乙酸可通過增強脂肪酸β氧化治療小鼠肥胖

范秀琴，路媛媛，樊超男，李 蘋，齊可民

(首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京兒童醫(yī)院/北京市兒科研究所營養(yǎng)研究室，北京100045)

乙酸可通過增強脂肪酸β氧化治療小鼠肥胖

范秀琴，路媛媛，樊超男，李 蘋，齊可民

(首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京兒童醫(yī)院/北京市兒科研究所營養(yǎng)研究室，北京100045)

目的：探討乙酸對高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠體重及脂肪酸β氧化的影響。方法：3～4w齡C57BL/6J雄性小鼠分別給予正常飼料和高脂飼料喂養(yǎng)4個月以誘導(dǎo)肥胖，然后對肥胖小鼠實施乙酸治療5w。喂養(yǎng)過程結(jié)束后，心臟采血，取結(jié)腸、肝臟和性腺周圍脂肪。檢測血漿葡萄糖、甘油三酯(TG)、總膽固醇(TCH)和胰島素濃度，同時檢測結(jié)腸G蛋白偶聯(lián)受體(GPR43、GPR41)、酪酪肽(PYY)、胰高血糖素樣肽1(GLP-1)以及肝臟和脂肪肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶(cpt)基因mRNA表達水平。結(jié)果：高脂誘導(dǎo)的肥胖小鼠給予乙酸治療5w后，體重顯著性下降，但日均進食量和能量攝入?yún)s顯著增加(P<0.05)。肥胖小鼠的血漿葡萄糖、TG和TCH較正常小鼠，均顯著升高(P<0.05)，給予乙酸治療后，血漿TG和TCH水平均顯著降低(P<0.05)。與正常小鼠相比，肥胖小鼠結(jié)腸中GPR43、GPR41、PYY和GLP1的mRNA表達量均顯著性升高(P<0.05)，脂肪和肝臟中cpt1a、cpt1c、cpt2的mRNA表達顯著性降低(P<0.05)；肥胖小鼠給予乙酸治療后，結(jié)腸中上述基因mRNA表達量均顯著性降低(P<0.05)，脂肪中cpt基因mRNA表達均顯著性升高(P<0.05)。結(jié)論：乙酸對小鼠肥胖有較好的治療效果，其作用機制可能是通過特異性促進脂肪組織中脂肪酸β氧化。

乙酸；肥胖；小鼠；脂肪酸β氧化

近幾年來，肥胖發(fā)病率逐漸升高，肥胖及其并發(fā)癥，已成為全球性威脅人類健康的主要問題[1]。早期研究發(fā)現(xiàn)，增加膳食纖維的攝入可以抑制人的食欲并降低體重[2]，膳食纖維在結(jié)腸中的厭氧菌發(fā)酵作用下主要產(chǎn)生短鏈脂肪酸，我們近期研究結(jié)果顯示，高脂飼料中添加短鏈脂肪酸尤其是乙酸，可顯著預(yù)防肥胖的發(fā)生[3]。本研究擬以高脂飼料誘導(dǎo)的肥胖小鼠為對象，觀察乙酸對肥胖小鼠體重的影響及其作用機制。

1 材料和方法

1.1 實驗動物與分組

SPF級3～4w齡C57BL/6J雄性小鼠30只，隨機分成正常組(10只)和高脂組(20只)，2組初始體重為18.86±0.76g和18.89±0.53g，無顯著性差異。然后分別給予正常飼料(脂肪含量為4.3%、供能比為10%)和高脂飼料(脂肪含量為34.9%、供能比為60%)喂養(yǎng)4個月以誘導(dǎo)肥胖。繼而將高脂組肥胖小鼠隨機分為肥胖組(10只)和乙酸—肥胖組(10只)，并分別給予高脂飼料和乙酸高脂飼料(乙酸鈉含量為5%)，正常組繼續(xù)給予正常飼料，均喂養(yǎng)5w。小鼠飼料，由北京華阜康生物科技股份有限公司制作，其組成成分見表1。喂養(yǎng)周期結(jié)束后，禁食12h，麻醉狀態(tài)下心臟取血，離心(3 000r/min，15min)分離血漿，于-20℃冰箱保存待測。頸椎脫臼法處死小鼠，取肝臟、結(jié)腸和性腺周圍脂肪組織，立即放入液氮中保存?zhèn)溆?。小鼠，購買于斯貝福(北京)生物技術(shù)有限公司，飼養(yǎng)于中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院實驗動物中心SPF級環(huán)境中。實驗過程經(jīng)該院實驗動物倫理委員會批準。

1.2 方法

1.2.1 小鼠進食量和能量攝入測定 在乙酸干預(yù)治療的第3w，每天同一時間測定小鼠進食量，連續(xù)測定7d。正常飼料能量為3.733 kcal/g、高脂飼料能量為5.225 kcal/g、添加乙酸鈉的高脂飼料能量為5.675 kcal/g，根據(jù)小鼠進食量計算小鼠能量攝入。

1.2.2 血漿指標(biāo)的檢測 血漿胰島素檢測采用放射免疫法，試劑盒由北方生物科技研究所提供；血漿葡萄糖檢測采用葡萄糖氧化酶法，試劑盒由北京中生北控公司提供；血漿甘油三酯(TG)和總膽固醇(TCH)檢測采用酶法，試劑盒由日本積水醫(yī)療公司提供。

表1 小鼠飼料組成成分

1.2.3 基因mRNA表達測定 采用TRIzol? RNA(美國 Invitrogen 貨號：10296-010)提取結(jié)腸、肝臟以及脂肪組織的總mRNA，然后用Quant cDNA第一鏈合成試劑盒(天根生化科技有限公司貨號：KR103-04)逆轉(zhuǎn)為cDNA，最后用實時熒光定量PCR法檢測結(jié)腸組織中G蛋白偶聯(lián)受體(GPR43、GPR41)、食欲抑制因子酪酪肽(PYY)與胰高血糖素樣肽-1(GLP-1)、肝臟和脂肪組織中脂肪酸氧化過程中的關(guān)鍵酶肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶(cpt1a、cpt1c、cpt2)的mRNA表達水平。目的基因mRNA表達量以其相對于內(nèi)參基因β-actin的mRNA含量表示，PCR擴增引物見表2。

表2 實時熒光定量PCR引物

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法

2 結(jié)果與分析

2.1 乙酸對肥胖小鼠體重的影響

小鼠經(jīng)高脂飼料喂養(yǎng)4個月后，體重48.03±2.89g顯著高于正常飼料喂養(yǎng)組小鼠31.80±1.88g(P<0.05)，肥胖誘導(dǎo)成功。肥胖小鼠給予乙酸干預(yù)治療5w后，體重顯著性下降，幅度達21.5%，而未治療的肥胖小鼠體重增加了9.7%(表3)。

表3 乙酸對肥胖小鼠體重的影響

注：*與正常組相比，P<0.05；Δ與肥胖組相比，P<0.05。

2.2 乙酸對肥胖小鼠進食量和能量攝入的影響

雖然肥胖小鼠日均進食量低于正常小鼠(P<0.05)，但日均能量攝入?yún)s顯著高于正常小鼠(P<0.05)。肥胖小鼠給予乙酸治療后，日均進食量和能量攝入均有顯著升高(P<0.05)(表4)。

表4 乙酸對肥胖小鼠進食量和能量攝入的影響

注：*與正常組相比，P<0.05；Δ與肥胖組相比，P<0.05。

2.3 乙酸對肥胖小鼠血漿指標(biāo)的影響

肥胖小鼠的血漿葡萄糖、TG和TCH水平與正常小鼠相比，均顯著升高(P<0.05)，而血漿胰島素水平無明顯變化。肥胖小鼠給予乙酸治療后，血漿TG和TCH水平均顯著降低(P<0.05)，而血漿葡萄糖和胰島素水平均無明顯變化(表5)。

表5 乙酸對肥胖小鼠血漿生化指標(biāo)的影響

注：*與正常組相比，P<0.05；Δ與肥胖組相比，P<0.05。

2.4 乙酸對肥胖小鼠食欲及脂肪酸β-氧化的影響

與正常小鼠相比，肥胖小鼠結(jié)腸中GPR43、GPR41、PYY和GLP1基因mRNA表達量均顯著性升高(P<0.05)，脂肪組織和肝臟中cpt1a、cpt1c、cpt2的mRNA表達顯著性降低(P<0.05)。肥胖小鼠給予乙酸治療后，結(jié)腸中GPR43、GPR41、PYY和GLP1基因mRNA表達量均顯著性降低(P<0.05)，脂肪組織中cpt1a、cpt1c、cpt2基因mRNA表達均顯著性升高(P<0.05)，肝臟組織中cpt1a、cpt1c、cpt2基因mRNA表達無變化(P>0.05)(表6)。

表6 乙酸對肥胖小鼠食欲因子表達及脂肪酸β-氧化的影響

注：a為此組數(shù)據(jù)乘以10-3；*與正常組相比，P<0.05；Δ與肥胖組相比，P<0.05。

3 討論

3.1 乙酸在體重調(diào)控中的作用

流行病學(xué)和實驗研究均顯示膳食纖維可提升飽腹感和滿足感，膳食纖維的攝入和體重的增加呈負相關(guān)[4-6]，然而，膳食纖維攝入過多可產(chǎn)生腹脹、腹痛等不適表現(xiàn)。近年來的研究顯示，膳食纖維可通過小腸到達結(jié)腸而不被消化酶消化，在結(jié)腸中的厭氧菌發(fā)酵作用下產(chǎn)生短鏈脂肪酸，主要包括乙酸、丙酸和丁酸等，其含量比例為60∶20∶20[7]。膳食來源的短鏈脂肪酸分布較為局限，僅存在于奶制品當(dāng)中。近來的研究表明，飲食中添加短鏈脂肪酸可抑制高脂飼料誘導(dǎo)的嚙齒類動物體重的增加，有助于預(yù)防肥胖的發(fā)生[3，8，9]。本研究結(jié)果顯示，肥胖發(fā)生后給小鼠進行乙酸治療5w，使得其體重有明顯的下降。臨床試驗研究發(fā)現(xiàn)，肥胖者飲用醋可起到減肥的作用[10]?？梢姡替溨舅嵩诜逝诸A(yù)防和治療中起著積極的作用。

3.2 乙酸對食欲的調(diào)控作用

正常情況下，能量攝入會導(dǎo)致腸道內(nèi)分泌細胞分泌PYY和GLP-1等食欲抑制因子，進而抑制食欲，減緩腸道蠕動，延長胃排空時間，提升飽腹感，防止過多能量的攝入[11]。本研究結(jié)果顯示，高脂誘導(dǎo)肥胖小鼠較正常小鼠結(jié)腸組織中食欲抑制因子PYY和GLP1的mRNA表達量顯著性升高，日均進食量顯著性降低，這與Sung等[12]的研究結(jié)果一致，但能量攝入是顯著增加的。而給肥胖小鼠予以乙酸治療后，小鼠的日均進食量沒有減少，反而增加，這可能與其結(jié)腸組織中GPR43和GPR41的表達量以及相關(guān)食欲抑制因子PYY和GLP1的表達量降低有關(guān)。對正常生理狀態(tài)下的研究發(fā)現(xiàn)，乙酸等短鏈脂肪酸與GPR41和GPR43結(jié)合可促進PYY、GLP-1等食欲抑制因子的合成與分泌[13]。此外，乙酸也可透過血腦屏障直接作用于下丘腦食欲調(diào)控中樞來調(diào)控食欲[14]。盡管如此，關(guān)于短鏈脂肪酸對食欲的影響與機制仍需深入研究。

3.3 乙酸對脂肪氧化的影響

脂肪合成代謝的關(guān)鍵酶是乙酰輔酶A 羧化酶(ACC)，乙酸等短鏈脂肪酸的添加可抑制此酶的活性，進而抑制脂肪的合成[15]，而cpt則是脂肪分解代謝過程中脂肪酸β氧化的限速酶，分為cpt1和cpt2兩類[16]，其表達水平與活性升高可促進脂肪酸的β氧化分解，降低體內(nèi)脂肪的含量[17-18]。本研究顯示，肥胖小鼠給予乙酸治療5w后，肝臟中cpt1a，cpt1c和cpt2的mRNA表達無明顯變化，而脂肪組織中cpt1a、cpt1c和cpt2的mRNA表達水平顯著性升高，加速了脂肪酸的轉(zhuǎn)運和β氧化過程，更多地燃燒脂肪，進而導(dǎo)致小鼠體重下降。提示，特異性促進脂肪組織中脂肪酸的β氧化為乙酸發(fā)揮作用的另一機制。

綜上所述，乙酸對小鼠肥胖有較好的治療效果，其機制之一為特異性促進脂肪組織中脂肪酸的β氧化，這提示我們未來可以考慮將乙酸等短鏈脂肪酸用于肥胖的干預(yù)治療。然而，關(guān)于短鏈脂肪酸的研究大多數(shù)都來自動物模型，收集人群的相關(guān)數(shù)據(jù)并進一步開展臨床研究是有必要的。◇

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(責(zé)任編輯 李婷婷)

Acetate Can Treat Obesity by Enhancing Fatty Acid β-oxidation in Mice

FAN Xiu-qin，LU Yuan-yuan，F(xiàn)AN Chao-nan，LI Ping，QI Ke-min

(Beijing Children’s Hospital，Capital Medical University/Pediatric Nurtition Center，Beijing Pediatric Research Institute,Beijing 100045，China)

acetate；obese；mice；fatty acid β-oxidation

北京市科委行業(yè)定額經(jīng)費自主項目(項目編號：2015-bjsekyjs-Qi)。

范秀琴(1988— )，女，博士，研究實習(xí)員，研究方向：兒童營養(yǎng)。

齊可民(1967— )，男，博士，研究員，研究方向：兒童營養(yǎng)。