燕麥米對(duì)肥胖小鼠減肥降脂作用的研究

許 陽(yáng) 胡新中，2 張 恒 李 璐 陳秋桂 任長(zhǎng)忠

(西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院1，楊凌 712100)

(陜西師范大學(xué)食品工程與營(yíng)養(yǎng)科學(xué)學(xué)院2，西安 710062)

(西麥生物技術(shù)開發(fā)有限公司3，桂林 541004)

(吉林省白城市農(nóng)業(yè)科學(xué)院4，白城 137000)

近年來肥胖癥的發(fā)病率不斷升高，治療費(fèi)用高，但最終治療效果不盡理想，這個(gè)公共衛(wèi)生難題的存在由來已久，并嚴(yán)重困擾著世界范圍內(nèi)的很多國(guó)家［1］。2005年，世界衛(wèi)生組織(WHO)發(fā)表聲明:無論在發(fā)達(dá)還是發(fā)展中國(guó)家，肥胖都是全世界范圍內(nèi)危害公共健康的主要疾病。大量研究證實(shí)脂肪細(xì)胞是機(jī)體內(nèi)部的能量?jī)?chǔ)備器官，兼具類似內(nèi)分泌器官的功能，當(dāng)脂肪組織較多時(shí)，對(duì)很多疾病的發(fā)生和發(fā)展都起著重要的作用［2－4］。因此，開發(fā)具有高效減肥功能，且能夠長(zhǎng)期食用的食品對(duì)解決人類肥胖問題具有深遠(yuǎn)的意義。

1963年以來，很多研究都證明了燕麥中β－葡聚糖具有降低膽固醇、調(diào)節(jié)血糖和提高胰島素敏感性、調(diào)節(jié)肝脂肪組織代謝的生理功能［5－8］。1997年，美國(guó)食品和藥品管理局(FDA)聲明［9］:燕麥中含有豐富的可溶性膳食纖維——β－葡聚糖，具有調(diào)節(jié)人體膽固醇功能。Rytter等［10］以燕麥為基料做湯，食用23周后受試人群體重減小了6 kg，血糖和胰島素也得到不同程度的降低。在國(guó)內(nèi)，孟昭光等［11］以高脂血癥大鼠為對(duì)象，發(fā)現(xiàn)飼喂燕麥粉高脂飼料10 d后，燕麥能夠像安妥明那樣顯著降低高脂血癥大鼠的血清膽固醇(TC)、血清β－脂蛋白(β－LP)和血清三酰甘油(TG)，且上述3者均下降30%左右。袁爾東等［12］研究發(fā)現(xiàn)，燕麥膳食纖維飼喂高脂模型小鼠4周后，具有非常良好的降低血清總膽固醇(TC)和三酰甘油(TG)的作用。同時(shí)，燕麥膳食纖維降低低密度膽固醇的作用也與多功能大豆纖維、纖維素和小麥纖維組間存在非常顯著的差異。

燕麥米是除了燕麥片外的新型燕麥?zhǔn)称罚侵附?jīng)過打磨、滅酶后能與大米同熟且與大米消費(fèi)方式類似的燕麥產(chǎn)品。燕麥米含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，且8種人體必需氨基酸齊全，配比合理，接近于FAO/WHO推薦的營(yíng)養(yǎng)模式，特別是賴氨酸含量很高。添加25%～35%燕麥米的混配米，其氨基酸模式評(píng)分高，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值優(yōu)，口感好［13］。

單純性肥胖僅由能量攝入大于能量消耗導(dǎo)致，并沒有明確的原發(fā)疾病。本研究采用高脂飼料建立與人類肥胖最相似的單純性肥胖模型，通過飼喂不同添加量的燕麥米，測(cè)定小鼠體重、血糖血脂、胰島素、肝臟脂肪代謝等的變化，評(píng)價(jià)燕麥米的減肥降脂作用，旨在探索燕麥米對(duì)肥胖人群減肥降脂的作用，評(píng)價(jià)以裸燕麥為原料的中式燕麥?zhǔn)称穼?duì)降低心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)的意義，進(jìn)而為燕麥產(chǎn)品開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)制定提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 試驗(yàn)動(dòng)物

昆明種二級(jí)雄性小鼠50只［許可證號(hào):SCXK(軍)2007－007］，由第四軍醫(yī)大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供，6～8 周齡，體重18～22 g。

1.1.2 燕麥米

吉林白城農(nóng)科院培育的白燕2號(hào)燕麥品種，經(jīng)過精選，碾米機(jī)打磨，常壓蒸汽處理，紅外滅酶(熱源溫度500℃)處理30 s，保溫2 h后降至室溫，粉碎后制粉備用［13］。

1.1.3 主要試劑

游離脂肪酸、胰島素、肝臟三酰甘油酶聯(lián)免疫試劑盒:石家莊博海生物工程開發(fā)有限公司;甲醛、二甲苯、生理鹽水、酒精、蘇木精、伊紅、中性樹脂均為分析純。

1.1.4 主要儀器

HR－15氧彈式熱量計(jì):長(zhǎng)沙長(zhǎng)興高教儀器有限公司;680酶標(biāo)儀:BioRad公司;RM2235石蠟切片機(jī):德國(guó)徠卡公司;Motic BA400光學(xué)顯微鏡:日本奧林巴斯顯微鏡公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)動(dòng)物分組與飼喂

動(dòng)物房室內(nèi)溫度(22±2)℃、濕度(55±5)%，50只昆明小鼠自由采食和飲水，適應(yīng)性喂養(yǎng)普通飼料1周。之后按體重隨機(jī)分為5組，每組10只。分別為普通飼料組(簡(jiǎn)稱普通組);高脂飼料組(高脂組);低劑量燕麥米飼料組(簡(jiǎn)稱低燕麥米組);中劑量燕麥米飼料組(簡(jiǎn)稱中燕麥米組);高劑量燕麥米飼料組(簡(jiǎn)稱高燕麥米組)。飼料配方與能量見表1。

除普通組外，將其余4組建立肥胖模型。根據(jù)下面公式計(jì)算肥胖度［14］:

肥胖度=(試驗(yàn)組實(shí)際體重－普通組平均體重)/普通組平均體重×100%

試驗(yàn)組包括:高脂組、低燕麥米組、中燕麥米組、高燕麥米組。當(dāng)肥胖度大于20%時(shí)為肥胖，同時(shí)認(rèn)為成功地建立了肥胖模型。飼喂28 d后，剔除建模不成功的小鼠，對(duì)高脂組、低燕麥米組、中燕麥米組、高燕麥米組分別飼喂相應(yīng)的飼料，自由采食和飲水，于40 d后禁食12 h，處死后取血液、肝臟和脂肪組織測(cè)定相應(yīng)指標(biāo)(圖1)。

表1 動(dòng)物飼料的配方和能量

圖1 動(dòng)物試驗(yàn)及采樣流程圖

1.2.2 小鼠常規(guī)測(cè)定

各組小鼠均自由采食和飲水，試驗(yàn)期為68 d。

對(duì)各組小鼠的體重、飲水量、攝食量、排泄量進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，每5 d測(cè)定1次。

1.2.3 Lee's指數(shù)測(cè)定

記錄小鼠處死前體重，測(cè)定小鼠解剖前鼻尖到肛門的長(zhǎng)度，按照公式計(jì)算 Lee's指數(shù)［15］:Lee's指數(shù) =［體重(g)×103/體長(zhǎng)(cm)］1/3。

1.2.4 血液生化指標(biāo)測(cè)定

待小鼠飼喂試驗(yàn)結(jié)束后，禁食24 h，摘眼球采血。

血液在37℃水浴鍋中靜置30 min后，3 000 r/min 離心15 min，分離血清［16－17］，空腹血糖(FPG)和血清總膽固醇(TC)、三酰甘油(TG)、低密度脂蛋白(LDLC)、高密度脂蛋白(HDLC)送楊凌示范區(qū)醫(yī)院生化檢驗(yàn)科測(cè)定。

血清游離脂肪酸(FFA)、空腹胰島素(FINS)采用酶聯(lián)免疫試劑盒測(cè)定。

胰島素敏感指數(shù)(ISI)［18］和胰島素抵抗指數(shù)(IR)［19－20］取兩者的自然對(duì)數(shù)值進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

1.2.5 脂肪系數(shù)測(cè)定

小鼠解剖時(shí)，剝出全部右下腹股溝脂肪組織、生殖器周脂肪組織和雙腎周脂肪組織，用萬(wàn)分之一天平稱濕重;按下式計(jì)算脂肪系數(shù)FC:

FC=(脂肪質(zhì)量/小鼠體重)×100%。

1.2.6 肝指數(shù)測(cè)定

小鼠解剖時(shí)，取出全部肝臟組織，生理鹽水清洗后稱重，并計(jì)算肝指數(shù)。

肝指數(shù)=肝濕重/體重×100%

1.2.7 肝臟三酰甘油測(cè)定

將肝組織取出后在－80℃儲(chǔ)存，制備10%肝組織勻漿，采用Elisa試劑盒，檢測(cè)肝勻漿三酰甘油(TG)含量。

1.2.8 肝組織切片制備與HE染色

處死動(dòng)物后，取肝臟組織，立即浸泡在新鮮配制的4%中性甲醛固定液中固定，將固定好的組織進(jìn)行流水沖洗、梯度酒精脫水、按標(biāo)準(zhǔn)的組織學(xué)步驟進(jìn)行浸泡，包埋，6 μm 切片，烤干，脫蠟，復(fù)水，染色，脫水，封片。之后用顯微鏡在40、100、400倍下觀察、拍照［21－22］。

1.2.9 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差(Mean±SE)表示，用DPS軟件進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 燕麥米對(duì)小鼠生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

如表2所示，燕麥米對(duì)小鼠飲食、飲水以及排泄各有不同程度的影響。由于脂肪中能量密度非常高，長(zhǎng)期過多食用高脂食物會(huì)引起能量攝入明顯增加［23］，與普通組相比，高脂組攝食、飲水量均增加，同時(shí)排泄也增加(P＜0.05);3個(gè)燕麥米組的飲食、飲水、排泄與高脂組相比顯著降低(P＜0.05)，而在攝食量和排泄量上無差異，在飲水量上隨著燕麥米含量的升高而顯著升高(P＜0.05)，可能是由于燕麥米中膳食纖維有很強(qiáng)的縛水作用所致。

普通組小鼠體重呈均勻增加的趨勢(shì)，高脂組體重增加量較普通組高，燕麥米組體重增加幅度小，從體重增加量顯著性分析結(jié)果可以看出，高脂組與普通組相比，體重增加量增加不顯著(P＞0.05)，這是因?yàn)楦咧暳祥L(zhǎng)期飼喂導(dǎo)致小鼠消化系統(tǒng)不良，隨著時(shí)間的推移，高脂組的排泄量增多，因此在治療后期，高脂組小鼠體重增量減小。與高脂組相比，燕麥米組體重增加量顯著低于高脂組，并隨燕麥米含量的增加而顯著降低(P＜0.05)，這是由于膳食纖維含量隨著燕麥米含量增加而增加，而前者具有減肥的功效。

高脂組的Lee's指數(shù)與普通組差異不顯著，這主要是由于Lee's指數(shù)一般僅適用于谷氨酸鈉(MSG)所致新生鼠肥胖模型［24］。但是，除低燕麥米組外，中燕麥米、高燕麥米組均與高脂組之間有顯著性差異(P＜0.05);而中、高燕麥米組之間差異不顯著(P＞0.05)，這表明在燕麥米的劑量達(dá)到20%時(shí)，其減肥效果才開始顯現(xiàn)，而劑量在此基礎(chǔ)上再增加卻無明顯效果(表2)。

表2 燕麥米對(duì)小鼠攝食、飲水、排泄、體重以及Lee's指數(shù)的影響

2.2 燕麥米對(duì)小鼠血清指標(biāo)的影響

2.2.1 燕麥米對(duì)小鼠血脂的影響

與高脂組相比，低燕麥米組中的三酰甘油顯著低于高脂組(P＜0.05)，且與普通組差異不顯著(P＞0.05)，高密度脂蛋白顯著高于高脂組(P＜0.05)。隨著燕麥米加入量的增加，三酰甘油濃度略有升高，但組間差異不顯著(P＞0.05)。總膽固醇與低密度脂蛋白含量隨著燕麥米加入量的增加而顯著降低(P＜0.05)，并且中燕麥米組與普通組之間差異不顯著(P＞0.05)，但高燕麥米組與中燕麥米組間差異不顯著(P＞0.05)。高密度脂蛋白含量隨著燕麥米加入量的升高差異不顯著(P＞0.05)(表3)。綜上分析，燕麥米加入比例20%時(shí)，其減肥效果就開始顯現(xiàn)，并優(yōu)于高燕麥米組。

但是，高脂組的總膽固醇與低密度脂蛋白含量顯著低于普通組(P＜0.05)，原因可能是肥胖小鼠對(duì)環(huán)境刺激較敏感，在處死時(shí)體內(nèi)發(fā)生應(yīng)激反應(yīng)所致。

表3 燕麥米對(duì)小鼠血脂的影響

2.2.2 燕麥米對(duì)小鼠血糖、胰島素等指標(biāo)的影響

如表4所示，高脂組血糖含量與普通組相比顯著升高(P＜0.05)，但與治療組相比較低，主要是由于禁食對(duì)高脂組小鼠血糖的影響高過其他組。治療組血糖濃度隨著燕麥米比例的增加而降低，低燕麥米和中燕麥米組差異顯著(P＜0.05)，而高燕麥米組與中燕麥米組間差異不顯著(P＞0.05)。雖然治療組小鼠血糖降低，但仍顯著高于普通組(P＜0.05)。

高脂組胰島素濃度顯著高于普通組(P＜0.05)，這是由于肥胖導(dǎo)致胰島素受體密度降低，數(shù)目減少，活性降低所致［25－26］。燕麥米組與高脂組相比，胰島素含量顯著降低(P＜0.05)，與普通組呈不顯著差異(P ＞0.05)。但是，3者之間差異不顯著(P ＞0.05)。

從胰島素敏感指數(shù)顯著性分析可得，高脂組與燕麥米組顯著低于普通組(P＜0.05)。但是隨著燕麥米含量的增加，指數(shù)有升高的趨勢(shì)(與高脂組相比)，但3者差異不顯著(P＞0.05)。一定情況下說明小鼠在食用燕麥米飼料后，胰島素敏感性增強(qiáng)。

高脂組的胰島素抵抗指數(shù)顯著高于普通組(P＜0.05)，這是由于肥胖者機(jī)體胰島素超量分泌，往往存在高胰島素血癥和胰島素抵抗。中燕麥米組和高燕麥米組胰島素抵抗指數(shù)顯著低于高脂組(P＜0.05)，但2 者差異不顯著(P ＞0.05)。

表4 燕麥米對(duì)小鼠血糖、胰島素、胰島素敏感指數(shù)、胰島素抵抗指數(shù)的影響

2.3 燕麥米對(duì)小鼠脂肪和肝臟的影響

2.3.1 燕麥米對(duì)小鼠脂肪系數(shù)、肝臟三酰甘油、肝系數(shù)的影響

由表5可知，高脂組的脂肪系數(shù)顯著高于普通組(P＜0.05)，證明高脂模型建模成功。3個(gè)燕麥米組均顯著低于高脂組(P＜0.05)，但3組之間沒有顯著性差異(P＜0.05)。可以看出，燕麥米具有顯著降低體脂肪的效果。

高脂組的肝臟三酰甘油顯著高于普通組(P＜0.05)，低燕麥米組顯著低于高脂組(P ＜0.05)。治療組間有略微上升的趨勢(shì)(P＞0.05)，可見在燕麥米的添加量在低中含量時(shí)，減肥效果較合適，劑量過大，小鼠肝臟三酰甘油含量反而升高。

高脂組的肝系數(shù)顯著高于普通組(P＜0.05)，可見肥胖導(dǎo)致肝腫大，質(zhì)量增加。與高脂組相比，燕麥米組肝系數(shù)顯著降低(P＜0.05)，且隨著含量增加先降低后升高，在中劑量時(shí)肝系數(shù)最小。

表5 燕麥米對(duì)小鼠脂肪系數(shù)、肝臟三酰甘油和肝系數(shù)的影響

2.3.2 肝組織HE染色

正常肝臟組織結(jié)構(gòu)完整，肝小葉輪廓清晰，肝細(xì)胞圍繞中央靜脈呈放射狀排列，纖維組織增生不明顯(圖2a)。高脂組肝小葉結(jié)構(gòu)紊亂，肝細(xì)胞呈肝性壞死改變;纖維組織顯著增生，形成纖維間隔，纖維間隔內(nèi)見炎細(xì)胞浸潤(rùn)，呈早期肝硬化改變，脂肪細(xì)胞嚴(yán)重變性(圖2b)。

低燕麥米組雖然也存在脂肪變性，但其明顯有減緩的趨勢(shì)(圖2c)。再到中燕麥米組除了有少許的炎癥反應(yīng)外，脂肪變性基本消失(圖2d)。高燕麥米組脂肪變性再次出現(xiàn)，這說明食用高含量的燕麥米有可能導(dǎo)致減肥作用的反彈(圖2e)。因此，中含量燕麥米的減肥效果最佳。

圖2 燕麥米對(duì)肥胖小鼠肝臟的影響(×400)

3 討論與結(jié)論

與普通組相比，高脂組(模型組)的飲食量、飲水量、排泄量、體重、Lee's指數(shù)、血糖、三酰甘油、胰島素、胰島素抵抗指數(shù)、肝臟三酰甘油、脂肪系數(shù)和肝系數(shù)均顯著高于普通組(P＜0.05);胰島素敏感指數(shù)顯著低于普通組(P＜0.05);肝細(xì)胞脂肪變性和炎癥反應(yīng)嚴(yán)重。從而證明肥胖小鼠建模成功。

燕麥中β－葡聚糖具有減肥降脂的功能［27－28］，本試驗(yàn)從這一原理出發(fā)，根據(jù)燕麥中可溶性膳食纖維含量，設(shè)立3個(gè)不同梯度，比較不同含量燕麥米對(duì)減肥的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:3個(gè)燕麥組的飲食量和排泄量與普通組相比均無顯著性差異(P＞0.05)，飲水量顯著升高(P ＜0.05)。Drzikova等［29］研究發(fā)現(xiàn)，食用添加50%的燕麥粉或燕麥麩皮的大鼠飼料對(duì)大鼠的攝食量沒有顯著影響，但可以顯著的增加大鼠的飲水量。與高脂組和普通組相比，體重增加量小，且隨著燕麥米含量的增加而顯著降低(P＜0.05)。可見，加入燕麥米后，控制了體重的增加，起到了減肥的效果。除低燕麥米組外，中燕麥米、高燕麥米組的Lee's指數(shù)均與高脂組之間差異顯著(P＜0.05);而中、高燕麥米組之間差異不顯著(P＞0.05)，這表明在燕麥米的劑量達(dá)到20%時(shí)，其減肥效果顯著，而劑量在此基礎(chǔ)上再增加卻無明顯效果(表2)。其原因可能是高劑量膳食纖維對(duì)小鼠腸道具有損傷作用，導(dǎo)致腸道吸收差，影響了膳食纖維減肥降脂作用的發(fā)揮。

隨著燕麥米的加入，血糖與總膽固醇、低密度脂蛋白濃度均有所降低(表3，表4)，這與 Davidson等［30］關(guān)于高膽固醇癥患者食用燕麥片或燕麥餅干可明顯降低血清LDL－C含量的結(jié)論一致。同時(shí)進(jìn)一步證明:降低膽固醇含量可以明顯降低高血脂癥與心血管疾病的發(fā)生［9，31］。食用燕麥米顯著降低了胰島素含量和胰島素抵抗(P＜0.05)，同時(shí)提高了胰島素敏感性(P＞0.05)。特別是中劑量燕麥米組，其胰島素敏感性指數(shù)最高，胰島素含量、胰島素抵抗性指數(shù)最低(表4)。胰島素分泌缺陷和胰島素抵抗是Ⅱ型糖尿病發(fā)病機(jī)制的2個(gè)基本環(huán)節(jié)和特征，在Ⅱ型糖尿病患者中，92%的糖尿病患者有胰島素抵抗［32］。谷物纖維可以改善肥胖者或高胰島素患者的胰島素水平，提高胰島素的敏感性［33］。

小鼠的肝系數(shù)、肝臟三酰甘油含量以及脂肪系數(shù)在食用燕麥米后顯著降低(表5)，肝臟的組織切片結(jié)果表明，燕麥米能明顯降低肝臟的脂肪變性(圖2)。這與Malkki等［34］關(guān)于燕麥葡聚糖有促進(jìn)肝臟脂肪代謝作用的研究相似。

不同添加量燕麥米組相比，中燕麥米組的體重、Lee's、TC、TG、LDL －C、脂肪系數(shù)、肝系數(shù)最低;HDL－C、IAI最高;肝臟脂肪變性基本得到抑制。因此，燕麥米添加量為20%時(shí)，減肥效果最明顯。

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