Effects of Benjakul water extract on pancreas in high-fat fed rats

Abstract

Introduction: Benjakul water extract (BWE) has been used as an adaptogenic drug. The decoction of Benjakul has been widely used to treat hyperglycemia in folk medicine in Thailand; however, no study has investigated its effect and mechanism of action on the pancreas. The aim of the present study was to verify the effects of BWE on the modulation of glucose tolerance and insulin resistance in high fat diet-induced obese rats.

Method: Male Sprague-Dawley rats were divided into six groups including the control group, high-fat diet alone (HF) group, high-fat diet co-fed with low-dose of BWE (HFB1) group, high-fat diet co-fed with high-dose of BWE (HFB10) group, high-fat diet co-fed with wild betel leaf bush water extract (HFW) group, and high-fat diet co-fed with metformin (HFM) group. After four weeks of the treatment period, oral glucose tolerance test (OGTT) and serum insulin levels were determined. The weight, histological features, beta-galactosidase immunohistochemistry, malondialdehyde (MDA) levels and target gene expression of the pancreas were also evaluated.

Result: In comparison with the HF group, the HFB1 and HFB10 treatments attenuated the OGTT, histopathological features, beta-galactosidase density and MDA contents of the pancreas. All treatment groups signifi cantly increased insulin receptor substrate-2 (IRS-2) gene expression, whereas only HFW and HFM treatments were able to signifi cantly increase glucose transporter-2 (GLUT-2) gene expression of the whole pancreas. Only the treatment in the HFW group could signifi cantly increase the nuclear factor-kappa B p65 (NF-kappa B p65) gene expression.

Discussion and Conclusion: The BWE and wild betal leaf water extract (WWE) treatments could attenuate the glucose intolerance  and histopathological features of the pancreases, induced by a high-fat diet. Moreover, both extracts could ameliorate oxidative stress and proliferation-induced pancreatic senescence by modulating the NF-kappa B p65 expression. In addition, all treatments could enhance insulin signaling through the up-regulation of the IRS-2 gene, whereas only the WWE treatment could improve glucose sensing through the up-regulation of the GLUT-2 gene. Thus, we provide evidence that BWE may be a suitable formula for balancing the glucose homeostasis.

บทนำ: สารสกัดน้ำของเบญจกูลเป็นยาปรับธาตุ การรักษาแบบพื้นบ้านในประเทศไทยใช้ยาต้มเบญจกูลซึ่งเป็นยาปรับธาตุเพื่อลดนำ้ตาลในเลือด อย่างไรก็ตามยังไม่เคยมีการศึกษาเกี่ยวกับผลและกลไกของสารสกดั นำ้ของเบญจกูลต่อตับอ่อน การศึกษาในครั้งนี้เพื่อศึกษาผลของสารสกัดน้ำของเบญจกูลต่อการควบคุมสมดุลของภาวะดื้อต่อกลูโคสและอินซูลินในตับอ่อนของหนูที่ถูกเหนี่ยวนำให้อ้วนด้วยอาหารไขมันสูง

วิธีการศึกษา: ศึกษาในหนูขาวเพศผู้สายพันธุ์ Sprague-Dawley ที่แบ่งออกเป็น ๖ กลุ่ม ได้แก่ กลุ่มควบคุมหรือกลุ่มที่ได้รับอาหารหนูปรกติ กลุ่มที่ได้รับอาหารไขมันสูง กลุ่มที่ได้รับอาหารไขมันสูงร่วมกับสารสกัดน้ำของเบญจกูลขนาดต่ำ กลุ่มที่ได้รับอาหารไขมันสูงร่วมกับสารสกัดน้ำของเบญจกูลขนาดสูง กลุ่มที่ได้รับอาหารไขมันสูงร่วมกับสารสกัดน้ำของช้าพลู และกลุ่มที่ได้รับอาหารไขมันสูงร่วมกับยา metformin เมื่อเลี้ยงหนูจนครบ ๔ สัปดาห์จึงทำการทดสอบการตอบสนองของอินซูลินต่อระดับน้ำตาลในเลือด ระดับอินซูลินในซีรั่ม น้ำหนักของตับอ่อนลักษณะทางจุลกายวิภาคศาสตร์ของเนื้อเยื่อตับอ่อน อิมมูโนพยาธิวิทยาของ beta-galactosidase ระดับของ malondialdehyde (MDA) และการแสดงออกของยีนเป้าหมายของตับอ่อน

ผลการศึกษา: หนูกลุ่มที่ได้รับอาหารไขมันสูงร่วมกับสารสกัดน้ำของเบญจกูลขนาดต่ำและขนาดสูงมีระดับการตอบสนองของอินซูลินต่อระดับนำ้ตาลในเลือดลดลงอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติเมื่อเปรียบเทียบกับหนูกลุ่มที่ได้รับอาหารไขมันสูงอย่างเดียว ลักษณะทางจุลกายวิภาคศาสตร์ของเนื้อเยื่อตับอ่อนดีขึ้น ลดความหนาแน่นของการติดสีของ beta-galactosidase ในเซลล์ไอส์เลตของตับอ่อนและลดปริมาณของ MDA ในตับอ่อน กลุ่มที่ได้รับอาหารไขมันสูงร่วมกับสารสกัดน้ำของเบญจกูลขนาดต่ำ กลุ่มที่ได้รับอาหารไขมันสูงร่วมกับสารสกัดน้ำของเบญจกูลขนาดสูงและกลุ่มที่ได้รับอาหารไขมันสูงร่วมกับสารสกัดน้ำของช้าพลูสามารถเพิ่มการแสดงออกของยีน insulin receptor substrate-2 (IRS-2) และลดปริมาณ malondialdehyde (MDA) อย่างมีนัยสำคัญ ในขณะที่มีเพียงแค่กลุ่มที่ได้รับอาหารไขมันสูงร่วมกับสารสกัดน้ำของช้าพลูและกลุ่มที่ได้รับอาหารไขมันสูงร่วมกับยา metformin สามารถเพิ่มการแสดงออกของยีน glucose transporter-2 (GLUT-2) ของตับอ่อนทั้งหมดอย่างมีนัยสำคัญ มีแค่กลุ่มที่ได้รับอาหารไขมันสูงร่วมกับสารสกัดน้ำของช้าพลูเพียงกลุ่มเดียวที่มีการแสดงออกของยีน nuclear factor-kappa B p65 (NF-kappa B p65) เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ

วิจารณ์ และสรุปผลการศึกษา: โดยสรุปผลการศึกษาพบว่า สารสกัดน้ำของเบญจกูลและสารสกัดน้ำของช้าพลูสามารถลดระดับน้ำตาลในเลือด และปรับปรุงโครงสร้างทางจุลกายวิภาคของเซลล์ไอส์เลตและเซลล์อะซินาร์ของตับอ่อนในหนูที่ได้รับอาหารไขมันสูงให้มีลักษณะที่ดีขึ้น นอกจากนี้สารสกัดทั้งสองชนิดสามารถทำให้ภาวะการอักเสบและการชราภาพของตับอ่อนในหนูที่ได้รับอาหารไขมันสูงดีขึ้นโดยการควบคุมการแสดงออกของยีน NF-kappa B p65 โดยรวมพบว่าสารสกัดทั้งสองชนิดสามารถเพิ่มการตอบสนองของอินซูลินผ่านการแสดงออกของยีน IRS-2 ในขณะที่มีเพียงแค่สารสกัดน้ำของช้าพลูที่สามารถปรับปรุงการรับสัญญาณของกลูโคสโดยการเพิ่มการแสดงออกของยีน GLUT-2 ดังนั้นแสดงให้เห็นว่าสารสกัดนhe ของเบญจกูลน่าจะเป็นต่ำ รับที่เหมาะสมสำหรับการปรับสมดุลของกลูโคส