Investigations on influence of different dietary proteins on lipid metabolism in rats fed a hyperlipidemic diet

Abstract

Es ist bekannt, dass Nahrungsproteine den Lipidstoffwechsel beeinflussen. Die Anzahl der untersuchten Proteine ist jedoch begrenzt. Aus diesem Grunde wurden drei Fütterungsversuche durchgeführt, in denen die Wirkung von pflanzlichen Nahrungsproteinen wie Soja-, Erbsen- und Lupinenprotein und tierischen Proteinen von Schweine-, Rind- und Putenfleisch sowie Fischfilets auf den Fettstoffwechsel untersucht wurde, sowie die zu Grunde liegenden Mechanismen. Um die Gewohnheiten westlicher Industrienationen nachzuempfinden, wurde Schweineschmalz als Diätfett eingesetzt und Cholesterin (0,5 g/kg Diät) hinzugefügt. In sämtlichen Experimenten wurden wachsende männliche Sprague Dawley-Ratten über ca. 3 Wochen restriktiv gefüttert. In den ersten beiden Versuchen variierten die Diäten lediglich in der Proteinquelle, während im dritten Versuch alle pflanzlichen Proteine mit DL-Methionin und Lupinenproteine zusätzlich noch mit Lysin supplementiert wurde. Als Parameter des Lipidstoffwechsels wurde die Konzentration von Cholesterin und Triglyceriden in Plasma, Lipoproteinen und Leber gemessen, sowie die Gallensäureexkretion. Um den Wirkmechanismus auf der Ebene der Genexpression zu analysieren, wurden semiquantitative RT-PCR von ausgewählten Genen des Lipidstoffwechsels durchgeführt sowie cDNA-Macro-Arrays. Alle pflanzlichen Proteine senkten die Cholesterinkonzentration in Leber und Lipoproteinen sehr geringer Dichte sowie die Triglyceridkonzentrationen in Plasma, Lipoproteinen und Leber verglichen zu Casein. Proteine aus Rind- und Putenfleisch zeigten ähnliche Wirkungen wie Casein, während Protein aus Schweinefleisch die Triglycerikonzentration in Plasma und Leber signifikant senkte. Fischprotein führte zu niedrigeren Cholesterinkonzentrationen in den Lipoproteinen hoher Dichte, erhöhte dagegen die Konzentration an freiem und verestertem Cholesterin in der Leber. Die Triglyceridkonzentration in Plasma und Lipoproteinen wurde durch Fischprotein gesenkt. Die Untersuchungen zur Genexpression ergaben, dass Nahrungsproteine den Lipidstoffwechsel durch Beeinflussung der Expression von verschiedenen Genen der Lipidhomöostase modifizieren. Die unterschiedliche Aminosäurezusammensetzung der Nahrungsproteine könnte zum Teil für die unterschiedlichen Effekte verantwortlich sein.

It is well known that dietary proteins affect lipid metabolism. However, the number of proteins examined in this connection is limited. Therefore, three feeding experiments were carried out to investigate the effects of dietary plant proteins like soy, pea and lupine proteins and animal proteins isolated from pork, beef, turkey and fish fillets, on lipid metabolism and the mechanisms behind it. To mimic western diets we used lard as dietary fat and added cholesterol (0.5 g/kg diet). In each experiment, growing male Sprague Dawley rats were fed the experimental diets for about three weeks in a restricted feeding regime. In the first two experiments, the diets varied only in the protein source, while in the third experiment, all plant protein diets were supplemented with DL-methionine, and the lupine diet additionally with lysine. As parameters of lipid metabolism, the concentrations of cholesterol and triglycerides in the plasma, lipoproteins and liver and the faecal excretion of bile acids were determined. To analyse the mechanism at the genetic level semi-quantitative RT-PCR were performed for selected genes involved in the lipid metabolism as well as cDNA macro arrays. All plant proteins lowered the cholesterol concentrations in liver and very low density lipoproteins and the triglyceride concentrations in plasma, lipoproteins and liver compared with casein. Beef and turkey protein exerted similar effects like casein, but pork protein lowered triglyceride concentration in plasma and liver significantly. The fish protein lowered the cholesterol concentration in high density lipoproteins, but increased free and esterified cholesterol concentration in liver; the triglyceride concentration in plasma and lipoproteins again was lowered. The gene expression studies showed that dietary proteins affect lipid metabolism by influencing the expression of genes involved in lipid homeostasis. The different amino acid composition of the dietary proteins might be in part responsible for their different effects.