RS4型抗性淀粉對高脂飲食C57BL/6J小鼠炎癥因子的影響

王 欣，鄔應龍

（四川農業大學食品學院，四川 雅安 625014）

RS4型抗性淀粉對高脂飲食C57BL/6J小鼠炎癥因子的影響

王 欣，鄔應龍*

（四川農業大學食品學院，四川 雅安 625014）

目的：研究3種RS4型抗性淀粉對高脂飲食C57BL/6J小鼠炎癥因子的影響。方法：雄性C57BL/6J小鼠隨機分成6組：基礎對照（control，CL）組、高脂飲食（high-fat，HF）組及高脂飼料中分別添加15%甘薯淀粉（sweet potato starch，SPS）、羥丙基甘薯淀粉磷酸酯（hydroxypropyl cross-linked sweet-potato modified starch，HPCL-SPS）、交聯辛烯基琥珀酸甘薯淀粉酯（cross-linked octenyl succinic anhydride sweet-potato modified starch，CLOSA-SPS）、檸檬酸乙酰化甘薯淀粉酯（citric acid acetylated sweet-potato modifi ed starch，CAAC-SPS）飼喂12周，處死后測定血清中游離脂肪酸（free fatty acid，FFA）、腫瘤壞死因子α（necrosis factor-α，TNF-α）、白介素6（interlukin 6，IL-6）、單核細胞趨化蛋白1（monocyte-chemoattractant protein 1，MCP-1）等指標。結果：HF組和HF-SPS組的FFA、TNF-α、IL-6和MCP-1水平明顯高于CL組，HF-HPCL-SPS組、HF-CAAC-SPS組的FFA、TNF-α、IL-6和MCP-1的含量及附睪周圍脂肪大小顯著低于HF組（P＜0.05）。結論：HPCL-SPS、CAAC-SPS可以降低高脂飲食C57BL/6J小鼠血清中FFA和炎癥因子水平，并影響脂肪細胞的大小，可能對由肥胖引起的低度炎癥及相關代謝疾病有一定的改善作用。

RS4型抗性淀粉；肥胖；炎癥因子；脂肪細胞

眾所周知，肥胖是一種低度炎癥狀態，這種炎癥狀態可能會引起肥胖相關代謝綜合征的發生，包括Ⅱ型糖尿病，動脈粥樣硬化和血脂異常癥[1-2]。肥胖相關炎癥的特點之一是血清中炎癥因子（例如腫瘤壞死因子、趨化蛋白等）濃度增加[3]。更多報道[4]指出細胞因子在肥胖引起相關代謝疾病中起著重要的作用，評價局部和系統細胞因子的濃度有助于控制與肥胖相關的代謝綜合征和并發癥。

研究表明抗性淀粉具有多種生理功能，包括控制血糖和胰島素水平，增強腸道有益菌的增長，預防結腸癌的發生，同時促進人體對礦物質元素的吸收，還有利于脂肪的氧化，具有一定的降脂作用[5-7]。大多數研究人員根據淀粉的來源和人體實驗的結果，將抗性淀粉分為4類：RS1型包括植物組織包埋不消化的淀粉顆粒；RS2型主要存在于馬鈴薯、高直鏈玉米和未成熟的香蕉中；RS3型是指糊化后在冷卻或儲存過程中結晶而難以被淀粉酶分解的淀粉；RS4型是通過酯化、交聯等手段變性的化學改性淀粉，例如檸檬酸淀粉酯和二淀粉磷酸酯。抗性淀粉有利于血糖控制調節和脂質代謝[8]。Shimotoyodome等[9]研究發現RS4抗性淀粉可以增強肝臟脂肪酸氧化能力和相關基因的表達，并降低了血液中胰島素的含量，RS4比RS2更有效的改善了高脂飲食引起C57BL/6J小鼠的餐后血糖并增強肝臟中脂肪分解作用。

本實驗主要研究攝入RS4型抗性淀粉對高脂飲食C57BL/6J小鼠腫瘤壞死因子α（necrosis factor-α，TNF-α）、白介素6（interlukin 6，IL-6）和單核細胞趨化蛋白1（monocyte-chemoattractant protein 1，MCP-1）炎癥因子的分泌及脂肪細胞的影響，從而為RS4型抗性淀粉預防肥胖相關代謝疾病提供相應的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

甘薯淀粉（sweet potato starch，SPS）、羥丙基甘薯淀粉磷酸酯（hydroxypropyl cross-linked sweet-potato modifi ed starch，HPCL-SPS）、交聯辛烯基琥珀酸甘薯淀粉酯（cross-linked octenyl succinic anhydride sweet-potato modified starch，CLOSA-SPS）、檸檬酸乙酰化甘薯淀粉酯（citric acid acetylated sweet-potato modifi ed starch，CAAC-SPS） 實驗室自制；游離脂肪酸（free fatty acid，FFA）試劑盒、TNF-α、 IL-6、MCP-1酶聯免疫試劑盒 南京建成生物工程研究所。

1.2 實驗動物

C57BL/6J清潔級小鼠，雄性，購于四川大學實驗動物中心。

1.3 抗性淀粉的含量及測定

HPCL-SPS、CLOSA-SPS及CAAC-SPS制備方法分別參照文獻[10-13]。抗性淀粉含量的測定方法參照Englyst等[14]提出的體外模擬酶水解法并進行一定的改進。

1.4 動物分組及飲食

72只體質量（20±2）g的雄性C57BL/6J清潔級小鼠。適應性飼喂1周后，隨機分成6組，每組1 2只，分別是基礎對照（c o n t r o l，C L）組、高脂飲食（h i g h f a t，H F）組、H F-S P S組、H F-H P C L-S P S組、H F-C L O S A-S P S組、HF-CAAC-SPS組。小鼠自由采食飲水（飼料參照AIG-93配方，實驗室自制，具體成分見表1），每籠飼養2只，明暗交替10 h/14 h，溫度控制（23±2）℃。

表1 飼料配方表Table 1 Ingredients of the experimental diets

1.5 采樣及測定

12周喂養結束后，動物禁食12 h，眼球采血，分離血清用于測定FFA、TNF-α、IL-6和MCP-1的含量。小鼠處死后解剖取附睪周圍脂肪于10%的甲醛溶液中固定，做石蠟切片，HE染色，顯微鏡視野下觀察并拍照。脂肪組織切片在顯微鏡下隨機選取兩個視野高倍鏡拍照，用Image Pro-Plus 6.0軟件測量脂肪細胞面積大小。

1.6 統計學分析

2 結果與分析

2.1 抗性淀粉的含量

表2 抗性淀粉含量Table 2 RS content of native and modified SPS

由表2可知，SPS經不同的化學變性后，其抗性淀粉的含量都有所提高，其中羥丙基交聯變性處理和檸檬酸乙酰化處理獲得較高的抗性淀粉含量。

2.2 血清中FFA的含量

圖1 RS4抗性淀粉對小鼠血清中FFA含量的影響Fig.1 Serum FFA concentration in mice from each group

由圖1可知，CL組小鼠血清中FFA的濃度與其余各組相比均有顯著性差異（P＜0.05），HF-SPS組和HF-CLOSA-SPS組與HF組相比無顯著性差異，而添加了HPCL-SPS及CAAC-SPS組與HF組相比，顯著降低了小鼠血清中FFA的濃度（P＜0.05）。血循環中FFA水平的升高，可導致進入肝臟的FFA增加，使甘油三酯的合成增加，破壞正常的脂代謝，HPCL-SPS和CAAC-SPS有效地抑制了FFA水平的增加，可能在維持正常的脂代謝水平上有一定的作用。

2.3 血清中TNF-α的含量

圖2 RS4抗性淀粉對小鼠血清中TNNFF--α含量的影響Fig.2 Serum TNF-α concentration in mice from each group

由圖2可知，12周飼養后，HF組血清中TNF-α水平明顯高于CL組（P＜0.05），而添加SPS組小鼠血清中的TNF-α含量與HF組相比并無顯著性差異（P＞0.05）；高脂飼料中添加HPCL-SPS、CLOSA-SPS及CAAC-SPS都在一定程度上降低了血清中TNF-α的含量，其中HF-HPCL-SPS組及HF-CAAC-SPS組血清中含量分別為（384.3±11.1）、（399.0±22.9）ng/L，與HF組（（543.4±7.3）ng/L）有顯著性差異（P＜0.05）。Tian等[15]發現羥乙基淀粉能抑制核轉錄因子路徑的活化，降低血漿中TNF-α質量濃度，從而對改善炎癥狀態有一定的作用。這與本研究結果一致，因此推測RS4型抗性淀粉降低了炎癥因子的分泌，有可能是通過抑制核轉錄因子的活化來實現的。

2.4 血清中IL-6的含量

圖3 RS4抗性淀粉對小鼠血清中IL-6含量的影響Fig.3 Serum IL-6 concentration in mice from each group

由圖3可知，CL組血清中IL-6的含量低于其余各組（P＜0.05），其中HF組和HF-SPS組中的含量分別達到（133.0±8.7）、（143.0±2.9）ng/L。飼料中添加HPCL-SPS和CAAC-SPS組小鼠血清中IL-6的含量與HF組和HF-SPS組相比有明顯的降低（P＜0.05）；添加CLOSA-SPS組小鼠血清較HF組和HF-SPS組也有所降低（P＜0.05），其含量達（123.1±3.7）ng/L，降低程度較小。

2.5 血清中MCP-1的含量

圖4 RS4抗性淀粉對小鼠血清中MCP-1含量的影響Fig.4 Serum MCP-1 concentration in mice from each group

由圖4可知，HF組血清中MCP-1的含量顯著高于CL組（P＜0.05），HF-CLOSA-SPS組血清中MCP-1與HF組相比沒有顯著性差異（P＞0.05），添加了HPCL-SPS和CAAC-SPS組血清中MCP-1的含量分別為（84.0±5.2）、（103.3±5.2）n g/L，與HF組（（142.6±6.3）ng/L）相比具有顯著性差異（P＜0.05）。

2.6 脂肪細胞組織切片顯微鏡觀察結果

圖5 脂肪組織切片顯微觀察圖（×400400）Fig.5 Microscopic observation of adipose tissue secti on in mice from each group (× 400)

圖6 RS4型抗性淀粉對高脂飲食C57BL/6J小鼠附睪脂肪細胞面積的影響Fig.6 Effect of RS4 on the adipocyte size in C57BL/6J mice fed high-fat diet

由圖5可知，HF組小鼠的脂肪細胞明顯大于CL組小鼠，進一步由脂肪細胞面積的測定數據（圖6）可知，高脂飲食引起了小鼠脂肪細胞面積的增大，而添加HPCLSPS、CAAC-SPS改善了由 高脂飲食引起的脂肪細胞面積增大，與HF組相比具有顯著性差異（P＜0.05）。同時，脂肪組織切片還顯示HPCL-SPS、CAAC-SPS影響了脂肪細胞的分布，在高脂飲食下，僅有少數脂肪細胞開始肥大，明顯的改善了脂肪細胞的分布和大小。研究[16]表明肥胖患者的脂肪細胞增生肥大，當體質量減輕時，脂肪細胞面積也會隨之減小，RS4型抗性淀粉能夠改善高脂飲食引起的脂肪細胞肥大，可能是因為其具有控制體質量和減少脂肪積聚的作用。

3 討 論

本實驗研究了RS4型抗性淀粉對高脂飲食C57BL/6J小鼠的影響。結果表明HPCL-SPS和CAAC-SPS可以改善由高脂飲食引起的炎癥因子的分泌，其可能的機制是抑制了核轉錄因子路徑，從而減少了炎癥因子的分泌[15]；CLOSA-SPS的作用效果并不明顯，可能是因為所含抗性淀粉的含量及種類有所不同。很多學者研究發現高脂飲食會引起體內炎癥因子分泌的增加，這與本實驗研究中HF組血清中炎癥因子水平與CL組相比有顯著性差異（P＜0.05）相一致。Li等[17]研究飼喂高脂飲食小鼠腸道中炎癥因子的表達，發現腸系膜脂肪TNF-α的表達增加，高脂飲食會增加血清中FFA的濃度，當FFA達到飽和時就會激活巨噬細胞和脂肪細胞Toll樣受體，進一步增加TNF-α、MCP-1等炎癥因子的分泌，同時會引起脂肪細胞肥大[18-19]，MCP-1會引起巨噬細胞的募集，隨后導致脂肪組織浸潤，進入炎癥狀態。近來研究表明食用膳食纖維可以改善炎癥[20]，其參與了抗炎機制從而預防糖尿病和心血管疾病。抗性淀粉作為一種公認的優良膳食纖維也可能是降低炎癥因子的一個原因。

同時結果顯示HPCL-SPS和CAAC-SPS影響了脂肪組織的大小及分布，高脂飲食會影響脂肪細胞的形態和大小，肥胖中脂肪組織的增加與組織學、生化指標及炎癥特征密切相關[21]。很多學者報道了高脂飲食會引起脂肪細胞大小、高甘油三酯血癥和總膽固醇的水平增加[22]。本研究中，飼喂高脂飼料的小鼠脂肪細胞較正常對照組有明顯的增大，更大的脂肪細胞會分泌更多的炎癥因子。這是因為脂肪組織是分泌炎癥因子的重要器官，像TNF-α、IL-6這些參與脂質代謝和炎癥反應的細胞因子[23-24]。本實驗集中分析了小鼠附睪周圍脂肪細胞的大小，這是由于人體及嚙齒類動物的內臟脂肪比皮下脂肪更能增加肥胖的致病性（如炎癥和代謝綜合征）[25]。了解不同的脂肪組織與這一致病性的關系是十分重要的，但這個方面還有待進一步的研究。

結果表明：HPCL-SPS和CAAC-SPS能降低高脂飲食C57BL/6J小鼠血清中FFA的含量，且改善附睪周圍脂肪細胞的大小，具有潛在抵抗肥胖的作用；此外，降低了血清中炎癥因子TNF-α、IL-6和MCP-1的水平，從而能改善與肥胖相關的炎癥反應，具有控制代謝疾病的潛在作用。但本實驗未對RS4型抗性淀粉對小鼠食用不同配方高脂飼料的影響進行研究，且不同種類的RS4型抗性對炎癥因子影響的具體機制還有待研究。

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Effect of RS4-Type Resistant Starch on Inflammatory Cytokines in C57BL/6J Mice Fed High-Fat Diet

WANG Xin, WU Ying-long*
(College of Food Science, Sichuan Agricultural University, Ya’an 625014, China)

Objective: To analyze the effects of three kinds of RS4 resistant starch on infl ammatory cytokines in C57/BL6J mice fed high-fat diet. Methods: A total of 72 C57BL/6J male mice were randomly divided into six groups with 12 mice in each group: control group (CL), high-fat group (HF) and HF-SPS, HF-HPCL-SPS, HF-CLOSA-SPS and HF-CAAC-SPS groups, fed a high fat diet containing 15% sweet potato starch (SPS), hydroxypropyl cross-linked sweet-potato modifi ed starch (HPCL-SPS), cross-linked octenyl succinic anhydride sweet-potato modifi ed starch (CLOSA-SPS) and citric acid acetylated sweet-potato modifi ed starch (CAAC-SPS), respectively. After 12 weeks of feeding, the levels of serum free fatty acid (FFA), necrosis factor-α(TNF-α), interlukin6 (IL-6) and monocyte-chemoattractant protein 1 (MCP-1) were determined. Results: The levels of serum FFA, TNF-α, IL-6 and MCP-1 of HF group and HF-SPS group were signifi cantly higher than those in CL group. The size of epididymal adipocyte and the levels of serum FFA, TNF-α, IL-6 and MCP-1 were reduced by HPCL-SPS and CAAC-SPS treatments. Conclusions: HPCL-SPS and CAAC-SPS can suppress the serum F FA and infl ammatory cytokines and affect the size of epididymal adipocyte in C57BL/6J mice fed high-fat diet, and thus, have an improvement on obesity-related low-grade infl ammatory state and metabolic diseases.

RS4-type resistant starch; obesity; infl ammatory cytokines; adipocyte

R589

A

1002-6630(2014)01-0239-05

10.7506/spkx1002-6630-201323047

2013-01-09

四川省科技支撐計劃項目（2009NZ0077-007）；四川農業大學“211”工程雙支計劃項目（2010）

王欣（1987—），女，碩士研究生，研究方向為功能性食品。E-mail：wangx17@hotmail.com

*通信作者：鄔應龍（1963—），男，教授，博士，研究方向為功能性食品。E-mail：wuyinglong99@163.com