Impact of selected food bioactives alone or in combination with a pharmaceutical on metabolic health: preclinical studies

Abstract

[eng] Obesity is one of the biggest health problems of today. Lifestyle interventions are not always successful, which is why alternative solutions are being sought after. Beta-carotene (BC), metformin (MET) and dermatan-sulfate (DS) are promising anti-obesity agents. We aimed to study whether lower than usually used doses of BC and MET have positive effects on obesity and related metabolic complications, as well as if their combination exerts potential synergistic effects. We also wanted to further investigate anti-obesity effects of DS. To achieve our objectives, 54 male C57BL/6 adult mice were distributed in five groups with 9 animals in each: normal fat (NF) (control), high fat (HF), beta-carotene supplemented (BC, 3 mg/kg/day), metformin supplemented (MET, 100 mg/kg/day), combination of BC and MET supplemented (BC+MET) and dermatan sulfate supplemented (DS, 30 mg/kg/day). BC, MET, BC+MET and DS groups were fed with NF diet for one week and then were shifted to HF diet (HFD) for four weeks in order to investigate their potential anti-obesity effects. We report positive effects of low doses of BC and MET supplementation on counteraction of HFD-induced body weight gain through thermogenesis. Adipocyte size reduction was seen with DS and BC+MET supplementation, but not with BC and MET individually, indicating a synergistic effect. BC, but not MET supplementation ameliorated the HFD-induced hyperglycemia. The effect was more pronounced in BC+MET group, indicating again a synergistic effect. We also show that BC, MET and DS counteract the HFD-related alterations in the level of several metabolites that play a role in inflammatory processes. All together, these results indicate beneficial effects of BC, MET and DS on obesity development and reduction of its metabolic complications, as well as synergistic effects of BC and MET joint administration.

[spa] La obesidad es uno de los problemas de salud más importante de la sociedad actual. Dado que las intervenciones en el estilo de vida no son siempre exitosas, se incrementa la necesidad de buscar soluciones alternativas. El betacaroteno (BC), la metformina (MET) y el dermatán sulfato (DS) son agentes anti-obesidad prometedores. Nuestro objetivo ha sido estudiar, por una parte, los posibles efectos positivos de BC y MET, a una dosis más baja de la usada normalmente, ante la obesidad y complicaciones metabólicas asociadas, así como el posible efecto sinérgico de la combinación de BC y MET. Por otra parte, quisimos investigar el potencial efecto anti-obesidad de DS. Con el fin de conseguir los objetivos planteados, 54 ratones macho adultos C57BL/6 fueron distribuidos en cinco grupos con 9 animales en cada uno: dieta con contenido normal en grasa (NF), dieta contenido alto en grasa (HF), suplementado con beta-caroteno (BC, 3 mg/kg/día), suplementado con metformina (MET, 100 mg/kg/día), suplementado con la combinación de BC y MET (BC+MET) y suplementado con dermatán sulfato (DS, 30 mg/kg/día). Los grupos BC, MET, BC+MET y DS fueron alimentados con dieta NF durante una semana y posteriormente fueron cambiados a una dieta HF durante cuatro semanas para investigar sus posibles efectos anti-obesidad. Reportamos que bajas dosis de suplementación de BC y MET contrarrestaron el incremento de peso corporal inducido por la dieta HF a través de la termogénesis. La reducción del tamaño de los adipocitos se observó en los grupos suplementados con DS y BC+MET, pero no con BC y MET suplementados separadamente, indicando un efecto sinérgico. La suplementación con BC, pero no con MET, revirtió la hiperglucemia inducida por la dieta HF. El efecto fue más pronunciado en el grupo BC+MET, indicando de nuevo un efecto sinérgico. También mostramos que BC, MET y DS contrarrestaron las alteraciones relacionadas con la dieta HF en el nivel de algunos metabolitos que juegan un papel en los procesos inflamatorios. En conjunto, estos resultados indican que BC, MET y DS poseen efectos beneficiosos en el desarrollo de la obesidad y en la reducción de sus complicaciones metabólicas, así como efectos sinérgicos de la suplementación combinada de BC y MET.

[cat] L'obesitat és un dels problemes de salut més important de la societat actual. Atès que les intervencions en l'estil de vida no són sempre reeixides, s'incrementa la necessitat de buscar solucions alternatives. El beta carotè (BC), la metformina (MET) i el dermatán sulfat (DS) són agents anti-obesitat prometedors. El nostre objectiu ha estat estudiar, d'una banda, els possibles efectes positius de BC i MET, a una dosi més baixa de la usada normalment, davant l'obesitat i complicacions metabòliques associades, així com el possible efecte sinèrgic de la combinació de BC i MET. D'altra banda, vam voler investigar el potencial efecte anti-obesitat de DS. Per tal d’assolir els objectius plantejats, 54 ratolins mascle adults C57BL / 6 van ser distribuïts en cinc grups amb 9 animals en cada un: dieta amb contingut normal en greix (NF), dieta contingut alt en greix (HF), suplementat amb beta carotè (BC, 3 mg / kg / dia), suplementat amb metformina (MET, 100 mg / kg / dia), suplementat amb la combinació de BC i MET (BC + MET) i suplementat amb dermatán sulfat (DS, 30 mg / kg / dia). Els grups BC, MET, BC + MET i DS van ser alimentats amb dieta NF durant una setmana i posteriorment van ser canviats a una dieta HF durant quatre setmanes per investigar els seus possibles efectes anti-obesitat. Mostrem que baixes dosis de suplementació de BC i MET van contrarestar l'increment de pes corporal induït per la dieta HF a través de la termogènesi. La reducció de la mida dels adipòcits es va observar en els grups suplementats amb DS i BC + MET, però no amb BC i MET suplementats separadament, indicant un efecte sinèrgic. La suplementació amb BC, però no amb MET, va revertir la hiperglucèmia induïda per la dieta HF. L'efecte va ser més pronunciat en el grup BC + MET, indicant de nou un efecte sinèrgic. També mostrem que BC, MET i DS van contrarestar les alteracions relacionades amb la dieta HF en el nivell d'alguns metabòlits que juguen un paper en els processos inflamatoris. En conjunt, aquests resultats indiquen que BC, MET i DS posseeixen efectes beneficiosos en el desenvolupament de l'obesitat i en la reducció de les seves complicacions metabòliques, així com efectes sinèrgics de la suplementació combinada de BC i MET.