Effect of Anthocyanin Extract from black rice (Oryza sativa L.) on Hyperlipidemia and Insulin Resistance Induced in rats.
No Thumbnail Available
Date
2020
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Saudi Digital Library
Abstract
Consumption of rice is very high in Saudi Arabia. Usually Saudis prefer white rice although other types of rice such as brown and black rice are reported to be healthier. It is well known that black rice is very rich in anthocyanin. Anthocyanin is very strong antioxidant and can neutralize free radicals. We assume that anthocyanin from black rice may protect against type 2 diabetes and hyperlipidemia associated with consumption of high fat diet (HFD). This study was designed to evaluate the protective effect of anthocyanin rich extract from black rice (Oryza sativa L.) on lipid disturbances and insulin resistance in diabetic rats and in rats fed HFD. In the present study, rats were divided into five groups; one group was fed on HFD to upset plasma lipid profile and induce lipid peroxidation and in another group diabetes was induced by Streptozocin (STZ). Diabetic rats and rats fed HFD were treated for four weeks with the anthocyanin extract (116 mg /100 g of diet). At the end of the experimental period rats were bled and sacrificed. Anthocyanin was found to reduce the body weight gain in rats fed HFD and increased the gain in body weight of diabetic rats suggesting a role of ACN in body weight control. High Fat Diet and diabetes induced hyperlipidemia as manifested by significant (P≤0.05) increases in the levels of cholesterol, triglycerides (TG) and low density lipoproteins (LDL) in serum of treated animals. In diabetic rats the levels of cholesterol, triglycerides and LDL also increased significantly. Cholesterol and triglyceride levels in liver homogenate were also significantly (p<0.05) elevated in rats fed HFD and in the diabetic group. Inclusion of anthocyanin rich extract in the diet of rats reduced significantly (p<0.05) serum level of cholesterol, triglycerides, LDL and cholesterol and triglycerides levels in liver homogenate. HDL level was reduced in HFD and diabetic groups but treatment with anthocyanin improved and significantly elevated the serum levels of HDL. There was a significant (p<0.05) increase in the activities of ALT and AST in diabetic and HFD group that was significantly (p<0.05) improved by anthocyanin. Serum urea concentration in the control group was 31.62+1.48 mg/dl and increased significantly (p<0.05) in the diabetic and HFD groups Anthocyanin administration reduced non- significantly the level of urea Indicators of lipid peroxidation (reduced glutathione, total antioxidant capacity and malondialdehyde) (GSH, TAC and MDA) were found to be affected by anthocyanin treatment. The levels of GSH and TAC decreased significantly (p<0.05) in diabetic rats and in rats fed HFD while the level of lipid peroxidation product (MDA) increased significantly in the two groups. Administration of anthocyanin increased significantly the levels of GSH and TAC and decreased significantly the level of MDA. Activities of the antioxidant enzymes – Glutathione peroxidase (GSH Px), Catalase (CAT) and Superoxide dismutase (SOD) in the liver homogenate decreased significantly in diabetic rats and in rats fed HFD indicating lipid peroxidation in the liver. However, when anthocyanin was incorporated in their diets, the activities of the three enzymes increased significantly to almost the activities of the normal control. The level of MDA in liver homogenate increased significantly in diabetic rats and in rats fed HFD due to peroxidation reactions but when these rats were offered anthocyanin in their diets, the level of MDA decreased significantly. The concentration of reduced glutathione (GSH) was found to decrease significantly by feeding on HFD or after induction of diabetes. However, administration of anthocyanin resulted in a significant (p<0.05) elevation of the level of indigenous GSH. Administration of anthocyanin resulted in higher degree of insulin sensitivity in rats receiving HFD since lower values indicate higher degree of insulin sensitivity when calculated from HOMA-IR index. (index of insulin resistance). On the other hand, anthocyanin when fed to diabetic rats did not improve insulin sensitivity. It can be concluded from this study that inclusion of Anthocyanin Rich Extract from black rice in diet of rats modulates lipid metabolism and enhances antioxidant status. The beneficial effect produced may enhance and encourage consumption of black rice. These results suggest that the anthocyanin rich extract from black rice improved certain metabolic abnormalities associated with diabetes and high fat diet
Description
استهلاك الأرز مرتفع في المملكة العربية السعودية. وعادة ما يفضل السعوديون الأرز الأبيض على الرغم من أن أنواع أخرى من الأرز مثل الأرز البني والأسود تذكر بأنها أكثر صحة. أن الأرز الأسود عني حداً بالأنثوسيانين .. الأنثوسيانين يعمل بالإضافة لكونه مضاد قوي للأكسدة ومكافحا للحذور الحرة، بإمكانه أيضا أن يكون مضاداً للالتهابات مضاداً للفيروسات ومضادة للسرطان. وتم افتراض أن الأنثوسيانين المستخرج من الأرز الأسود يقوم بدور وقالي ضد المتلازمة الأيضية، والتي خاصة ما تؤثر على مقاومة الأنسولين في مرض السكر من النوع الثاني وارتفاع الدهون المرتبطة باستهلاك نظام غذائي عالي الدهون. تم تصميم هذه الدراسة لتقييم تأثير الأنثوسيانين المستخلص من الأرز الأسود على ارتفاع دهون الدم ومقاومة الأنسولين المستحث في الفئران المصابة بمرض السكر والفئران التي تتغذى على نظام غذائي عالي الدهون. ومن المعروف أن مرض السكر واتباع نظام غذائي عالي الدهون يساهم في كل مظاهر المتلازمة الأيضية. صممت هذه الدراسة لتقييم التأثير الواقي للأنثوسيانين المستخلص من الأرز الأسود على مجموعة من الفئران تمت تغذيتها بعليقه مرتفعة الدهون لإحداث ارتفاع في مستوى دهوناً لدم وتحفيز إنتاج بيروكسيدات الدهون، وفي مجموعة أخرى من الفئران سوف يتم دراسة تأثير الانثوسيانين علي حساسية الأنسولين في فئران تم فيها استحداث مرض السكر لتخفيض حساسية الأنسولين. ومن المتوقع أن المكملات الغذائية الغنية بالأنثوسيانين تمنع تطور مقاومة الأنسولين وتحفيز إنتاج بيروكسيدات الدهون. وتفاصيل التجارب كانت كما يلي: تمت معالجة الفئران المصابة بالسكري والفئران التي تتغذى على وجبة مرتفعة الدهون بمستخلص الأنثوسيانين (١١٦ ملجرام / ۱۰۰ حرام من النظام الغذائي لمدة تسع أسابيع وفي نهاية التجربة تم ذبح الفئران وتحليل الدم أثبتت قياسات وزن الجسم أن هنالك ارتفاع في الوزن المكتسب في جميع الفئران ولكن بعد تناول الأنثوسيانين حدث انخفاض في الوزن المكتسب في الفئران التي تغذت علي عليقة مرتفعة الدهون وحدثت زيادة في الوزن المكتسب في الفئران المصابة بالسكري وهذه النتائج تشير الي احتمال أن للانثوسيانين دور في التحكم في الوزن. أظهر النظام الغذائي مرتفع الدهون ومرض السكري في ارتفاع معنوي في دهون الدم. إذ وجد أن هنالك زيادة معنوية في مستويات الكوليسترول والدهون الثلاثية والدهون منخفضة الكثافة (LDL) في مصل ،الجرذان وكان معدل ارتفاع الكوليسترول في الفئران المتبعة للنظام الغذائي عالي الدهون من (2.46+0.17mmol/L) إلى (mmol/L 0.24 3.84 (2.04±0.14mmol/L إلى (1.120.01mmol/L ) وارتفاع الدهون الثلاثية الدهون منخفضة الكثافة من (0.99±0.04mmol/L). إلى (mmol/L 2.990.12). في الفئران المصابة بمرض السكري كان هناك ارتفاع في مستوى الكوليسترول والدهون الثلاثية 3.66±0.24, 2.06+0.12 2.61+0.18 والبروتين الدهني منخفض الكثافة إلى (mmol/L) علي التوالي كما ارتفعت مستويات الكوليسترول والدهون الثلاثية ونشاط أنزيمات الكبد ALT, AST) في مجانسة الكبد ارتفاعاً كبيرا في الفئران التي تتناول الغذاء العالي بالدهون ، وفي المجموعة المصابة بالسكري خفض المستخلص الغني بالأنثوسيانين بشكل ملحوظ مستوى الكوليسترول والدهون الثلاثية في مصل الدم ومستويات الكوليسترول والدهون الثلاثية ونشاط أنزيمات الكبد في مجانسة الكبد. تناول الانثوسيانين بواسطة الفئران التي تمت تغذيتها بالعليقة مرتفعة الدهون أو التي استحدث فيها مرض السكر نتج عنه ارتفاع ملحوظ في مستوي الدهون البروتينية عالية الكثافة (HDL كما انخفضت مستويات (GSH TAC) بشكل ملحوظ في الفئران المصابة بالسكري والمتغذية mg/dl 31.62±1.48) تركيز اليوريا في السيرم في المجموعة الضابطة كانت ( وزادت بشكل كبير في مجموعات السكري والمجموعة المغذات على الدهون). على الدهون بينما زاد انتاج بيروكسيدات الدهون (MDA). تناول الأنثوسيانين أدي الي الزيادة بشكل كبير وملحوظ على مستوى (TAGS) وانخفاض بشكل ملحوظ على مستوى ( MDA) كما أثر العلاج بالأنثوسيانين على ارتفاع نشاط الانزيمات GSHpx, CAT, SOD) في مجانسة كبد الفئران المغذات بالدهون والمصابة بمرض السكر لأنه قبل المعالجة بالأنثوسيانين حدث انخفاض معنوي في نشاط هذه الانزيمات في الفئران المصابة بالسكري والفئران المغذات على الدهون . حدث ارتفاع معنوي في تركيز (MDA) في الفئران المصابة بالسكري والفئران المغذات بالدهون ولكن عندما عولجت بالأنثوسيانين انخفض مستوي (MDA). انخفض تركيز الجلوتاثيون (GSH) بشكل كبير في الفئران المغذات بالدهون والمصابة بالسكري ومع ذلك أدى تناول الأنثوسيانين الى ارتفاع معنوي في مستوى (GSH). وجد أن مؤشرات بيروكسيدات الدهون (GSHMDATAC) تأثرت بالمعالجة بالأنثوسيانين. نتج عن تناول الأنثوسيانين إلى تحسين حساسية الأنسولين لدى الفئران التي تتغذى على الدهون حيث أن النتائج تشير إلى درجة مرتفعة من حساسية الأنسولين عند حسابها من مؤشر -HOMA (IR)، (مؤشر مقاومة الأنسولين) بينما تناول الانثوسيانين لم يحدث تحسين في حساسية الأنسولين لدي الفئران المصابة بالسكري. يمكن أن تستنتج من هذه الدراسة أن إدراج الأرز الأسود الغني بالأنثوسيانين في وجبة الفئران قادر على تعديل التمثيل الغذائي للدهون ويعزز حالة مضادات الأكسدة. هذا التأثير المفيد الناتج قد يشجع على استهلاك الأرز الأسود.