乳糖飲水對Sprague-Dawley大鼠糖、脂、尿酸代謝的影響

牛紅娟，林志健，朱春勝，王雪潔，聶安政，王 雨，李 凡，張 冰

（北京中醫藥大學中藥學院，北京 100029）

乳糖飲水對Sprague-Dawley大鼠糖、脂、尿酸代謝的影響

牛紅娟，林志健，朱春勝，王雪潔，聶安政，王 雨，李 凡，張 冰*

（北京中醫藥大學中藥學院，北京 100029）

目的：探討不同質量濃度乳糖飲水對Sprague-Dawley（SD）大鼠糖、脂、尿酸代謝的影響。方法：分別以清水，50、100、150 g/L乳糖水飼喂大鼠8 周，觀察不同時間點大鼠的能量攝入及體質量等一般狀態指標。取大鼠血清檢測血糖（glucose，GLU）、尿酸（uric acid，UA）、甘油三酯（triglyceride，TG）、總膽固醇（total cholesterol，TC）、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）水平。結果：與正常組相比，150 g/L乳糖組大鼠的能量攝入顯著降低，且于實驗第1、2周體質量顯著降低（P＜0.05）。各劑量乳糖組大鼠的GLU水平均高于正常組（P＜0.05或P＜0.01）。50、100 g/L乳糖組大鼠的UA水平低于正常組（P＜0.05或P＜0.01），150 g/L乳糖組大鼠的UA水平于第1周一次性升高（P＜0.05）。100 g/L乳糖組大鼠的TG水平于第6周顯著升高（P＜0.05），150 g/L乳糖組大鼠的TG水平于第1～3周顯著升高且TC水平于第2、3、7周顯著升高（P＜0.05或P＜0.01）。乳糖組大鼠的LDL-C水平均顯著或極顯著升高（P＜0.05或P＜0.01）。結論：不同質量濃度乳糖攝入可對大鼠血糖、血脂、尿酸代謝產生不同影響，使用時應控制乳糖適宜的攝入劑量。

乳糖；血糖；血脂；尿酸

乳糖（lactose）為哺乳動物乳汁中主要的糖類，是由D-半乳糖和D-葡萄糖通過β（1→4）糖苷鍵連接而成的雙糖[1]。在食品工業及飲料生產中，乳糖常被作為營養型甜味劑添加于牛奶、奶粉等乳制品中。目前，中國營養學會在新的膳食指南中提出將增加乳類及其制品的攝入量作為提高居民營養狀況的重要手段[2]。乳糖甜度相對較低，具有一定的熱量，高純度的α-乳糖所含有的熱量為12.586 kJ/g[3]。乳糖在腸黏膜中可被乳糖酶分解為等量的半乳糖和葡萄糖[4]，進入血液后經糖代謝途徑可產生能量物質ATP。同時，乳糖亦可在腸道中被乳酸菌等細菌發酵利用而轉化為乳酸[5]。研究表明，乳糖在脂肪代謝中具有一定的作用[6]，且對于機體的胰島素合成很必要的[7]。美國第三次全國健康與營養調查顯示含乳糖乳制品的攝入與血清尿酸水平的降低及痛風風險的降低具有一定相關性[8-9]。以上研究表明，乳糖的攝入與機體的物質和能量代謝具有一定相關性，故本實驗以Sprague-Dawley（SD）大鼠為受試體，通過以3 種不同質量濃度乳糖飲水干預大鼠，旨在探討攝入不同質量濃度乳糖對大鼠機體糖、脂、尿酸代謝的影響，從而為乳糖作為食品添加劑在食品領域的應用提供一定的參考依據。本實驗設定的3 種乳糖質量濃度中，50 g/L符合低糖食品標準[10]，100 g/L為含糖飲料中常用糖添加量[11]，而150 g/L為美國規定含糖飲料最高糖添加量[12]。

1 材料與方法

1.1 動物、材料與試劑

SPF級雄性SD大鼠，40 只，體質量（200f10） g，動物許可證號：SCXK（京）2011-0004，購自斯貝福（北京）實驗動物科技有限公司。在本實驗室以大小鼠維持飼料適應性飼喂5 d后用于實驗。

α-乳糖（試藥級，純度≥99%） 美國Sigma-Aldrich公司；尿酸（uric acid，UA）測定試劑盒中生北控生物科技股份有限公司；總膽固醇（total cholesterol，TC）測定試劑盒（CHOD-POD法）、高密度脂蛋白膽固醇（high density lipoprotein cholesterol， HDL-C）測定試劑盒（直接法-選擇抑制法）、低密度脂蛋白膽固醇（low density lipoprotein cholesterol，LDL-C）測定試劑盒（直接法-表明活性劑清除法）、葡萄糖（glucose，GLU）測定試劑盒（葡萄糖氧化酶法）、甘油三酯（triglyceride，TG）測定試劑盒（終點法）北京利德曼生化股份有限公司。

1.2 儀器與設備

電子天平 德國賽多利斯公司；恒溫水浴鍋 北京醫療設備廠；Sunrise酶標儀 帝肯集團奧地利有限公司；Beckman CX4全自動生化分析儀 美國貝克曼公司；恒溫低速離心機 法國JOUAN公司。

1.3 方法

1.3.1 動物分組與處理

40 只雄性SD大鼠根據體質量隨機分為4 組：正常組，50、100、150 g/L乳糖組。各組均予以普通大小鼠維持飼料，正常組大鼠予以清水，各劑量乳糖組分別予以50、100、150 g/L質量濃度的乳糖水。實驗期間各組大鼠均自由飲食飲水，每日記錄大鼠飲食量和飲水量，并計算能量攝入量。每周稱量大鼠體質量并剪尾取血約0.8 mL，3 000 r/min離心10 min以獲取血清。

1.3.2 大鼠一般狀態指標及血清生化指標測定

大鼠一般狀態指標：記錄大鼠體質量、飲食量、飲水量，計算能量攝入量。

大鼠血清生化指標：測定血清UA、GLU、TG、TC、HDL-C、LDL-C水平。其中UA、GLU、TG、TC水平為每周測定一次，HDL-C、LDL-C水平于實驗第8周測定一次。血清UA水平以Sunrise酶標儀測定，其余指標均以Beckman CX4全自動生化分析儀測定。

1.4 數據統計處理

2 結果與分析

2.1 大鼠一般狀態指標

2.1.1 大鼠能量攝入

大鼠總能量攝入包括分別從飲食及飲水中獲得的能量。由表1可知，與正常組相比，乳糖組大鼠的飲食量均極顯著降低（P＜0.01）。100、150 g/L乳糖組大鼠的飲水量均極顯著低于正常組（P＜0.01），50 g/L乳糖組大鼠的飲水量與正常組無顯著差異（P＞0.05）。150 g/L乳糖組大鼠的總能量攝入顯著低于正常組（P＜0.05），而50、100 g/L乳糖組能量攝入低于正常組，但無統計學差異（P＞0.05）。

表1 乳糖飲水對大鼠飲食、飲水及能量攝入的影響（）Table 1 Effect of lactose-sweetened beverage on food intake, beverage consumption and energy intake of rats ()

注：#.與正常組相比，差異顯著（P＜0.05）；##. 與正常組相比，差異極顯著（P＜0.01）。下同。

指標 正常組 50 g/L乳糖組 100 g/L乳糖組 150 g/L乳糖組飲食量/（g/d） 29.38f2.26 25.70f2.34## 24.34f2.11## 21.90f1.66##飲水量/（mL/d） 52.97f4.76 50.67f4.00 39.48f3.95## 32.00f3.40##飲食能量/（kJ/d） 347.36f26.69 303.88f27.74##287.82f24.89##258.99f19.66##飲水能量/（kJ/d） 31.84f2.51 49.62f4.98 60.33f6.40總能量/（kJ/d） 347.36f26.69 335.72f26.44 337.44f24.18 319.32f21.71#

2.1.2 大鼠體質量變化

表2 乳糖飲水對大鼠體質量的影響（）Table 2 Effect of lactose-sweetened beverage on body weight of rats ()g

表2 乳糖飲水對大鼠體質量的影響（）Table 2 Effect of lactose-sweetened beverage on body weight of rats ()g

時間 正常組 50 g/L乳糖組 100 g/L乳糖組 150 g/L乳糖組第1周 308.20f12.65 314.17f17.27 305.25f13.30 291.89f19.88#第2周 356.27f14.92 359.11f21.23 355.49f23.31 338.65f21.48#第3周 400.33f21.59 401.72f25.03 402.66f28.38 381.43f21.99第4周 430.10f23.11 434.35f28.63 434.04f32.10 409.68f22.44第5周 460.51f30.75 461.98f33.29 468.86f36.79 442.63f22.08第6周 479.10f28.40 475.49f34.36 490.93f33.42 462.40f22.70第7周 504.19f30.63 509.14f28.36 515.60f37.04 490.24f23.95第8周 518.63f31.56 527.16f31.41 535.41f38.27 509.07f23.66

由表2可知，各組大鼠的體質量均呈現增長趨勢，其中150 g/L乳糖組大鼠的體質量增長緩慢，于實驗第1、2周顯著低于正常組（P＜0.05），50、100 g/L乳糖組大鼠的體質量在實驗期間與正常組均無顯著差異（P＞0.05）。

2.2 大鼠血清生化指標

2.2.1 大鼠血糖水平變化

由表3可知，與正常組相比，各劑量乳糖組大鼠的血糖水平均高于正常組。50 g/L乳糖組大鼠的血糖水平于第1、7周顯著或極顯著升高（P＜0.05或P＜0.01）；100 g/L乳糖組大鼠的血糖水平于第1、2、4、7、8周顯著或極顯著升高（P＜0.05或P＜0.01）；150 g/L乳糖組大鼠的血糖水平于第2、3、6、7、8周顯著或極顯著升高（P＜0.05或P＜0.01）。

表3 乳糖飲水對大鼠血糖水平的影響（）Table 3 Effect of lactose-sweetened beverage on blood glucose level of rats (mmol/L

表3 乳糖飲水對大鼠血糖水平的影響（）Table 3 Effect of lactose-sweetened beverage on blood glucose level of rats (mmol/L

時間 正常組 50 g/L乳糖組 100 g/L乳糖組 150 g/L乳糖組第1周 3.74f0.54 4.23f0.50# 4.41f0.68# 3.57f0.88第2周 2.82f1.01 3.51f0.75 4.16f0.99## 4.24f0.86##第3周 3.71f1.03 3.97f0.80 4.34f1.40 4.56f0.63#第4周 4.32f0.56 4.51f0.73 5.87f1.52## 4.59f0.52第5周 4.14f0.53 3.99f0.42 4.47f1.14 4.23f0.73第6周 4.66f0.97 5.25f0.95 5.14f0.93 5.90f1.07#第7周 4.74f0.28 5.32f0.48## 5.36f0.64## 6.00f0.31##第8周 4.91f0.48 5.11f0.66 5.50f0.63# 5.57f0.58#

2.2.2 大鼠血清尿酸水平變化

表4 乳糖飲水對大鼠血清尿酸水平的影響（）Table 4 Effect of lactose-sweetened beverage on serum uric acid level of rats () μmol/L

表4 乳糖飲水對大鼠血清尿酸水平的影響（）Table 4 Effect of lactose-sweetened beverage on serum uric acid level of rats () μmol/L

時間 正常組 50 g/L乳糖組 100 g/L乳糖組 150 g/L乳糖組第1周 90.74f19.31 72.40f32.99 65.81f22.52# 114.43f29.44#第2周122.57f29.50 91.92f33.60# 70.46f33.63## 112.08f29.47第3周85.59f25.90 63.42f25.58 59.41f29.18 98.68f26.61第4周72.96f21.71 69.31f34.15 71.74f23.63 73.56f25.94第5周84.22f28.31 62.45f22.37 51.14f20.55## 94.81f38.61第6周78.24f20.09 67.07f28.87 50.46f16.44 93.34f37.40第7周 83.80f18.94 63.96f23.82# 57.72f25.91# 65.09f29.04第8周102.55f25.69 74.11f31.18# 71.70f20.24## 81.29f20.67

由表4可知，與正常組相比，50、100 g/L乳糖組大鼠血清的尿酸水平均低于正常組。50 g/L乳糖組大鼠血清的尿酸水平分別于實驗第2、7、8周顯著降低（P＜0.05）；100 g/L乳糖組大鼠血清的尿酸水平于第1、2、5、7、8周顯著或極顯著降低（P＜0.05或P＜0.01）；150 g/L乳糖組大鼠血清的尿酸水平于實驗第1周出現一次性升高現象（P＜0.05），其余時間點與正常組無顯著差異（P＞0.05）。

2.2.3 大鼠血清甘油三酯水平變化

表5 乳糖飲水對大鼠血清甘油三酯水平的影響（）Table 5 Effect of lactose-sweetened beverage on serum triglyceride level of rats () mmol/L

表5 乳糖飲水對大鼠血清甘油三酯水平的影響（）Table 5 Effect of lactose-sweetened beverage on serum triglyceride level of rats () mmol/L

時間 正常組 50 g/L乳糖組 100 g/L乳糖組 150 g/L乳糖組第1周 1.69f0.20 1.87f0.35 1.92f0.57 2.18f0.55##第2周 1.49f0.23 1.63f0.45 1.84f0.54 1.97f0.51##第3周 1.63f0.28 1.74f0.49 1.94f0.60 1.96f0.33#第4周 1.85f0.24 2.10f0.50 2.36f0.72 2.00f0.41第5周 1.87f0.37 1.88f0.53 2.35f0.69 1.71f0.56第6周 2.01f0.43 2.00f0.38 2.96f0.97# 2.02f0.45第7周 1.91f0.30 1.88f0.38 2.31f0.97 2.10f0.52第8周 1.85f0.49 1.99f0.55 2.18f0.85 2.12f0.43

由表5可知，與正常組相比，100 g/L乳糖組大鼠血清的甘油三酯水平升高，于實驗第6周呈現顯著性差異（P＜0.05）；150 g/L乳糖組大鼠血清的甘油三酯水平于實驗第1～3周顯著或極顯著升高（P＜0.05或P＜0.01）；50 g/L乳糖組大鼠血清的甘油三酯水平在實驗期間內與正常組無顯著差異（P＞0.05）。

2.2.4 大鼠血清總膽固醇水平變化

表6 乳糖飲水對大鼠血清總膽固醇水平的影響（）Table 6 Effect of lactose-sweetened beverage on serum total cholesterol level of rats (x ±s,n= 10) mmol/L

表6 乳糖飲水對大鼠血清總膽固醇水平的影響（）Table 6 Effect of lactose-sweetened beverage on serum total cholesterol level of rats (x ±s,n= 10) mmol/L

時間 正常組 50 g/L乳糖組 100 g/L乳糖組 150 g/L乳糖組第1周 1.98f0.31 1.97f0.23 1.95f0.36 2.19f0.38第2周 1.86f0.24 1.91f0.20 1.83f0.36 2.26f0.38##第3周 1.81f0.26 1.93f0.24 1.93f0.31 2.13f0.27#第4周 2.04f0.33 2.19f0.26 2.20f0.37 2.16f0.26第5周 1.92f0.23 1.75f0.19 1.78f0.30 1.80f0.22第6周 1.79f0.20 1.80f0.24 1.84f0.30 1.87f0.25第7周 1.71f0.23 1.88f0.23 1.77f0.34 2.00f0.24##第8周 1.83f0.16 1.98f0.29 1.82f0.34 1.98f0.31

由表6可知，與正常組相比，150 g/L乳糖組大鼠血清的總膽固醇水平升高，于實驗第2、3、7周呈現顯著或極顯著差異（P＜0.05或P＜0.01）。其余劑量乳糖組大鼠血清的總膽固醇水平在實驗期間內與正常組無顯著差異（P＞0.05）。

2.2.5 大鼠血清高/低密度脂蛋白膽固醇水平變化

表7 乳糖飲水對第8周大鼠血清高/低密度脂蛋白膽固醇水平的影響（）Table 7 Effect of lactose-sweetened beverage on serum high-density lipoprotein cholesterol level and low density lipoprotein cholesterol level of rats in the eighth week (mmol/L

表7 乳糖飲水對第8周大鼠血清高/低密度脂蛋白膽固醇水平的影響（）Table 7 Effect of lactose-sweetened beverage on serum high-density lipoprotein cholesterol level and low density lipoprotein cholesterol level of rats in the eighth week (mmol/L

指標 正常組 50 g/L乳糖組 100 g/L乳糖組 150 g/L乳糖組HDL-C 1.57f0.18 1.64f0.22 1.51f0.29 1.60f0.24 LDL-C 0.21f0.04 0.28f0.06## 0.25f0.04# 0.31f0.07##

由表7可知，與正常組相比，各劑量乳糖組大鼠血清的HDL-C水平在實驗期間內無顯著變化（P＞0.05），而LDL-C水平均顯著或極顯著高于正常組（P＜0.05或P＜0.01）。

3 討 論

乳糖作為一種常用的營養型甜味劑，其甜度較蔗糖、果糖低，僅為蔗糖甜度的20%～30%[13-14]，且熱量相對較低。本實驗中，各劑量乳糖組大鼠在實驗期間飲水量均低于正常組，且隨乳糖劑量的增加呈現遞減趨勢，這可能與乳糖飲水的口感較差有關。乳糖水的攝入可能對大鼠食欲產生了抑制作用，導致大鼠飲食量減少，且隨乳糖劑量的增加呈現遞減趨勢。飲食量和飲水量的減少直接導致乳糖組大鼠的能量攝入量降低，從而導致其體質量增長緩慢。本實驗中，乳糖對大鼠體質量的降低作用與Goseki-Sone等[15]的研究結果一致。

實驗期間，各劑量乳糖組大鼠的血糖水平均高于正常組，且在多個時間點呈現出顯著性差異，這可能是因為乳糖在乳糖酶作用下分解產生的半乳糖在作用于大鼠機體后，提高了脂肪氧化的速率，進而提高了機體的血糖水平。研究報道，游泳運動前灌胃2 g/kg的乳糖溶液，可減緩小鼠游泳力竭運動后的血糖水平下降幅度[16]，這表明乳糖攝入對血糖水平具有一定的升高作用。但在本實驗中，乳糖攝入對大鼠血糖水平升高的作用并未表現出明顯的量-效關系。不同劑量乳糖的攝入對大鼠血糖水平的升高作用對于高血糖動物模型的塑造研究具有一定的借鑒意義。50、100 g/L乳糖組大鼠的尿酸水平在多個時間點均低于正常組，可能是由于攝入的乳糖在被分解為葡萄糖后，機體細胞內增加的葡萄糖通過刺激葡萄糖轉運體9[17]（同時也是一個高效的尿酸轉運體）而介導尿酸的排泄，致使腎臟尿酸重吸收減少，導致血清尿酸水平降低[18]。此外，本實驗中乳糖組大鼠升高的血糖水平以及降低的尿酸水平所呈現出的負相關現象與張蓓等[19]在低尿酸血癥患者中觀察到的血糖水平變化趨勢具有一致性。

本實驗結果表明，乳糖對大鼠甘油三酯、總膽固醇等脂代謝指標具有一定的影響，這可能與乳糖進入機體后導致短鏈脂肪酸（short-chain fatty acid，SCFA）生成增多有關。研究表明，成年大鼠體內缺乏乳糖酶[20]，致使乳糖進入小腸后不能被完全分解吸收，而在結腸中未被分解的部分乳糖可被腸道細菌酵解產生SCFA[21]、甲烷、氫氣等物質，即產生乳糖吸收不良現象[22]。乙酸、丙酸、丁酸等成分對于機體膽固醇及脂肪酸的合成具有重要作用[23]，故乳糖的攝入可能通過影響乙酸、丙酸等SCFA的種類及數量進而導致了脂代謝的改變。本實驗中，不同劑量的乳糖于不同時間點分別對大鼠血清中甘油三酯、總膽固醇水平產生了不同程度的影響，這可能是因為發酵底物（乳糖）的濃度、數量、降解速率以及腸道菌群和宿主生理狀態不同[24-25]，進而影響了SCFA的數量和比例。腸道內SCFA的變化可能會通過改變其受體GPR41及GPR43的表達[26]而影響機體的能量平衡狀態，導致機體代謝狀態不同。

4 結 論

綜上所述，不同劑量乳糖的攝入對于大鼠血糖、血脂、尿酸代謝具有一定的影響，這有利于促進對乳糖攝入與機體代謝改變的認識。由于乳糖自身的特性，乳糖誘導代謝改變的病理機制可能與腸道微生態環境變化有關。本實驗結果表明，50、100 g/L的乳糖飲水對大鼠脂代謝影響較小，而150 g/L乳糖攝入對大鼠的脂代謝影響較大，3 個不同劑量乳糖攝入對于大鼠的血糖、尿酸代謝均會產生影響。本實驗結果提示，飲水中添加乳糖會對機體代謝產生一定的不利影響，使用過程中應控制乳糖適宜的攝入劑量。

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Influence of Lactose-Sweetened Beverage on Serum Glucose， Lipid and Uric Acid Levels in Sprague-Dawley Rats

NIU Hongjuan， LIN Zhijian， ZHU Chunsheng， WANG Xuejie， NIE Anzheng， WANG Yu， LI Fan， ZHANG Bing*
（School of Chinese Materia Medica， Beijing University of Chinese Medicine， Beijing 100029， China）

Objective: To investigate the influence of different concentrations of lactose-sweetened beverage on serum glucose, lipid and uric acid levels in Sprague-Dawley (SD) rats. Methods: Rats were given free access to tap water, 50, 100, 150 g/L lactose-sweetened beverage for eight weeks, respectively. The indexes including food intake, beverage consumption, calories intake and body weight were measured at different time points during the experiment. Serum samples were harvested for determining the levels of blood glucose (GLU), uric acid (UA), triglyceride (TG), total cholesterol (TC), high-density lipoprotein cholesterol (HDL-C) and low-density lipoprotein cholesterol (LDL-C). Results: Compared with the control group， the total energy intake reduced significantly； moreover， the body weight in the 1stand 2ndweek decreased with statistical difference in the rats provided with 150 g/L lactose (P < 0.05). The GLU level in the treatment groups was higher than that in the water control group (P < 0.05 or P < 0.01). The serum uric acid level in 50 and 100 g/L lactose groups decreased significantly （P < 0.05 or P < 0.01), while the rats given access to 150 g/L lactose-sweetened beverage showed a temporary increase of uric acid level in the 1stweek (P ＜ 0.05）. The TG level in 100 g/L lactose group elevated significantly in the 6thweek (P ＜ 0.05）. A significant increase in TG level of rats given 150 g/L lactose was detected from the 1stweek to the 3rdweek (P < 0.05 or P ＜ 0.01）. In addition， the TC level increased significantly in the 2nd, 3rdand 7thweek during this experiment (P <0.05 or P ＜ 0.01）. A significant increase in LDL-C level was observed in the treatment groups （P < 0.05 or P < 0.01). Conclusion: Diverse influence on serum glucose, lipid and uric acid level can be exerted by different concentrations of lactose-sweetened beverage. The dose of lactose intake should be restricted in the application process.

lactose； blood glucose； blood lipid； uric acid

10.7506/spkx1002-6630-201607030

R151.2

A

1002-6630（2016）07-0163-05

牛紅娟， 林志健， 朱春勝， 等. 乳糖飲水對Sprague-Dawley大鼠糖、脂、尿酸代謝的影響［J］. 食品科學， 2016， 37（7）：163-167. DOI：10.7506/spkx1002-6630-201607030. http：//www.spkx.net.cn

NIU Hongjuan， LIN Zhijian， ZHU Chunsheng， et al. Influence of lactose-sweetened beverage on serum glucose， lipid and uric acid levels in Sprague-Dawley rats［J］. Food Science， 2016， 37（7）： 163-167. （in Chinese with English abstract）DOI：10.7506/spkx1002-6630-201607030. http：//www.spkx.net.cn

2015-06-12

國家自然科學基金面上項目（81403152）；教育部高等學校博士學科點專項科研基金項目（20130013120001；20120013130002）；北京中醫藥大學青年教師專項自主課題（2013-QNJSZX008）；北京中醫藥大學科研創新團隊項目（2011-CXTD-014）；北京中醫藥大學在讀研究生項目（2015-JYB-XS113）

牛紅娟（1990—），女，碩士研究生，主要從事中藥防治代謝性疾病研究。E-mail：niuhongjuan1@163.com

*通信作者：張冰（1959—），女，教授，博士，主要從事中藥防治代謝性疾病基礎與臨床研究。E-mail：zhangbing6@263.net