三種膳食纖維對脂代謝紊亂大鼠糖脂代謝及氧化應激的作用

章海風，姜明霞，程音，葉變良，翟成凱

(1.東南大學 公共衛(wèi)生學院，江蘇 南京　210009； 2.揚州大學 旅游烹飪學院，江蘇 揚州　225001)

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三種膳食纖維對脂代謝紊亂大鼠糖脂代謝及氧化應激的作用

章海風1，2，姜明霞1，程音2，葉變良2，翟成凱1

(1.東南大學 公共衛(wèi)生學院，江蘇 南京210009； 2.揚州大學 旅游烹飪學院，江蘇 揚州225001)

[摘要]目的：探討小麥、玉米和多種谷物與豆組合3種膳食纖維對脂代謝紊亂大鼠糖脂代謝及氧化應激的作用。方法：將48只SD大鼠隨機分成陰性對照(NC)組、高脂模型(HF)組、小麥膳食纖維(W)組、玉米膳食纖維(C)組、多種谷物與豆組合膳食纖維(CSC)組和陽性對照(PC)組，每組8只，各組喂飼相應的飼料。8周后，測定大鼠血脂及血清和肝組織超氧化物歧化酶(SOD)、總抗氧化能力(T- AOC)、丙二醛(MDA)和超敏C反應蛋白(hs- CRP)水平。 結果：3種膳食纖維能顯著降低實驗大鼠甘油三酯(TG)、膽固醇(TC)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL- C)和空腹血糖(GLU)水平，C和CSC能顯著升高高密度脂蛋白膽固醇(HDL- C)水平。CSC顯著升高實驗大鼠血清和肝組織SOD和T- AOC水平，顯著降低血清MDA水平。W和C顯著升高了實驗大鼠肝組織SOD和T- AOC水平，但對血清SOD和T- AOC水平無顯著性影響。3種膳食纖維均顯著降低實驗大鼠血清hs- CRP水平。結論：3種谷物膳食纖維，尤其是CSC膳食纖維，能夠改善大鼠的糖脂代謝水平，對氧化應激和炎癥因子有一定的調節(jié)作用。

[關鍵詞]膳食纖維； 脂代謝紊亂； 氧化應激； 大鼠

膳食纖維是存在于植物性食物中的各類食物纖維的統(tǒng)稱，屬于碳水化合物類物質[1]，由于其特殊的生理功能，愈來愈成為營養(yǎng)學研究的關注領域。我國以植物性食物為主的傳統(tǒng)膳食結構，可以提供較多的膳食纖維。由于近20年來谷類和豆類食物加工精細度的提高，尤其是谷類食物、雜糧和根莖類食物消費量下降，導致膳食纖維的攝入量明顯減少[2]。我們課題組既往的工作證明，富含膳食纖維的膳食，可以有效地改善肥胖、高血壓、血脂異常和空腹血糖[3- 6]?，F(xiàn)有的流行病學調查數(shù)據(jù)顯示，膳食纖維的攝入量和降低慢性病的風險性具有正相關性。同時也發(fā)現(xiàn)，不同食物來源的膳食纖維產生的健康效果有所不同。本研究旨在探討來自小麥、玉米和多種谷物與豆組合等不同來源膳食纖維對高脂飲食大鼠糖脂代謝和氧化應激的影響。

1材料與方法

1.1動物與分組

SPF級雄性SD大鼠48只，購自上海西普爾-必凱實驗動物有限公司[許可證號：SCXK(滬)2013- 0016]，體重170~190g，動物單籠飼養(yǎng)，自由攝食飲水，室溫控制在19~29℃，相對濕度50%~70%，保持通風、干燥、安靜的環(huán)境，12h光照周期。大鼠在實驗前適應性飼養(yǎng)1周后，隨機分為6組，每組8只，即陰性對照(NC)組、高脂模型(HF)組、小麥膳食纖維(W)組、玉米膳食纖維(C)組、多種谷物與豆組合膳食纖維(CSC)組和陽性對照(PC)組，每組喂飼相應的飼料(表1)。整個實驗期間，確保每只大鼠的飼料攝入能量基本相同(表2)。

1.2不同食物膳食纖維及陽性對照物攝入量

膳食纖維攝入量的計量：依據(jù)中國營養(yǎng)學會《中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量(2013版)》推薦的成人適宜攝入量(AI)為25g·d-1，針對高脂飲食人群可增加膳食纖維攝入量的建議，本實驗選擇了膳食纖維攝入量30g·(60kg)-1·d-1來進行動物的劑量換算。大鼠按20倍計：200×[(20×30/60)/1000]=2/200，即200g大鼠每天食用2g膳食纖維；陽性對照物(雪源康口服液)按照推薦劑量的20倍計，質量分數(shù)為0.048/100。

表1各組大鼠喂養(yǎng)的飼料

組 別喂養(yǎng)飼料NC組基礎飼料HF組高脂飼料W組高脂飼料+小麥膳食纖維C組高脂飼料+玉米膳食纖維CSC組高脂飼料+多種谷物與豆組合膳食纖維PC組高脂飼料+陽性對照物(雪源康口服液)

表2各組實驗動物飼料的能量構成

質量分數(shù)1∶1000

注：膳食纖維組包括W、C和CSC組

1.3儀器與試劑

UniCel DxC800全自動生化分析儀，美國 RECKMAN COULTER公司；JA2003型電子天平，上海精科天平廠；手握式電動勻漿機，德國FLUKO 公司；低溫冷凍離心機，Sigma(3K15)公司。膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL- C)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL- C)試劑盒均購自上海復星長征醫(yī)學科學有限公司，丙二醛(MDA)、氧化物歧化酶(SOD)、總抗氧化能力(T- AOC)、游離脂肪酸和超敏C反應蛋白(hs- CRP)測定試劑盒均購自南京建成科技有限公司。陽性對照物(雪源康口服液)[衛(wèi)食健字(2001)第0196號]，購自于江蘇大德生醫(yī)藥連鎖店。

1.4膳食纖維的提取

采用酶-化學法，分別從玉米、小麥和多種谷物與豆組合(玉米、高粱、小麥與黃豆)中，在本實驗室提取3種膳食纖維。具體提取方法為：樣品干燥粉碎后，按1∶20的比例加入蒸餾水混勻，攪拌振蕩至樣品完全分散后置于振蕩水浴鍋上65℃水浴60min，邊攪拌邊按10∶1的比例加入混合酶溶液(α- 淀粉酶∶葡糖糖苷酶=1∶1，濃度為5%)，60℃水浴反應60min，按1∶10的比例加入堿液，60℃水浴反應60min，以去除蛋白質和脂肪，放置沉淀去上清，真空抽濾，加水洗滌至中性后，即得濕的膳食纖維，于50℃烘箱內烘干，用粉碎機粉碎后過60目篩置于干燥器待用。

1.5檢測指標

實驗8周時動物頸椎脫臼處死，股動脈取血，3000r·min-1離心10min分離血清，檢測血清的TG、TC、HDL- C、LDL- C、空腹血糖(GLU)、T- AOC、SOD、MDA、hs- CRP水平。動物處死后迅速分離肝臟，取一葉肝臟組織勻漿，檢測T- AOC、SOD、MDA水平。所有指標的檢測均按照試劑盒操作說明進行。

1.6統(tǒng)計學處理

2結果

2.13種膳食纖維對實驗大鼠血脂和血糖水平的影響

與NC組相比，HF組實驗大鼠血清TG、TC、LDL- C和GLU水平顯著升高，HDL- C水平顯著降低(P<0.05)；與HF組相比，W組、C組、CSC組和PC組大鼠的血清TG、TC、LDL- C和GLU水平顯著降低(P<0.05)，C組和CSC組HDL- C水平顯著升高(P<0.05)；3種膳食纖維組相比，CSC組大鼠TG、TC、LDL- C和GLU水平低于W組和C組，HDL- C水平高于W組和C組，其中TG和GLU水平與W組有顯著性差異(P<0.05)。見表3。

mmol·L-1

與NC組比較，aP<0.05；與HF組比較，bP<0.05;與CSC組比較，cP<0.05

2.23種膳食纖維對實驗大鼠血清SOD、T- AOC和MDA水平的影響

與NC組相比，HF組大鼠血清SOD、T- AOC水平明顯降低(P<0.05)，MDA水平明顯升高(P<0.05)；與HF組相比，CSC組和PC組SOD、T- AOC水平顯著升高(P<0.05)，W組和C組SOD、T- AOC水平略有升高，但差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，W組、C組、CSC組和PC組MDA水平明顯降低(P<0.05)；3種膳食纖維組相比而言，CSC組SOD、T- AOC水平均高于W組和C組，MDA水平低于W組和C組，但差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表4。

組 別SOD/Ku·L-1T-AOC/Ku·L-1MDA/mmol·L-1NC組214.47±20.977.22±1.204.51±0.38HF組185.24±9.84a4.61±0.90a6.24±0.87aW組192.78±15.775.06±1.995.23±1.28bC組196.42±9.415.66±1.515.12±0.83bCSC組205.15±12.41b6.95±1.25b4.44±0.75bPC組227.52±12.65b6.78±0.90b5.11±0.42b

與NC組比較，aP<0.05;與HF組比較，bP<0.05

2.33種膳食纖維對實驗大鼠肝組織SOD和T- AOC水平的影響

與NC組相比，HF組肝組織勻漿SOD和T- AOC水平明顯降低(P<0.05)；與HF組相比，W組、C組、CSC組和PC組肝組織勻漿SOD和T- AOC水平明顯升高(P<0.05)；3種膳食纖維組相比，CSC組肝組織勻漿SOD和T- AOC水平明顯高于W組和C組(P<0.05)，W組和C組差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表5。

組 別SOD/Ku·(L-protein)-1T-AOC/Ku·(L-protein)-1NC組126.50±11.170.89±0.07HF組109.54±8.83a0.64±0.08aW組139.87±16.34bc1.08±0.21bcC組134.91±13.26bc1.09±0.17bcCSC組155.60±16.26b1.43±0.30bPC組171.36±23.21b1.73±0.43b

與NC組比較，aP<0.05;與HF組比較，bP<0.05；與CSC組比較，cP<0.05

2.43種膳食纖維對實驗大鼠血清hs- CRP水平的影響

與NC組相比，HF組hs- CRP水平顯著升高(P<0.05)；與HF組相比，W組、C組、CSC組和PC組hs- CRP水平顯著降低(P<0.05)；3種膳食纖維組相比， CSC組hs- CRP水平顯著低于W組和C組(P<0.05)，但W組和C組hs- CRP水平差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見圖1。

與NC組比較，aP<0.05;與HF組比較，bP<0.05;與CSC組比較，cP<0.05

圖13種膳食纖維對實驗大鼠hs- CRP水平的影響

3討論

本實驗結果表明，3種膳食纖維，尤其是多種谷物與豆組合膳食纖維，能夠改善高脂飲食誘導的脂代謝紊亂大鼠的血脂和血糖水平，對高脂飲食大鼠的氧化應激和炎癥因子有一定的改善作用，并且效果要好于單一的小麥和玉米膳食纖維。這可能由于多種谷物與豆組合包含了大豆、高粱和玉米等成分，使提取的膳食纖維中可能包含了更多的有效成分(抗性淀粉、維生素、礦物質、植物化學物及抗氧化劑等)[7]，有著多樣化的分子結構[8]，從而多途徑調節(jié)著機體的糖脂代謝和氧化應激水平。

脂代謝紊亂是肥胖、高血壓、糖尿病、冠心病等疾病的共同病理機制，膳食結構和攝入熱量的改變，都可導致血TC和TG的改變。本實驗結束時，HF組大鼠血清TG、TC、LDL- C和GLU水平明顯高于NC組、CSC組、W組和C組(P<0.05)，而HDL- C水平明顯低于C組和CSC組(P<0.05)；CSC組的干預效果要好于單一的小麥和玉米膳食纖維，尤其對實驗大鼠血清TG和GLU水平的影響明顯好于W組(P<0.05)；小麥和玉米膳食纖維的干預效果差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。結果表明，高脂飲食可以誘導脂代謝紊亂的發(fā)生，而攝入膳食纖維后可以降低血脂和血糖的水平。由于膳食纖維的不可消化性、持水性、膨脹性、黏稠性和吸附性等，加速了腸蠕動，減少和阻礙了腸道膽汁、膳食膽固醇的乳化和消化酶同食糜的接觸，降低了膽固醇的腸內吸收[9]，抑制碳水化合物的消化，阻止葡萄糖的擴散，防止餐后血糖的快速上升[10]。Madar[11]實驗結果顯示，大豆膳食纖維可顯著降低肥胖大鼠和糖尿病大鼠的血脂水平。Li等[12]實驗研究表明，長期的大麥膳食纖維攝入，可有效降低GK鼠血清總TC、TG和游離脂肪酸的水平。除此之外，膳食纖維還可通過影響相關因子的表達來間接調節(jié)機體的糖脂代謝。Juhel等[13]研究表明，補充可溶性膳食纖維能降低高膽固醇血癥倉鼠肝組織中的HMG- CoA活性，減少內源性TC合成，并促進膽鹽和中性固醇經糞便排出，從而降低TC吸收率。研究還表明，不同食物來源的膳食纖維具有不同的結構、理化特性，從而具有不同的功能作用[14- 16]。根據(jù)本課題組之前的研究表明，多種谷物與豆組合膳食纖維比單一的小麥和玉米膳食纖維具有更強的持水性、膨脹性和TC吸附能力等，這可能是多種谷物與豆組合膳食纖維對糖脂代謝的調節(jié)作用好于單一小麥和玉米膳食纖維的原因之一。

研究表明，肥胖及脂代謝紊亂患者多處于一種慢性的、非感染性的炎癥病理狀態(tài)，人體的氧化應激水平會顯著升高[17]。本實驗結果顯示，HF組大鼠血清和肝中SOD和T- AOC水平明顯降低，MDA和hs- CRP水平顯著升高，說明高脂飲食誘導了脂代謝紊亂大鼠的氧化應激，發(fā)生了炎癥反應。3種膳食纖維對實驗大鼠的氧化應激和炎癥因子有著不同的影響，單一小麥和玉米膳食纖維稍提高了實驗大鼠血清SOD和T- AOC的水平，但與HF組差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；多種谷物與豆組合膳食纖維對實驗大鼠肝組織SOD、T- AOC和hs- CRP水平的改善作用明顯好于單一小麥和玉米膳食纖維(P<0.05)。已有的研究認為，膳食纖維抗氧化的功能和對炎癥的調節(jié)水平，與膳食纖維的結構、理化特性和包裹的物質[18]等有一定的關聯(lián)。體外實驗表明，膳食纖維對·OH自由基表現(xiàn)出較強的清除能力，具有明顯的抗氧化功能[19- 21]。同時，Saura- Calixto在大量的研究基礎之上，認為可能由于大量的天然抗氧化物質(如多酚類物質)被膳食纖維包裹或與膳食纖維結合，使膳食纖維具有抗氧化的功效[22]。Lecumberri等[23]實驗表明，可可殼中提取的膳食纖維分別含有1.32%的可溶性多酚類和4.46%的凝縮類丹寧物質，可顯著降低高膽固醇血癥大鼠血漿和肝中過氧化水平[24]。Jiao 等[25]通過對14個隊列文獻的Meta分析表明，富含膳食纖維的食物可降低超重和肥胖患者的炎性敏感因子C反應蛋白的循環(huán)水平。Xie等[26]研究發(fā)現(xiàn)，可溶性膳食纖維可顯著降低血液透析病人的血清MDA、 hs- CRP水平，改善機體的氧化應激狀態(tài)。因此，膳食纖維可通過自身的理化特性或所包含的物質增強機體的抗氧化能力，降低機體的炎癥水平。本研究結果提示，高脂飲食可誘導脂代謝紊亂的發(fā)生，增加了機體的氧化應激和炎癥水平，膳食纖維可改善機體的糖脂代謝、氧化應激和炎癥水平，且多種谷物與豆組合膳食纖維的調控效果要好于單一小麥和玉米膳食纖維，其具體作用機制有待進一步深入研究。

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Effects of three kinds of dietary fiber on glucolipid metabolism and oxidative stress in lipid metabolism disorder rats

ZHANG Hai- feng1，2，JIANG Ming- xia1，CHENG Yin2，YE Bian- liang2，ZHAI Cheng- kai1

(1.SchoolofPublicHealth，SoutheastUniversity，Nanjing210009，China; 2.SchoolofTourismandCulinaryScience，YangzhouUniversity，Yangzhou225001，China)

[Abstract]Objective: To investigate the dietary fiber (DF) from wheat，corn，and cereal- soybean combination on glucolipid metabolism and oxidative stress in lipid metabolism disorder rats. Methods: 48 SD rats were randomly divided into six groups:control (NC) group，high fat (HF)group，wheat DF (W)group，corn DF(C) group，cereal- soybean combination DF (CSC) group and positive (PC) group. After 8 weeks，the lipid level and the level of SOD，T- AOC，MDA，hs- CRP in rats’ serum and liver tissue were determined. Results: The three kinds of DF significantly reduced TG， TC， LDL- C and GLU level of experimental rats， C and CSC significantly increased HDL- C levels. CSC markedly increased serum and liver tissue SOD and T- AOC levels， significantly reduced serum MDA level. W and C significantly increased liver tissue SOD and T- AOC levels， but had no significant effect on serum SOD and T- AOC level. Three kinds of DF significantly reduced serum hs- CRP levels of experimental rats. Conclusion: Three kinds of DF， especially DF of CSC， can improve the glucolipid metabolism， and adjust the oxidative stress and inflammation factors．

[Key words]dietary fiber; lipid metabolism disorder; oxidative stress; rats

doi:10.3969/j.issn.1671- 6264.2016.01．019

[中圖分類號]R151.3

[文獻標識碼]A

[文章編號]1671- 6264(2016)01- 0083- 06

[通信作者]翟成凱E- mail:ckzhai@163.com

[作者簡介]章海風(1977-)，男，江蘇徐州人，講師，在讀博士研究生。E- mail:y05zhf@163.com

[基金項目]國家自然科學基金資助項目(81372986,30471451)

[收稿日期]2015- 11- 14[修回日期] 2015- 12- 17

[引文格式] 章海風，姜明霞，程音，等.三種膳食纖維對脂代謝紊亂大鼠糖脂代謝及氧化應激的作用[J].東南大學學報:醫(yī)學版，2016，35(1)：83- 88.

·論著·