Добавка с эпигаллокатехин-3-галлатом регулирует перераспределение глюкозы через потенциальный эндогенный рецептор у белого толстолобика

В современной аквакультуре для снижения затрат и уменьшения нагрузки на окружающую среду активно применяются корма с высоким содержанием небелковых энергетических компонентов — углеводов и жиров. Такой подход позволяет экономить дорогостоящий белок и снижать выделение аммиачного азота. Углеводы, помимо доступности, играют важную роль в технологическом процессе гранулирования кормов, а жиры служат источником высококалорийной энергии и незаменимых жирных кислот. Однако у большинства рыб, эволюционно не приспособленных к высокому уровню углеводов в рационе, избыток этих нутриентов часто вызывает метаболические нарушения. Чрезмерное потребление легкоусвояемых углеводов или жиров может приводить к дисфункции печени, стойкой гипергликемии, снижению потребления корма и замедлению роста. В связи с этим поиск экзогенных добавок, способных улучшить усвоение небелковых источников энергии, становится критически важным для устойчивого развития индустрии.

Одним из перспективных природных регуляторов метаболизма является эпигаллокатехин-3-галлат (EGCG) — основной и наиболее активный катехин зеленого чая. Широко известный своими антиоксидантными, противовоспалительными и противоопухолевыми свойствами, EGCG также привлекает внимание благодаря способности предотвращать ожирение и диабет у млекопитающих. В исследованиях на мышах было показано, что он снижает всасывание липидов и уменьшает жировую дистрофию печени. В аквакультуре добавки чая или его экстрактов уже продемонстрировали положительное влияние на рост, иммунитет и липидный обмен у различных видов рыб. Однако специфическое действие EGCG на метаболизм глюкозы, особенно учитывая врожденную толерантность рыб к углеводам, остается малоизученным. Данное исследование направлено на восполнение этого пробела с использованием белого толстолобика (Ctenopharyngodon idella) — одного из ключевых объектов мирового рыбоводства, который часто страдает от метаболических нарушений при интенсивном выращивании.

В рамках работы были разработаны экспериментальные рационы на основе рыбной муки с фиксированным содержанием белка (около 30%). Исследование включало пять групп кормов: контрольный рацион, рацион с высоким содержанием углеводов (HC), HC с добавлением 0,05% EGCG (HC+EGCG), рацион с высоким содержанием жиров (HF) и HF с добавлением 0,05% EGCG (HF+EGCG). Восьминедельный эксперимент проводился на молоди белого толстолобика со средней начальной массой 8,5 г. Оценивались показатели роста, потребление корма, биохимические параметры плазмы и тканей, активность пищеварительных ферментов, а также экспрессия генов, связанных с метаболизмом глюкозы и липидов, аппетитом и эндокринной регуляцией. Дополнительно были проведены транскриптомный анализ гепатоцитов (клеточная линия L8824), молекулярный докинг и анализ связывания (микромасштабный термофорез) для выявления потенциального рецептора EGCG.

Результаты показали, что потребление высокоуглеводного и высокожирового корма без добавок приводило к значительному снижению конечной массы тела и удельной скорости роста рыб. Добавление EGCG в оба типа высококалорийных рационов достоверно смягчало это негативное влияние, улучшая ростовые показатели. В группе HC+EGCG наблюдалось также восстановление потребления корма и эффективности его использования, что коррелировало со снижением экспрессии анорексигенных генов (cart и pomc) в гипоталамусе. Влияние EGCG на липидный обмен было менее выраженным и проявилось в основном в снижении общего холестерина в гепатопанкреасе и подавлении экспрессии генов синтеза жирных кислот (srebp1, acc, fas) в группе HF+EGCG, без значимого влияния на содержание триглицеридов.

Наиболее существенное воздействие EGCG оказал на метаболизм глюкозы. У рыб, получавших высокоуглеводный рацион, добавка EGCG приводила к снижению уровня глюкозы в плазме крови, увеличению запасов гликогена в гепатопанкреасе и подавлению экспрессии ключевых ферментов гликогенолиза (pygl) и глюконеогенеза (pck). Кроме того, у рыб из группы HC+EGCG была снижена активность α-амилазы в кишечнике и отмечена тенденция к снижению экспрессии генов транспортеров глюкозы (sglt1, glut2), что указывает на уменьшение всасывания и более эффективное перераспределение глюкозы в организме.

Транскриптомный анализ гепатоцитов, обработанных EGCG, выявил 46 дифференциально экспрессируемых генов. Среди них особый интерес представили два кандидата: ген лептина b (lepb) и ген рецептора желчных кислот, сопряженного с G-белком 1 (gpbar1). В эксперименте in vivo добавка EGCG к высокоуглеводному рациону подавляла индуцированное повышение экспрессии lepb и снижала концентрацию лептина в плазме, что согласуется с изменениями в экспрессии генов аппетита. Важно, что эти эффекты не наблюдались в группе с высоким содержанием жиров, что подчеркивает связь лептина преимущественно с метаболизмом глюкозы.

Для проверки гипотезы о прямом взаимодействии EGCG с GPBAR1 был проведен молекулярный докинг, показавший высокое структурное сходство комплекса EGCG с GPBAR1 и комплекса известного агониста INT-777 с этим рецептором. Эксперименты с использованием микромасштабного термофореза подтвердили прямое связывание EGCG с GPBAR1 с умеренным сродством (константа диссоциации составила 4,22 ± 0,68 мкМ). Иммунофлуоресцентная микроскопия подтвердила локализацию GPBAR1 на клеточной мембране, что является необходимым условием для реализации сигнальной функции.

Заключение

Проведенное исследование демонстрирует, что добавка эпигаллокатехин-3-галлата в корм для белого толстолобика эффективно улучшает метаболическое здоровье рыб при использовании высококалорийных рационов. Ключевым положительным эффектом EGCG является улучшение утилизации глюкозы, что выражается в снижении гипергликемии, стимуляции синтеза гликогена и подавлении глюконеогенеза, а также в модуляции активности кишечных ферментов и транспортеров глюкозы. Впервые предложено, что регуляция энергетического обмена под действием EGCG может опосредоваться двумя механизмами: через влияние на экспрессию лептина b, связанного с контролем аппетита и углеводным обменом, и через прямое взаимодействие с мембранным рецептором GPBAR1. Полученные результаты позволяют рассматривать EGCG и богатые им растительные экстракты как перспективные натуральные кормовые добавки, способствующие эффективному использованию углеводов и снижению риска метаболических нарушений у рыб в условиях интенсивной аквакультуры.


Источник: Animal Nutrition