殼聚糖復(fù)方對高脂飼料致肥胖大鼠減肥作用的研究

趙丹萍,侯 燕,,樂 娜,劉金蓮,高美雯,張建軍,*,谷洪順,*(.北京中醫(yī)藥大學(xué),北京 0009;.北京采瑞醫(yī)藥科技研究院有限公司,北京 00094)

近年來,隨著生活水平的提高和飲食習(xí)慣的改變,肥胖人群越來越多,據(jù)流行病學(xué)調(diào)查顯示,我國人口中成人超重率約為32.7%,肥胖率為10.5%,老年人超重率為41.6%,肥胖率為13.9%,并呈現(xiàn)出年輕化趨勢。預(yù)計到2030年,全球范圍內(nèi)超重和肥胖的人數(shù)將分別達(dá)到21.6億和11.2 億左右[1]。肥胖不僅是糖尿病、冠心病、高血壓等多種慢性疾病的高危險因素,也與焦慮、抑郁等精神疾病具有相關(guān)性[2],嚴(yán)重危害機體健康和影響正常的生活和工作,已經(jīng)是目前全球亟需解決的健康問題之一,因此尋找安全有效的天然減肥制劑具有重要意義。

肥胖的形成與日常飲食具有密切聯(lián)系,因此控制飲食可有效地防治肥胖,目前國內(nèi)已批準(zhǔn)的具有減肥作用的國產(chǎn)保健食品392個,其中兼有輔助降血脂作用的有41個,兼有通便功能的有11個,兼有美容(祛黃褐斑)功能的有9個,兼有改善皮膚水分的有2個,兼有緩解體力疲勞的有2個,兼有增免功能的有1個,尚無發(fā)現(xiàn)兼有抗氧化作用的保健食品,現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)氧化應(yīng)激損傷可能是引起肥胖的重要因素之一[3],從抗氧化方面揭示減肥作用可為減肥產(chǎn)品的開發(fā)提供新的方向。

殼聚糖是原國家衛(wèi)計委公告的新食品原料之一,是一種不能被機體吸收纖維素,在腸道環(huán)境中為不溶解狀態(tài),能通過吸附包裹脂肪滴而減少其與脂肪酶的接觸,降低機體對脂肪的消化和吸收[4-5]。白蕓豆是一種高鉀低鈉食品,適宜于動脈硬化、高血脂等人群食用[6]。葡萄籽提取物以原花青素等成分為主,具有顯著的抗氧化性,能有效地清除氧自由基及抑制脂質(zhì)過氧化反應(yīng)[7],富硒酵母中的硒蛋白具有良好的DPPH自由基及超氧陰離子自由基清除力,表現(xiàn)出良好的抗氧化性[8-9]。

因此本文以高脂飼料致肥胖大鼠動物模型為研究對象,以上述四種原料組成的產(chǎn)品復(fù)方(簡稱為殼聚糖復(fù)方,ZF)在符合日常服用劑量要求下對肥胖大鼠血脂及抗氧化等指標(biāo)的影響,進(jìn)而探討氧化損傷與肥胖的關(guān)系,也為殼聚糖復(fù)方減肥產(chǎn)品的開發(fā)提供新的思路。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

SPF級健康雄性SD大鼠 體重160～200 g,斯貝福(北京)生物技術(shù)有限公司[許可證編號SCXK(京)2016-0002];殼聚糖復(fù)方(殼聚糖、白蕓豆提取物、葡萄籽提取物、富硒酵母) 北京采瑞醫(yī)藥科技研究院有限公司;奧利司他膠囊 重慶植恩藥業(yè)有限公司;普通飼料、高脂飼料(基礎(chǔ)飼料80%,豬油10%,蛋黃粉10%) 北京科澳協(xié)力飼料有限公司;甘油三酯(Triglyceride,TG)試劑盒、總膽固醇(Total Cholesterol,TC)試劑盒、高密度脂蛋白(High Density Lipoprotein Cholesterol,HDL-C)試劑盒、低密度脂蛋白(Low Density Lipoprotein Cholesterol,LDL-C)試劑盒 長春匯力生物技術(shù)有限公司;瘦素試劑盒、脂聯(lián)素試劑盒 杭州優(yōu)爾生物科技有限公司;超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)試劑盒、丙二醛(Malondialdehyde,MDA)試劑盒、谷胱甘肽過氧化酶(GSH-Px)試劑盒、谷丙轉(zhuǎn)氨酶(Alanine aminotransferase,ALT)試劑盒、谷草轉(zhuǎn)氨酶(Glutamic oxaloacetylase,AST)試劑盒 南京建成生物工程研究所。

紫外分光光度計 上?，F(xiàn)科儀器有限公司;臺式離心機 上海安亭科學(xué)儀器廠;全自動放免技術(shù)儀 西安核儀器廠;A6半自動生化儀 北京松上技術(shù)有限公司;電子天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 模型建立 100只雄性SD大鼠飼養(yǎng)于SPF級動物房,實驗過程中大鼠自由進(jìn)食和飲水,室溫(22±2) ℃,相對濕度為60%～70%,燈照周期為12 h,7:00～19:00燈照,19:00～7:00黑暗,適應(yīng)期喂養(yǎng)7 d后隨機分成2組,12只大鼠給予普通飼料作為空白組,88只大鼠給予高脂飼料制備肥胖動物模型,2周后,根據(jù)文獻(xiàn)[10]方法以體重超過空白組大鼠體重的10%作為納入標(biāo)準(zhǔn),造模成功60只,成功率為68.2%。

1.2.2 分組及給藥 將造模成功的60只大鼠隨機分為5組,即模型組、奧利司他組(48 mg/kg)、ZF高、中、低劑量組,每組12只,一籠6只。根據(jù)殼聚糖復(fù)方組方用量人(60 kg)日用量為2.435 g(殼聚糖1 g、白蕓豆提取物1.2 g、葡萄籽提取物0.2 g、富硒酵母0.035 g),設(shè)置本實驗ZF高劑量組(0.812 g/kg)、ZF中劑量組(0.406 g/kg)、ZF低劑量(0.203 g/kg)。每天上午灌胃給予各組大鼠相應(yīng)藥物,空白組給與生理鹽水,灌胃劑量為2 mL/100 g,空白組給與普通飼料,其余各組大鼠給與高脂飼料,并根據(jù)體重變化調(diào)整灌胃量,連續(xù)給藥6周。

1.2.3 檢測指標(biāo)

1.2.3.1 體重及Lee’s指數(shù)測定 觀察大鼠的毛色、進(jìn)食量、飲水量、二便及精神狀況,每周測1次體重。末次給藥24 h后,用1%的戊巴比妥鈉溶液進(jìn)行麻醉,測麻醉后各組大鼠的體長和體重,計算Lee’s指數(shù),計算公式如下:

式(1)

式中:M表示體重,g;L表示體長,cm。

1.2.3.2 血脂及肝功相關(guān)指標(biāo)檢測 將麻醉后的大鼠腹主動脈取血,分離血清,按照試劑盒方法檢測血清TG、TC、HDL-C、LDL-C含量及ALT、AST活性。

1.2.3.3 肝臟指數(shù)及脂體比測定 大鼠處死后,分離肝臟及腎臟和睪周脂肪并稱重,計算肝體比和脂體比,計算公式如下:

式(2)

式(3)

式中:M表示體重,M1表示肝臟濕重,M2表示腎臟和睪丸周圍脂肪濕重,單位為均g。

1.2.3.4 抗氧化相關(guān)指標(biāo)測定 取其肝臟1 g,用生理鹽水沖洗干凈,濾紙吸干,研磨,離心,取其上清液,按照試劑盒說明書檢測SOD、GSH-Px的活性及MDA含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 殼聚糖復(fù)方對肥胖大鼠體重、Lee’s指數(shù)、肝體比及脂體比的影響

體重與脂肪系數(shù)能直接反應(yīng)出肥胖程度,從表1可知,與空白組相比,模型大鼠的起始體重、Lee’s指數(shù)、肝體比顯著升高(P<0.05),終末體重和脂體比均極顯著升高(P<0.01),與長期高脂飲食易導(dǎo)致肥胖發(fā)生的認(rèn)知一致[11];與模型組相比,奧利司他組大鼠的終末體重極顯著降低(P<0.01),Lee’s指數(shù)、肝體比、脂體比均顯著降低(P<0.05),ZF中、高劑量大鼠的終末體重、Lee’s指數(shù)、肝體比、脂體比均顯著降低(P<0.05),其中高劑量組的Lee’s指數(shù)和脂體比極顯著降低(P<0.01),表明殼聚糖復(fù)方能降低高脂飲食引起體重增加,減少機體內(nèi)脂肪的積累。

表1 殼聚糖復(fù)方對肥胖大鼠體重、Lee’s指數(shù)、肝體比及脂體比的影響Table 1 Effects of chitosan compounds on the weight,Lee’s index,liver index and fat index of fat rats

2.2 殼聚糖復(fù)方對肥胖大鼠血脂水平的影響

脂代謝紊亂是肥胖患者的生化指標(biāo)異常改變之一,長期攝入高動物脂肪、高碳水化合物飲食促進(jìn)機體內(nèi)TG、TC的合成,LDH-C是運轉(zhuǎn)內(nèi)源性膽固醇的主要形式,含量增高時易引起外周膽固醇水平增加,導(dǎo)致動脈粥樣硬化等心血管疾病的發(fā)生,HDL-C作用則相反,能反向運轉(zhuǎn)組織中的膽固醇到肝臟進(jìn)行分解,具有保護(hù)血管內(nèi)膜的作用[12]。如表2所示,與空白組相比,模型大鼠的血清TG和LDL-C水平極顯著升高(P<0.01),TC顯著升高(P<0.05),HDL-C顯著降低(P<0.05),符合肥胖癥的血脂變化趨勢,表明造模成功。與模型組相比,奧利司他組大鼠血清TC和LDL-C水平極顯著降低(P<0.01),TG水平顯著降低(P<0.05),HDL-C有升高趨勢(P>0.05),ZF中、高劑量大鼠的血清TG和TC水平顯著降低(P<0.05),LDL-C水平極顯著降低(P<0.01),HDL-C有升高趨勢(P>0.05),表明殼聚糖復(fù)方能抑制高脂飲食引起的血脂升高,具有調(diào)節(jié)血脂代謝紊亂的作用,可能與殼聚糖調(diào)節(jié)肝脂酶和脂蛋白酶活性[13]和白蕓豆皂苷類物質(zhì)能加快機體內(nèi)脂肪的代謝[6],從而降低機體血脂水平有關(guān)。

表2 殼聚糖復(fù)方對肥胖大鼠血清TG、TC、HDL-C及LDL-C含量的影響Table 2 Effects of chitosan compounds on the level of TG,TC,HDL-C and LDL-C in serum of fat rats

2.3 殼聚糖復(fù)方對肥胖大鼠血清瘦素和脂聯(lián)素含量的影響

瘦素是一種由脂肪細(xì)胞產(chǎn)生的蛋白類激素,能通過中樞神經(jīng)系統(tǒng)控制機體食欲,從而減少飲食攝入量,并能抑制脂肪前提細(xì)胞的活力和減少脂質(zhì)的儲存來減慢脂肪細(xì)胞發(fā)育,調(diào)節(jié)脂肪細(xì)胞代謝功能,促進(jìn)機體的能量消耗[14-15],脂聯(lián)素是成熟脂肪細(xì)胞分泌的一種特異性蛋白,能通過促進(jìn)骨骼肌細(xì)胞的脂肪酸氧化和抑制糖異生而減少糖原的合成,從而增強胰島素的敏感性,在機體的脂質(zhì)代謝和血糖水平調(diào)控方面發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用[16]。由表3可知,與空白組相比,模型大鼠的血清瘦素極顯著升高(P<0.01),脂聯(lián)素極顯著降低(P<0.01),與模型組相比,奧利司他組大鼠的血清瘦素極顯著降低(P<0.01),脂聯(lián)素極顯著升高(P<0.01),ZF高劑量組大鼠的血清瘦素含量極顯著降低(P<0.01),脂聯(lián)素極顯著升高(P<0.01),ZF中劑量組大鼠的血清瘦素顯著降低(P<0.05),脂聯(lián)素顯著升高(P<0.05),表明殼聚糖復(fù)方能降低肥胖大鼠血清瘦素水平,提高脂聯(lián)素水平,能調(diào)節(jié)肥胖癥的代謝紊亂,可能與殼聚糖其衍生物通過調(diào)節(jié)瘦素含量進(jìn)而降低脂肪含量,以達(dá)到減肥作用有關(guān)[17-18],其具體的作用機制尚需進(jìn)一步研究。

表3 殼聚糖復(fù)方對肥胖大鼠血清血清瘦素、脂聯(lián)素的影響Table 3 Effects of chitosan compounds on the levels of leptin and adiponectin in serum of fat rats

2.4 殼聚糖復(fù)方對肥胖大鼠肝臟SOD、MDA、GSH-Px及血清ALT、AST的影響

肝臟是機體最大的消化腺,高脂飲食導(dǎo)致機體脂代謝紊亂,脂肪細(xì)胞及組織釋放大量炎性因子,自由基及活性氧大量釋放,引起脂質(zhì)過氧化反應(yīng),對肝臟的脂代謝功能產(chǎn)生不利影響,反而加重脂代謝紊亂狀態(tài)。由表4可知,與空白組相比,肥胖大鼠肝臟中SOD和GSH-Px活力極顯著降低(P<0.01),MDA含量顯著升高(P<0.05),血清ALT、AST活力顯著升高(P<0.05),說明肥胖狀態(tài)下機體的抗氧化能力及肝臟功能受損;與模型組相比,奧利司他組大鼠的肝臟SOD活力極顯著升高(P<0.01),GSH-Px酶活力顯著升高(P<0.05),MDA含量極顯著降低(P<0.01),ALT、AST活力極顯著降低(P<0.01),ZF高劑量組大鼠的SOD活力極顯著升高(P<0.01),MDA含量極顯著降低(P<0.01),GSH-Px酶活力顯著升高(P<0.05),血清ALT活力極顯著降低(P<0.01),AST活力顯著降低(P<0.05),ZF中劑量組大鼠的SOD活力顯著升高(P<0.05),MDA含量顯著降低(P<0.05),ALT、AST活力顯著降低(P<0.05),表明殼聚糖復(fù)方能提高肥胖大鼠的抗氧化能力,減少氧化損傷引起的肝臟功能降低,可能與富硒酵母中硒蛋白[19]、葡萄籽提取物的原花青素[20-21]、殼聚糖[18]等成分的清除自由基以降低組織的氧化損傷有關(guān)。

表4 殼聚糖復(fù)方對肥胖大鼠肝臟中SOD、MDA、GSH-Px及血清ALT、AST酶活力及的影響Table 4 Effects of Chitosan compounds on liver SOD,MDA,GSH-Px and serum ALT,AST activity of fat rats

3 討論與結(jié)論

目前研究發(fā)現(xiàn)肥胖的發(fā)病機制與飲食因素、神經(jīng)系統(tǒng)[22]、消化系統(tǒng)[23]、腸道菌群[24]、遺傳因素[25]、環(huán)境因素等均有關(guān)系,其中飲食方式和膳食結(jié)構(gòu)是肥胖形成的直接因素,因此控制飲食也是抑制肥胖形成的重要措施。

在對肥胖形成機制認(rèn)識的基礎(chǔ)上,本實驗以殼聚糖、白蕓豆提取物、葡萄籽提取物和富硒酵母組方,研究其對高脂飼料喂養(yǎng)的肥胖大鼠的減肥作用,并探討肥胖與氧化損傷的關(guān)聯(lián)性,實驗結(jié)果表明,殼聚糖復(fù)方能降低肥胖大鼠終末體重、Lee’s指數(shù)、肝體比和脂體比,降低高脂飼料致肥胖大鼠血清瘦素水平,提高脂聯(lián)素水平,增加機體脂肪代謝,降低血清TG、TC和LDH-C水平,提高HDL-C水平,與殼聚糖、白蕓豆提取物在減肥作用的研究相一致[6,18];在氧化應(yīng)激方面,殼聚糖復(fù)方能提高大鼠的SOD、GSH-Px活性,降低MDA水平,降低血清ALT、AST活性,能顯著改善脂代謝紊亂引起的氧化損傷及肝臟功能的恢復(fù),與葡萄籽提取物和富硒酵母在抗氧化損傷方面的研究相一致[19-21]。

綜上所述,以殼聚糖、白蕓豆提取物、葡萄籽提取物及富硒酵母為原料的復(fù)方具有一定的減肥作用,其作用機制可能與調(diào)節(jié)機體脂肪代謝相關(guān)激素水平,加快機體的脂質(zhì)代謝,減少氧化損傷等有關(guān),具有產(chǎn)品開發(fā)的價值,對于肥胖的控制及減肥作用具有重要的現(xiàn)實意義,但其具體的作用機制尚需進(jìn)一步研究。