02 58.2±3.77 52.9±6.82## 65.3±0.92 58.6±4.10 51.8±3.41 56.2±7.73 Hoch 100 56.6±8.96 64.2±6.00 55.4±6.81## 70.3±3.64 66.3±4.18 62.5±5.13 56.6±1.98 L. casei KCTC 2180 100 45.2±3.90 52.7±3.95 38.9±5.06 54.4±2.40 46.3±6.13 48.8±8.62 43.6±6.55 Benzafibrat 10 43.2±2.95 48.0±2.99 39.1±5.29 55.7±4.66 35.8±0.92 32.1±5.85 42.7±6.30

Daten sind als Mittelwert ± SD dargestellt (10 Tiere pro Gruppe; drei unabhängige Experimente wurden durchgeführt). Die statistische Signifikanz zwischen den Kontroll- und den behandelten Werten wurde durch einen zweiseitigen Student’s t-Test ermittelt und ist als p-Wert angegeben; p-Wert < 0,05 und p-Wert < 0,001 (gegenüber der Kontrollgruppe); #p-Wert < 0,05 und ##p-Wert < 0,001 (gegenüber der mit L. casei KCTC 2180 und Benzafibrat behandelten Gruppe).

Tabelle 4

Wirkung von fermentierter Zwiebel mit L. casei HD-010 auf den Serum-High-Density-Lipoprotein-Spiegel bei ApoE-defizienten Mäusen.

Der Serum-TG-Spiegel war in allen Gruppen im Vergleich zu dem der Kontrollgruppe leicht verringert. Dieser Rückgang war jedoch statistisch nicht signifikant. Insbesondere die mit fermentiertem Zwiebelextrakt gefütterte Gruppe zeigte eine signifikante Abnahme des TG-Spiegels in der ersten, zweiten, dritten und fünften Woche (Tabelle 5). Der TC-Wert wurde in der mit fermentiertem Zwiebelextrakt gefütterten Gruppe ab der fünften Woche reduziert (Tabelle 6). Die positive Kontrollgruppe, die mit Benzafibrat und Lactobacillus-Überstand gefüttert wurde, zeigte jedoch keinen signifikanten Unterschied im TC-Spiegel im Vergleich zur Kontrollgruppe.

Behandlung Dosis (mg/kg/Tag) Triglyzeride (TG, mg/ dl) 0 Wochen 1 Woche 2 Wochen 3 Wochen 4 Wochen 5 Wochen 6 Wochen Kontrolle 0 406.6±35.68 561.2±54.01 334.4±60.37 652.3±65.16 302.3±48.56 412.2±75.99 284.8±54.11 Low 25 379.1±76.36 553.5±70.59 301.0±75.14 628.2±63.90 288.3±45.88 396.2±59.68 266.6±23.08 Mitte 50 363.5±64.19 461.6±99.73 270.1±16.91 581.1±34.41 283.1±43.47 321.0±82.27 265.7±16.24 Hoch 100 395.5±61.04 449.7±59.96 228.5±42.10 537.3±62.24 273.4±60.84 241.5±68.03 252.5±39.91 L. casei KCTC 2180 100 410.4±78.77 475.9±41.84 275.2±37.67 507.0±24.04 241.7±57.09 255.9±65.39 270.3±26.89 Benzafibrat 10 380.5±86.76 529.5±90.37 285.3±52.13 656.7±71.61 257.2±33.35 396.9±99.12 273.6±39.73

Daten werden als Mittelwert ± SD dargestellt (10 Tiere pro Gruppe; drei unabhängige Versuche wurden durchgeführt). Die statistische Signifikanz zwischen den Kontroll- und den behandelten Werten wurde durch einen zweiseitigen Student’s t-Test bestimmt; p-Wert < 0,05 und p-Wert < 0,001.

Tabelle 5

Wirkung von fermentierter Zwiebel mit L. casei HD-010 auf den Serumtriglyceridspiegel bei ApoE-defizienten Mäusen.

Behandlung Dosis (mg/kg/Tag) Totalcholesterin (TC, mg/dl) 0 Wochen 1 Woche 2 Wochen 3 Wochen 4 Wochen 5 Wochen 6 Wochen Kontrolle 0 702.7±40.72 779.4±88.99 647.8±89.39 803.2±41.15 621.8±71.15 789.7±55.05 699.1±41.20 Low 25 702.7±88.48 785.5±63.45 568.7±82.61 807.5±19.50 598.8±46.83 644.3±79.84 644.8±39.13 Mittel 50 658.1±73.41 755.7±51.34 548.3±67.92 778.6±57.04 592.3±91.15 602.7±62.89 641.1±60.00 Hoch 100 652.7±28.06 750.1±60.31 437.4±61.70 768.7±83.53# 575.9±20.40# 595.0±73.14 619.4±78.28 L. casei KCTC 2180 100 739.9±48.37 825.8±113.75 687.6±52.21 879.0±32.08 720.2±66.89 785.8±79.01 715.2±33.01 Benzafibrat 10 716.6±90.81 735.7±26.94 609.5±66.18 839.3±92.52 737.1±73.97 763.9±87.42 687.4±19.36

Daten stellen Mittelwerte ± SD dar (10 Tiere pro Gruppe; drei unabhängige Experimente wurden durchgeführt). Die statistische Signifikanz zwischen den Kontroll- und den behandelten Werten wurde durch einen zweiseitigen Student’s t-Test ermittelt und ist als p-Wert angegeben; p-Wert < 0,05 und p-Wert < 0,001 (gegenüber der Kontrollgruppe); #p-Wert < 0,05 und ##p-Wert < 0,001 (gegenüber der mit L. casei KCTC 2180 und Benzafibrat behandelten Gruppe).

Tabelle 6

Wirkung von fermentierter Zwiebel mit L. casei HD-010 auf den Gesamtcholesterinspiegel im Serum von ApoE-defizienten Mäusen.

Wir haben das Modell der ApoE-defizienten Mäuse verwendet, um die Wirksamkeit des fermentierten Zwiebelextrakts bei der Verringerung der Lipidakkumulation, der Hemmung der HMG-CoA-Reduktase und der CETP-Hemmung zu bewerten. Die HMG-CoA-Reduktase ist an der Cholesterinsynthese beteiligt. Sie wurde nach der Verabreichung von fermentiertem Zwiebelextrakt reduziert. Dieser Rückgang war jedoch statistisch nicht signifikant (Abbildung 5). Das CETP-Protein dient als Träger für HDL und LDL im Körper, und die HMG-CoA-Reduktase ist an der Cholesterinsynthese beteiligt. Wie in Abbildung 5 dargestellt, waren die CETP-Aktivität und die HMG-CoA-Reduktase nach der Verabreichung von fermentiertem Zwiebelextrakt signifikant (Abbildung 5). Diese Daten deuten darauf hin, dass fermentierter Zwiebelextrakt die intestinale Fettadsorption durch Hemmung der CETP-Aktivität wirksam blockieren kann.

(a)

(b)

(a)
(b)

Abbildung 5

Wirkung von fermentierter Zwiebel mit L. caseiHD-010 auf die Serum-CETP- und HMG- CoA-Reduktase-Aktivität bei ApoE-defizienten Mäusen nach sechs Wochen. Die Daten sind als Mittelwert ± SD dargestellt (10 Tiere pro Gruppe; drei unabhängige Experimente wurden durchgeführt). Die statistische Signifikanz zwischen unbehandelten und behandelten Werten wurde durch einen zweiseitigen Student’s t-Test bestimmt und ist als p-Wert angegeben; p-Wert < 0,05 und p-Wert < 0.001 (gegenüber der Kontrollgruppe); #p-Wert < 0,05 und ##p-Wert < 0,001 (gegenüber der mit L. casei KCTC 2180 und Benzafibrat behandelten Gruppe).

Hyperlipidämie ist ein wichtiges Thema im Gesundheitswesen. Sie ist an vielen schweren Herz-Kreislauf-Erkrankungen beteiligt. Viele experimentelle und klinische Studien haben gezeigt, dass Hyperlipidämie Bluthochdruck, Diabetes und Fettleibigkeit verursachen kann.

Viele Studien haben berichtet, dass Zwiebelkomponenten oder Lactobacillus den Lipidgehalt im Blut senken können. Die Zwiebel ist ein bekanntes traditionelles Heilmittel. Sie ist in vielen epidemiologischen Studien untersucht worden. In asiatischen Ländern werden Zwiebel- und Knoblauchpflanzen, die Diallylsulfid und Quercetin enthalten, zur Vorbeugung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen eingesetzt. Die Zwiebel enthält etwa 90% Wasser, 7 ~8% Zucker (hauptsächlich Fruktose) und geringe Mengen an Vitaminen. S-Methyl-L-Cysteinsulfoxid ist einer der Bestandteile der Zwiebel. Es kann die Blutfettwerte senken. Quercetin hat eine ähnliche Wirkung bei der Verringerung der Lipidproduktion und -synthese im Tierversuch. Auch Lactobacillus kann den Cholesterinspiegel im Blut senken. Viele Studien haben gezeigt, dass Lactobacillus die Aufnahme von Gallensäuren und die Bindung von Cholesterin an die Zellwand hemmen kann. Der fermentierte Zwiebelextrakt ist jedoch noch nicht gut untersucht worden. Nur wenige Forschungsgruppen haben versucht, fermentierte Zwiebelextrakt-Getränke zu entwickeln.

In dieser Studie haben wir versucht, ein geeignetes Bakterium für die Zwiebelfermentation zu identifizieren und seine Wirkung auf den Blutfettspiegel zu bestimmen. Unsere Daten deuten darauf hin, dass fermentierter Zwiebelextrakt bei oraler Verabreichung eine Wirkung auf den Lipidstoffwechsel hat.

4. Schlussfolgerungen

Der Hauptwirkstoff, der für die antihyperlipidämische Wirkung der fermentierten Zwiebel verantwortlich ist, war Quercetin. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass fermentierte Zwiebel eine präventive/therapeutische Wirkung auf hyperlipidämische Erkrankungen hat. Sie könnte das Potenzial haben, als funktionelles Lebensmittel entwickelt zu werden.

Datenverfügbarkeit

Die Daten sind mit Online-Repositories von http://www.nodagi.net verlinkt.

Interessenkonflikte

Die Autoren erklären, dass es keine Interessenkonflikte im Zusammenhang mit der Veröffentlichung dieses Artikels gibt.

Beiträge der Autoren

Woong-Suk Yang und Jin-Chul Kim haben zu gleichen Teilen zu dieser Arbeit beigetragen.

Dankbarkeit

Die vorliegende Studie wurde teilweise von Nodaji Co. Ltd. (Pohang, Korea) im Jahr 2012 unterstützt.