EGCG對高脂飲食誘導的肥胖HFA小鼠脂質代謝的影響

胡凌，曾本華，王潔，董颯爽，廖振林，王麗，魏泓，方祥

（1.華南農業(yè)大學食品學院，廣東廣州 510642）（2.陸軍軍醫(yī)大學基礎部實驗動物學教研室，重慶 400038）

肥胖能引起Ⅱ型糖尿病、非酒精性脂肪肝、癌癥等多種疾病的發(fā)生[1]，并且導致人身體器官組織代謝失調，從而導致脂肪組織脂肪沉積，是公認的影響人類健康的疾病，目前全球已經有超過10億的人肥胖或超重。隨著人們對健康意識的不斷提高，飲茶成為了大多數人追求健康的一種時尚。茶多酚是茶葉中最具有生物活性的成分，具有抗氧化[2,3]、抗癌[4]、預防動脈硬化[5]，預防老年癡呆和帕金森疾病[6,7]等作用。茶多酚主要成分為兒茶素類化合物，其中EGCG是兒茶素主要成份[8]，約占兒茶素總量的50～60%[9]，被認為是茶具備各種生理活性的主要功能物質。除抗氧化、抗癌等功能外，近幾年越來越多的研究證實EGCG具有減肥降脂功效，Chen YK等[10]研究發(fā)現EGCG能預防SPF級C57BL/6J肥胖小鼠體重、血糖增加以及減輕胰島素抵抗等功效，L Maksoon等[11]證實EGCG不僅能降低SPF級C57BL/6J小鼠脂肪墊重量，還能降低血脂等。

通過腸道定植正常菌群的小鼠和無菌小鼠模型證實在腸道菌群的協助下，腸道中食物的能量利用率大幅提高，這與體質量的增加和肥胖的發(fā)生直接相關[12]。且有實驗小鼠通過對無菌小鼠腸道菌群研究顯示，腸道菌群和肥胖之間有直接關系[13,14]。然而，目前對于EGCG的研究基本采用是SPF小鼠，其不能夠達到反映人腸道菌群與肥胖之間的關系，從而不能真實反映人類肥胖產生或治療的過程或狀態(tài)。本研究利用無菌動物接種健康成年人糞便懸液構建人源化菌群小鼠模型，一方面可以一定程度上模擬人腸道菌群生態(tài)系統(tǒng)[15]，同時也避免了直接利用人進行腸道菌群研究存在的倫理學限制等問題[16]。并同時通過高脂飼料誘導肥胖模型研究EGCG的對肥胖的降脂和保護肝臟的作用，為健康飲茶提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 動物、材料與飼料

實驗動物：50只3～4周齡無菌KM小鼠(全雄)，由陸軍軍醫(yī)大學基礎部實驗動物中心教研室提供。EGCG：購于寧波禾普生物科技有限公司，純度為80%。飼料：普通純化飼料(D12450J)和高脂純化飼料(D12492)均購于開源動物飼料(常州)有限公司，其中普通純化飼料脂肪含量為10%，高脂純化飼料脂肪含量為60%。

1.2 儀器與設備

CR22GⅡ高速冷凍離心機，日本Hitachi公司；光學顯微鏡、DFC420顯微攝像頭，德國Leica公司；RM2015切片機，德國Leica公司；Rios 5反滲透純水系統(tǒng)，德國Merk-Millipore公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 HFA小鼠模型的構建

選擇一位3個月未服用抗生素健康志愿者，收集其清晨第一次排出的新鮮糞便，并立即在無菌、厭氧條件下稱量10 g加入到90 mL 0.1 M PBS(pH 7.2)緩沖液中[15]，震蕩混勻，制成糞便懸液，分別給50只無菌KM小鼠各灌胃0.3 mL，人腸道菌群在小鼠體內定植4周構建HFA小鼠模型。無菌昆明小鼠在無菌隔離器中飼養(yǎng)，飼養(yǎng)環(huán)境為20～23 ℃，濕度為40%～70%，明暗周期各12 h。飼料和墊料菌經過50 kGy60Co-γ射線輻照滅菌，飲水、鼠籠和飲水瓶等經過高壓滅菌傳入隔離器。

1.3.2 HFA小鼠肥胖模型的構建

將50只HFA小鼠隨機分為兩組：高脂組40只，普通組10只；高脂組喂食高脂飼料，普通組喂食普通飼料，期間小鼠自由飲食飲水，每周定時稱量體重，8周后，將普通組和高脂組各處死10只，判斷肥胖模型是否構建成功。

1.3.3 EGCG干預及分組

將高脂飲食組(30只)分為3組：對照組正常飲水，0.2% EGCG干預組(飲用水中加0.2% EGCG)及0.8%EGCG干預組(飲用水中加0.8% EGCG)，喂食普通飼料干預8周，實驗期間小鼠自由飲食飲水，每周定時稱量體重。

1.3.4 樣品采集與處理

小鼠分別在肥胖模型構建8周和EGCG干預8周后禁食12 h，眼球取血，放置半小時后3000 r/min離心15 min收集血清，血清生化指標由陸軍軍醫(yī)大學西南醫(yī)院檢驗科檢驗?？焖俳馄食龈闻K和附睪脂肪墊，稱重并將其于置于4%多聚甲醛中固定24 h，石蠟包埋，切片5 μm，蘇木精-伊紅(HE)染色，最后中性樹膠封片制作肝臟和附睪脂肪墊HE染色切片。并利用Image pro-plus 6.0圖像處理軟件對脂肪細胞長徑、短徑及面積進行測量。

1.3.5 統(tǒng)計學方法

實驗結果以平均值±標準誤表示，利用Graph Pad Prism 6統(tǒng)計軟件進行數據統(tǒng)計分析，組間差異比較采用t檢驗，以p<0.05為有顯著差異，p<0.01為極顯著差異。

2 結果與討論

2.1 EGCG對肥胖HFA小鼠體重、肝重及脂肪墊重量變化影響

肥胖常常伴隨高血脂等多種代謝性疾病的發(fā)生，而肥胖原因多半是由于膳食結構不合理和高糖高脂飲食的攝入導致，現如今隨著人們對肥胖越來越關注，構建肥胖模型是研究肥胖相關疾病及減藥物肥最有用工具[17]，高脂飲食誘導肥胖與人類肥胖最為接近[17]。

表1為高脂飲食干預8周后小鼠體重、肝重和附睪脂肪墊重量變化。試驗前各小組體重無顯著差異，高脂飲食8周后，高脂組小鼠體重顯著增加(p<0.05)，平均體重較普通組增加了24%。根據人類肥胖和超重標準，肥胖度大于20%視為肥胖模型構建成功[18]，說明本實驗HFA小鼠肥胖模型構建成功。同時由表1可知普通組肝重和附睪脂肪墊重量分別為1.69±0.15，0.58±0.06，高脂組肝重和附睪脂肪墊的重量分別為2.26±0.12，2.67±0.18，高脂組肝重和附睪脂肪墊重量較普通組顯著升高(p<0.05，p<0.01)，說明高脂飲食能顯著增加HFA小鼠肝重和脂肪沉積。

表2為EGCG干預8周后小鼠體重、肝重及附睪脂肪墊重量變化。由表2可知低劑量組和高劑量組HFA小鼠體重和肝重較對照組都有降低，但差異無統(tǒng)計學意義；同時對照組、低劑量組以及高劑量組附睪脂肪墊重量分別為1.08±0.17、0.97±0.19和0.56±0.13，低劑量EGCG組和高劑量EGCG組附睪脂肪墊重量較對照組分別降低了10.19%、48.15%，高劑量組顯著低于對照組(p<0.05)，這與附有EGCG的高脂飼料喂養(yǎng)小鼠較只有高脂飼料喂養(yǎng)的SD大鼠的脂肪墊重量明顯降低[19,20]的結論一致，說明EGCG能減輕HFA肥胖小鼠體內脂肪沉積，且呈劑量效應關系。

2.2 EGCG對肥胖HFA小鼠血清中血糖血脂的影響

表3為高脂飲食干預8周后血糖血脂變化。高脂組小鼠空腹血糖(GLU)、總膽固醇(Tch)含量較普通組分別升高了55.48%、24.48%，高脂組GLU和Tch含量均顯著高于普通組(p<0.05)，甘油三酯(TG)和低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)含量較普通組有一定升高，高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)較普通組降低。

總膽固醇含量升高是導致動脈粥樣硬化重要原因之一[21]，低密度脂蛋白是將膽固醇運載到組織和細胞中，在轉運過程中可能會有膽固醇沉積在血管壁上，因此LDL-C含量升高可能會導致冠心病發(fā)生[22]。本研究利用EGCG干預8周后結果顯示(表4)，高劑量EGCG干預組總膽固醇(Tch)和低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)含量較對照組分別降低了28.64%和43.16%(p<0.05，p<0.05)，另外，干預組空腹血糖(GLU)和甘油三酯(TG)含量較對照組有一定降低，高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)較對照組有一定升高，但差異不顯著。

表1 高脂飲食對小鼠體重、肝重及脂肪墊重量的影響Table 1 Effects of high-fat diet on the bodyweight, liver weight and fat pad weight of mice

表2 EGCG干預對小鼠體重、肝重及脂肪墊重量的影響Table 2 Effects of EGCG on the bodyweight, liver weight and fat pad weight of mice

表3 高脂飲食對小鼠血糖血脂含量的影響Table 3 Effect of high fat diet on blood glucose and blood lipid levels of mice

表4 EGCG干預對小鼠血清中血糖血脂含量的影響Table 4 Effect of EGCG on serum glucose and blood lipid levels of mice

圖1 小鼠脂肪細胞HE染色Fig.1 HE staining of adipocytes in mice

圖2 小鼠脂肪細胞HE染色Fig.2 HE staining for adipocytes of mouse

2.3 EGCG對肥胖HFA小鼠脂肪細胞形態(tài)及大小的影響

脂肪細胞在HE染色下，細胞內的脂肪被溶解而成空泡狀。由圖1可看出高脂飲食8周后，同一視野下高脂組脂肪細胞數明顯少于普通組，且脂肪細胞明顯膨大，而普通組細胞形態(tài)大小較小且均一。通過Image pro-plus 6.0圖像處理軟件測量結果顯示，普通組脂肪細胞短徑、長徑、面積分別為54.22±3.3、71.93±3.51和3404±318，高脂組脂肪細胞短徑、長徑、面積分別為100±4.2、136±9.36和8956±1290，普通組脂肪細胞短徑、長徑、面積均極顯著小于高脂組(表5，p<0.001)，由此說明長期高脂飲食在增加機體內脂肪沉積同時也會增大脂肪細胞，而白色脂肪增加和脂肪細胞肥大是肥胖的典型特征[23]。

EGCG干預8周后脂肪細胞切片如圖2所示，同一視野下對照組脂肪細胞數量明顯多于EGCG干預組細胞數量，對照組細胞大且形態(tài)不均一，EGCG干預組細胞形態(tài)均一，且細胞短徑、長徑及面積均極顯著小于對照組細胞(表6，p<0.001)，低劑量組脂肪細胞短徑、長徑及面積大小較對照組減少27.38%、42.17%和53.93%，高劑量組脂肪細胞短徑、長徑及面積大小較對照組分別減少了35%、41.25%和60.54%，說明EGCG干預對于HFA肥胖小鼠脂肪細胞大小有一定的抑制作用。

表5 高脂飲食對小鼠脂肪細胞大小的影響Table 5 Effects of high-fat diet on the adipocyte size of mice

表6 EGCG干預對小鼠脂肪細胞大小的影響Table 6 Effects of EGCG on the adipocyte size of mice

2.4 肝臟HE染色

長期高脂飲食會加重脂質在肝臟的沉積和脂肪變性，容易引起或加重肝損傷。通過研究EGCG對由高脂飲食誘導的肥胖小鼠肝損傷修復作用，為健康飲茶提供科學依據。

圖3為高脂飲食8周后小鼠肝臟HE染色切片。普通組肝細胞排列整齊，細胞結構清晰，細胞核位于細胞中央，無脂肪變性，高脂組脂肪變性嚴重，脂肪空泡較多，視野中分布較集中，中央靜脈周圍脂肪變性更為明顯。

圖4為EGCG干預8周后小鼠肝臟HE染色切片。由圖可看出，對照組肝臟仍有較多脂肪空泡，脂肪變性仍較為嚴重，低劑量EGCG組和高劑量EGCG組脂肪變性程度都有所減輕，其中高劑量作用效果更為明顯，這可能是因為EGCG通過調節(jié)機體內脂質代謝，從而改善了肝臟脂肪變性程度。

圖3 小鼠肝臟HE染色Fig.3 HE staining for liver of mouse

圖4 小鼠肝臟細胞HE染色Fig.4 HE staining for liver of mouse

3 結論

本研究首先通過構建人源菌群小鼠模型，達到更好的模擬人腸道菌群環(huán)境，再利用高脂飲食誘導小鼠肥胖，使小鼠體重、肝重、附睪脂肪墊重量以及空腹血糖(GLU)和總膽固醇(Tch)含量都發(fā)生了顯著性增加，高脂組小鼠脂肪細胞大小明顯增大并且肝臟HE染色脂肪變性嚴重。進而，再利用構建的HFA肥胖小鼠模型證實EGCG是否具有治療肥胖的功效。EGCG干預8周后結果顯示，EGCG干預組小鼠的附睪脂肪墊重量、總膽固醇(Tch)和低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)含量較對照組都有顯著降低。同時EGCG能使人源性肥胖小鼠的脂肪細胞恢復成接近正常小鼠脂肪細胞，且使肝臟細胞脂滴明顯變少、減輕肝臟脂肪變性癥狀。這些數據表明高脂飲食可以誘導肥胖產生，且除已報道的EGCG能抑制高脂飲食誘導肥胖產生外[24]，EGCG對高脂飲食誘導的小鼠肥胖具有一定的治療效果。

綜上所述，EGCG可以通過降低血糖血脂、減輕肝臟損傷及改善脂肪組織形態(tài)對高脂飲食誘導人源性肥胖小鼠起到減肥和修復肝臟作用，這對治療人類肥胖及其產生的代謝綜合癥有一定的指導作用；但其確切的作用機制有待于進一步研究。

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