木二糖對營養性肥胖大鼠的減肥作用

陳海珊，李賜玉，石國良，周玉恒，蔡愛華，覃香香，趙志國

( 1.廣西壯族自治區中國科學院廣西植物研究所，廣西植物功能物質研究與利用重點實驗室，廣西 桂林 541006；2.唐傳生物科技（廈門）有限公司，福建 廈門 361026）

木二糖對營養性肥胖大鼠的減肥作用

陳海珊1，李賜玉2，石國良2，周玉恒1，蔡愛華1，覃香香1，趙志國1

( 1.廣西壯族自治區中國科學院廣西植物研究所，廣西植物功能物質研究與利用重點實驗室，廣西 桂林 541006；2.唐傳生物科技（廈門）有限公司，福建 廈門 361026）

目的：建立營養性肥胖大鼠模型，研究木二糖對大鼠血脂、血糖和脂肪堆積情況的影響。方法：選取雄性SD大鼠62 只，分為正常對照組10 只，給予普通飼料喂養，隨機選取造模成功的44 只分為低劑量木二糖組（200 mg/（ kg·d））、高劑量木二糖組（400 mg/（kg·d））、陽性對照組（鹽酸西布曲明4 mg/（kg·d））和模型對照組，每組11只，給 予高糖高脂飲食，連續喂養80 d，在20、40、60、80d分別檢測各項指標。結果：各處理組大鼠比模型組體質量有明顯降低（P＜0.01）；喂養60～80 d，各處理組血糖值與正常對照組無顯著性差異，顯著低于模型對照組（P＜0.01）；各處理組均能顯著降低大鼠血清甘油三酯與低密度脂蛋白膽固醇（P＜0.01），但對大鼠血清膽固醇與高密度脂蛋白膽固醇無影響。喂養80d后處死大鼠，測得各處理組大鼠Lee’s指數與模型對照組均有顯著性差異（P＜0.01），脂肪濕質量和體脂比亦有差 異，且呈量效關系。結論：木二糖對營養性肥胖大鼠具有較好的降血糖、降血脂作用，可有效抑制大鼠體內脂肪堆積。

木二糖；低聚木糖；肥胖模型；減肥

木二糖（xylobiose）是由2個木糖通過β-1,4糖苷鍵連接而成，是商品低聚木糖的最主要成分。低聚木糖主要是以富含半纖維素的玉米芯、甘蔗渣等作物秸稈為原料，經原料預處理、木聚糖酶水解、精制后得到，是一種功能性寡聚糖[1-2]。低聚木糖不能被人體消化系統代謝，同時也表現出許多優良的生理特性，具有良好的腸道雙歧桿菌增殖、改善腸道功能、促進腸道中乙酸、丙酸和丁酸等短鏈脂肪酸的合成、降低患結腸癌風險、增強機體免疫等作用[3-6]，此外，有研究發現，低聚木糖還具有降血酯、降血糖、抗氧化等功能[7-8]。然而，這些活性研究都是圍繞低聚木糖進行的，目前沒有單一成分的木寡糖研究與應用[9]，尤其是主成分木二糖的生物活性如何，未見此類研究報道。

獲得木二糖晶體是進行木二糖活性研究的前提條件，現階段制備木二糖主要是用色譜（排阻色譜、吸附色譜、離心分配色譜）方法分離低聚木糖[10-14]，由于低聚木糖是由木二糖、木三糖……木七糖組成的混合物，各組成物之間僅僅是木 糖連接數的不同，物理、化學性質極為近似，分離效果并不理想。前期實驗中運用生物處理與化學分離相結合的方法，從甘蔗渣中成功制備了一定量的結晶木二糖，奠定了本次實驗的物質基礎。本實驗通過藥理實驗研究木二糖對營養性肥胖大鼠血糖與脂質代謝的影響，為開發安全有效的木二糖減肥降脂食品、藥品，提升低聚木糖的品質與性能，推動低聚木糖產業升級提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

木二糖：取蔗渣木聚糖加水混勻，加入木聚糖酶，于60 ℃水浴中酶解24 h，取出離心取上清液滅菌，加入酵母發酵48 h，木糖轉化為木糖醇，離心分離，上清液過色譜柱，分段收集，合并高木二糖含量部分，濃縮，結晶得木二糖晶體。以木二糖標準品為對照，采用高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）法，測得本品純度＞95%。

1.2 試劑

甘油三酯（GPO-PAP法）、血糖（GPO-PAP法）、總膽固醇（COD-CE-PAP法）、高密度脂蛋白膽固醇（PTA-Mg2+沉淀法）4種測定試劑盒均購自四川邁克生物科技股份有限公司；低密度脂蛋白膽固醇測定試劑盒（直接法） 長春匯力生物技術有限公司；木二糖標準品 日本和光純藥工業株式會社；鹽酸西布曲明（5mg/片） 桂林集琦藥業股份有限公司；其他試劑均為國產分析純。

1.3 動物

雄性SD大鼠，12～14 周齡，體質量100～120 g，SPF級，由湖南斯萊克景達實驗動物有限公司提供。

1.4 儀器與設備

TGL-16R型臺式高速冷凍離心機 珠海黑馬實驗設備有限公司；MK3型全自動酶標儀 美國熱電實驗設備有限公司；SP-721E型可見分光光度計 上海光譜實驗設備有限公司；RT-9100型半自動生化分析儀 深圳雷杜設備有限公司。

1.5 方法

1.5.1 肥胖大鼠模型的建立及分組

取SPF級雄性SD大鼠62 只，體質量100～120 g，經適應性喂養后隨機分為正常對照組（10 只），給予普通飼料喂養；高脂造模組（52 只），給予高糖高脂飼料喂養。高脂飼料配方：55%基礎飼料、20%干酪素、10%蔗糖、13%豬油、1%食鹽、1%酵母粉。兩組大鼠自由飲食飲水。喂養60 d后，以高脂造模組體質量高于正常對照組平均體質量20%作為肥胖標準，可判斷大鼠肥胖造模成功[15]。經篩選得到的44 只肥胖大鼠，按體質量隨機分為4 個處理組，即陽性對照組（SF）、模型對照組（F）、低劑量木二糖組（LXF）、高劑量木二糖組（HXF）。每組大鼠11 只，各處理組肥胖大鼠之間的體質量比較無顯著性差異。實驗期間，除正常對照組（N）給予普通飼料喂養外，各處理組均繼續給予高糖高脂飼料喂養，自由飲食飲水，給藥時SF組按鹽酸西布曲明4 mg/（kg·d）灌胃，LXF組與HXF組分別按木二糖200 mg/（kg·d）與400 mg/（kg·d）劑量灌胃，N組與F組給予等量的蒸餾水灌胃，連續喂養80 d。

1.5.2 各項指標的檢測

大鼠體質量（BW）指標：從實驗第1天起，大鼠每隔20 d稱質量一次，80 d收集完成大鼠體質量數據。

血糖、血清甘油三酯（triglycerides，TG）、總膽固醇（total cholesterol，TC）指標、高密度脂蛋白膽固醇（high-density lipoprotein cholesterol，HDL-C）、低密度脂蛋白膽固醇（low-density lipoprotein cholesterol，LDL-C）：大鼠空腹尾端靜脈取血，離心分離血清，取血清按試劑盒操作步驟檢測。

Lee’s指數：大鼠斷頸椎處死，稱量體質量，將大鼠平攤仰臥，用卷尺準確測量大鼠鼻尖至肛門的長度作為體長，根據Lee’s指數公式計算：

式中：m為體質量/g；L為體長/cm。

大鼠腹腔脂肪測定：將已處死的大鼠剖開腹腔，摘取腎周脂肪墊及附睪脂肪墊，濾紙吸干血液，準確稱量各組織體質量。

1.6 數據分析

2 結果與分析

2.1 木二糖對大鼠體質量的影響

表1 木二糖對大鼠體質量的影響Table1 Effect of xylobiose on body weights of obese rats

由表1可知，給藥20 d后，各處理組大鼠體質量增長得到了明顯的控制；給藥20、40、60、80 d后各處理組大鼠與模型對照組（F）比較，體質量明顯降低，具有極顯著性差異（P＜0.01）；高劑量木二糖組（HXF）體質量比低劑量木二糖組（LXF）稍輕，但無明顯差異；與陽性對照組（SF）比較，體質量無明顯差異，表明木二糖有明顯控制高糖高脂飲食大鼠體質量的作用。

2.2 木二糖對大鼠血糖的影響

表2 木二糖對大鼠血糖的影響Table2 Effect of xylobiose on blood glucose of obese rats

由表2可知，給藥前，正常組（N）、各處理組大鼠與F組大鼠比較，血糖水平無明顯變化，無顯著性差異。給藥20、40、60、80 d后，F組血糖明顯升高，與N組比較有顯著性差異，高糖高脂喂養到40 d，各處理組大鼠血糖高于N組，但比F組的血糖水平明顯降低，喂養至60、80 d，各處理組大鼠血糖值與N組無顯著性差異，大大低于F組（P＜0.01），說明木二糖可有效抑制肥胖大鼠血糖升高，但LXF組與HXF組無差異。

2.3 木二糖對大鼠TG的影響

表3 木二糖對大鼠TG的影響Table3 Effect of xylobiose on TG of obese rats

由表3可知，給藥20 d，各處理組與F組相比即產生明顯的降TG作用，給藥20、40、60、80 d，各處理組與F組比較，TG值明顯降低，均有顯著性差異（P＜0.01），LXF、HXF、SF組與N組間無差異，說明各處理組均能有效降低肥胖大鼠TG水平。

2.4 木二糖對大鼠TC的影響

表4 木二糖對大鼠TC的影響Table4 Effect of xylobiose on TC of obese rats

由表4可知，給藥前各組大鼠TC水平無明顯變化，無顯著性差異（P＞0.05），可見本次實驗造模并未對各組大鼠的TC值產生影響，這與高脂飼料的組成有關，雖然本研究采用的飼料配方可有效建立大鼠肥胖模型，但對大鼠的膽固醇水平無影響。給藥20、40、60、80d后，各處理組大鼠與模型對照組比較，TC水平無明顯變化，均無顯著性差異，木二糖和鹽酸西布曲明對大鼠TC無影響，雖然各處理組的TC值降低，但N組的TC值也同步降低，這可能是大鼠的生理狀態變化導致，需要進一步研究確定。

2.5 木二糖對大鼠HDL-C的影響

表5 木二糖對大鼠血清HDL-C的影響Table5 Effect of xylobiose on HDL-C of obese rats

由表5可知，0d時，各處理組HDL-C值與N組比較有不同程度的升高，有顯著性差異（P＜0.05或P＜0.01）；但給藥20、40、60、80d后，各處理組與對照組大鼠比較，HDL-C水平無明顯變化，均無顯著性差異（P＞0.05），說明木二糖對大鼠HDL-C的影響很小。

2.6 木二糖對大鼠LDL-C的影響

由表6可知，給藥前，N組大鼠與F組比較，LDL-C有明顯升高，有顯著性差異（P＜0.01），說明肥胖大鼠在甘油三酯明顯高于正常大鼠的同時，LDL-C也明顯高于N組；給藥20、40、60、80d后，各處理組大鼠與F組大鼠比較，LDL-C有明顯的降低，有極其顯著性差異（P＜0.01），說明木二糖能有效降低肥胖大鼠LDL-C，其中以HXF組下降較為明顯，與LXF組相比呈一定的量效關系。

表6 木二糖對大鼠LDL-C的影響Table6 Effect of xylobiose on LDL-C of obese rat s

2.7 木二糖對大鼠Lee’s指數及腹部脂肪量的影響

表7 木二糖對大鼠LLee’s指數、脂肪濕質量和體脂比的影響Table7 Effect of xylobiose on Lee’s index and ratio of wet weight of fat to body fat in obese rats

2.7.1 Lee’s指數

由表7可知，F與N組比較，Lee’s指數明顯升高，有極顯著差異（P＜0.01）；各處理組與F組比較，Lee’s指數明顯降低，有極其顯著性差異（P＜0.01）。

2.7.2 脂肪濕質量

給藥80d后，大鼠處死后取腎周脂肪墊及附睪脂肪墊，稱質量得出脂肪濕質量，由表7可知，F組的脂肪濕重遠遠大于N組與各處理組，有極顯著差異（P＜0.01），說明給藥80d，大鼠腹腔內的脂肪堆積得到了有效的控制，HXF組比LXF組的效果更為突出，呈明顯的量效關系。

2.7.3 體脂比

由表7可知，LXF組比F組的體脂比略低，無顯著性差異（P＞0.05），而HXF組比F組的體脂比明顯降低，具有極顯著差異（P＜0.01），說明高劑量木二糖對單位體質量的脂肪有明顯的控制作用。

2.8 木二糖對大鼠腹腔脂肪的影響

圖1 各喂養組大鼠80d腹腔脂肪量比較Fig.1 Comparison of different mouse groups in abdominal fat weight of rats on the 80thday of feeding

由圖1可知，N組（圖1a）中大鼠腹腔內脂肪很少，腎周脂肪墊非常薄；F組（圖1e）大鼠腹腔內堆滿脂肪，幾乎掩蓋腹腔內臟器；SF（圖1d）中大鼠腹腔內脂肪明顯少于F組，但多于N組；LXF組（圖1b）大鼠腹腔內的脂肪明顯少于F組，但多于HXF組（圖1c）；HXF組大鼠腹腔內脂肪與SF組大鼠相當，由解剖圖看，高、低劑量木二糖對抑制肥胖大鼠腹腔內脂肪堆積具有明顯的效果，呈明顯的量效關系。

3 討 論

本實驗給予高脂飲食誘導獲得營養性肥胖大鼠模型，分組飼喂高、低劑量木二糖，以鹽酸西布曲明為陽性對照，通過在20、40、60、80d時分別檢測各實驗組大鼠的體質量、生化指標，可觀察到高、低兩個劑量木二糖在這段時期對大鼠生長和脂質代謝的變化過程。有研究報道，低聚木糖可抑制體內膽固醇的合成與膽汁酸代謝，從而改善在高脂環境下機體的脂質代謝水平[16]。Sheu等[17]發現，添加了低聚木糖的高脂飲食可明顯改善血脂水平，通過顯著降低TG、TC、LDL-C水平增加HDL-C水平。Wang等[8]研究表明，用添加小麥麩皮低聚木糖的高脂飼料喂養肥胖大鼠6周后，可有效控制大鼠體質量，改善血糖、血脂水平，提高機體抗氧化狀態。本實驗結果也證明，木二糖可有效控制高糖高脂飲食肥胖大鼠模型的血糖、TG和LDL-C水平。雖然木二糖對大鼠模型中的TC影響隨時間的增加而呈下降的趨勢，但與模型對照組無差異，同時，木二糖對血清中HDL-C亦無影響，這與相關研究報道結果不一致，可能與本實驗造模飼料的組成有關。

Lee’s指數是描述大鼠體型，評價大鼠肥胖程度的重要指標，與大鼠體質量，腹腔脂肪濕重和血脂指標高度相關[18]。從本實驗中大鼠的體質量、Lee’s指數、脂肪濕質量和體脂比等指標以及80d解剖圖均可看出，高、低劑量木二糖組均與模型對照組有顯著性差異，且呈量效關系，高劑量的木二糖與陽性對照組鹽酸西布曲明的減肥效果相當，具有良好的抑制大鼠脂肪堆積作用。

4 結 論

本實驗采用高糖高脂飼料喂養的方法，建立了營養性肥胖大鼠模型，通過給予大鼠低（200mg/（kg·d））、高（400mg/（kg·d））劑量木二糖，觀察木二糖對大鼠體質量、血糖、血脂和Lee’s指數的影響，證明木二糖對肥胖大鼠具有較好的降血糖、降血脂作用，可有效抑制大鼠體內脂肪堆積。

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Anti-Obesity Effects of Xylobiose on Diet-Induced Obese Rats

CHEN Hai-shan1, LI Ci-yu2, SHI Guo-liang2, ZHOU Yu-heng1, CAI Ai-hua1, QIN Xiang-xiang1, ZHAO Zhi-guo1
(1. Guangxi Key Laboratory of Functional Phytochemicals Research and Utilization, Guangxi Institute of Botany, Guangxi Zhuang Autonomous Region and the Chinese Academy of Sciences, Guilin 541006, China; 2. Thomson Biotech (Xiamen) PTE Ltd., Xiamen 361026, China)

Objective: The effects of xylobiose on blood fat, blood sugar an d fat accumulation of diet-induced obese rats were studied. Methods: Totally 62 male SD rats were chosen in this study, in which 10 rats in the control group received normal feed, and 44 rats in the model group were randomized into low-dose xylobiose group (200 mg/(kg·d)), high-dose xylobiose group (400 mg/(kg·d)) and positive control group (sibutramine hydrochloride with 4 mg/(kg·d)) and model control group with 11 animals each, all of which received high sugar and high fat diet for 80 continuous days. Serum and body indexes were tested on the 20th, 40th, 60thand 80thday. Results: The body weights of rats in the administration groups were decreased compared with the model group (P ＜ 0.01); on the 60thand 80thdays, blood sugar values were insignificantly different from those of the control group, but lower than those of the model control group significantly (P ＜0.01). TG and LDL-C levels decreased in all the administration groups compared with the model control group (P ＜0.01), but without effects on LC or HDL-C. The Lee’s indexes of sacrificed rats in the administration groups were si gnificantly different compared with the model group after feeding for 80 days, as well as the ratio of wet weight of fat pad to body fat which had doseeffect relationship. Conclusion: Xylobiose can reduce the blood sugar and blood fat and inhibit the fat accumulation of dietinduced obese rats.

xylobiose; xylooligosaccharides; obesity model; anti-obesity

Q946.3

A

1002-6630（2014）11-0255-05

10.7506/spkx1002-6630-201411051

2014-01-14

廣西自然科學基金項目（2010GXNSFA013060；013GXNSFBA019053）；廣西科學研究與技術開發計劃重點項目（桂科重1348002-5）；廣西植物研究所基本業務費項目（桂植業10001；桂植業13007）；廣西植物功能物質研究與利用重點實驗室主任基金項目（ZRJJ2012-2；ZRJJ2013-2）

陳海珊（1970—），男，副研究員，碩士研究生，研究方向為天然產物化學。E-mail：chhs@gxib.cn