植物乳桿菌67干預(yù)頻次及周期對高脂血癥大鼠血脂的影響

黃玉軍，姚 瑤，周 帆，顧瑞霞*

（揚州大學(xué) 江蘇省乳品生物技術(shù)與安全控制重點實驗室，江蘇 揚州 225127）

高脂血癥是由于機體脂質(zhì)代謝異常而引起的一種疾病，是引發(fā)動脈粥樣硬化等心血管疾病的重要原因[1-3]。隨著國民生活水平的提高和大眾飲食習(xí)慣的改變，近年來血脂異常人數(shù)急速上升[4]，與血脂代謝異常相關(guān)的疾病頻發(fā)，每年全世界與高血脂癥相關(guān)疾病導(dǎo)致死亡的人數(shù)達到3 000多萬，且患病率和死亡率仍在上升[5-6]。他汀類藥物能夠有效降低血清中低密度脂蛋白膽固醇（lowdensity liptein cholesterol，LDL-C）水平，在治療代謝性疾病和心腦血管疾病中有重要的地位[7]。但隨著研究的深入，這類藥物帶來的副作用也逐漸被發(fā)現(xiàn)，他汀類藥物會造成肝損傷[8]、腎衰竭[9]等不良反應(yīng)。隨著藥物副作用越來越多地被報道，益生菌作為藥物替代品用于降膽固醇已成為研究熱點。

近年來，國內(nèi)外相關(guān)研究表明，益生菌有許多健康功效，如調(diào)節(jié)胃腸道健康、抑制病原微生物、增強免疫應(yīng)答和降低血清膽固醇等[10-13]，最重要的是能有效控制血清中總膽固醇（total cholesterol，TC）、總甘油三酯（total triglyceride，TG）、高密度脂蛋白膽固醇（highdensity liptein cholesterol，HDL-C）和LDL-C水平，有一定的降脂作用[14-16]。關(guān)于益生菌的動物實驗基本均采用連續(xù)定時定量灌胃[17-19]，這種灌胃方式雖然能確保實驗動物每日定量攝入益生菌，但缺乏實際操作性。對于普通人群來說，較難做到每日定時定量食用益生菌，并且容易產(chǎn)生心理厭倦。因此，本實驗參考近年來被研究證明具有減肥作用且安全的“間歇性斷食法”[20-22]，利用具有較好降膽固醇效應(yīng)的益生菌植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum，Lp）67，通過改變干預(yù)頻次提出了2 種新的干預(yù)方式，并從干預(yù)4、6 周和8 周3 個階段分析益生菌干預(yù)頻次和周期對高脂血癥大鼠血脂的影響。

1 材料與方法

1.1 動物、材料與試劑

體質(zhì)量150～180 g的5 周齡SPF級Wistar雄性大鼠（n＝126；生產(chǎn)許可證號：SCXK（蘇）2002-0009；使用許可證號：SYXK（蘇）2002-0045） 揚州大學(xué)比較醫(yī)學(xué)中心。

基礎(chǔ)飼料（20%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）面粉、10%米粉、20%玉米、26%麩皮、20%豆料、2%魚粉、2%骨粉）、高脂飼料（78.8%基礎(chǔ)飼料、10%豬油、10%蛋黃粉、1%膽固醇、0.2%膽鹽） 南京協(xié)同生物醫(yī)藥有限公司。

Lp67由揚州大學(xué)江蘇省乳品生物技術(shù)與安全控制實驗室分離保藏；TC、TG、LDL-C、HDL-C檢測試劑盒南京建成生物工程有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

SPX-250B型生化培養(yǎng)箱 上海躍進醫(yī)療器械廠；Legend mach1.6R高速冷凍離心機 美國賽默飛世爾科技有限公司；7020型全自動生化分析儀 日本日立制作所。

1.3 方法

1.3.1 灌胃菌液的制備

灌胃前3 d將-80 ℃保存的凍干菌粉取出進行活化，灌胃前1 d將活化3 代的菌株培養(yǎng)液于4 500 r/min離心15 min，用生理鹽水清洗并重懸2 次，配制活菌數(shù)為108CFU/mL的菌懸液，置于4 ℃冰箱保存。根據(jù)大鼠體質(zhì)量，以1 mL/100 gmb計算灌胃劑量。

1.3.2 動物分組及處理

動物房保持通風(fēng)、透光、清潔衛(wèi)生，室溫（23.0±1.0）℃、相對濕度（50±5）%條件下適應(yīng)性飼養(yǎng)7 d。適應(yīng)期結(jié)束后，按各組間大鼠平均體質(zhì)量無差異分為正常組（n＝27）和高脂組（n＝99）。正常組飼喂基礎(chǔ)飼料，高脂組飼喂高脂飼料4 周進行高血脂癥大鼠造模。造模成功后將高脂組大鼠按體質(zhì)量無差異分為4 組：模型組（n＝24）、Lp67菌株5:2干預(yù)組（n＝24）、Lp67菌株隔日干預(yù)組（n＝24）及Lp67菌株連續(xù)干預(yù)組（n＝24）。灌胃4、6 周和8 周時，各組隨機選取8 只大鼠進行指標(biāo)測定。各組大鼠具體灌胃信息如表1所示。

表1 實驗分組與干預(yù)方式Table 1 Experimental grouping and intervention treatments

1.3.3 主要指標(biāo)的測定

1.3.3.1 觀察大鼠生長狀態(tài)

實驗期間觀察大鼠皮毛、活動及糞便等情況，每周固定時間稱量1 次體質(zhì)量。

1.3.3.2 臟器指數(shù)計算

大鼠禁食12 h后，稱量并記錄空腹體質(zhì)量（m1/g），脫臼處死，解剖后取完整的心臟、肝臟、脾臟和腎臟，洗凈血液，吸干水分后稱質(zhì)量（m2/g）。按式（1）計算臟器指數(shù)。

1.3.3.3 血清制備與血脂水平檢測

大鼠禁食12 h后，脫臼處死，眼球取血，4 ℃、5 000 r/min離心10 min，收集上層血清，取300 μL血清樣品用全自動生化分析儀測定血清TC、TG、LDL-C、HDL-C濃度。按式（2）計算動脈粥樣硬化指數(shù)（atherosclerosis index，AI）。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

實驗結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用SPSS 16.0軟件中的方差分析進行差異顯著性比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 高脂血癥大鼠模型的建立

飼喂第4 周，對照組和模型組隨機各選取3 只大鼠，測定血清TC、TG、LDL-C及HDL-C濃度。

表2 益生菌Lp 67干預(yù)前大鼠血脂狀況（n＝3）Table 2 Blood lipid indexes of rats before probiotic Lp 67 intervention (n= 3)

由表2可知，與正常組相比，模型組大鼠血清TC、TG和LDL-C濃度顯著升高（P＜0.05），HDL-C濃度顯著下降（P＜0.05），表明造模成功。

2.2 益生菌干預(yù)期間大鼠的一般行為學(xué)觀察結(jié)果

圖1 益生菌Lp 67干預(yù)期間大鼠體質(zhì)量變化（n＝8）Fig. 1 Changes in body mass rats during probiotic Lp 67 intervention (n = 8)

體質(zhì)量是最直觀的可用于觀察機體是否發(fā)生病變的指標(biāo)。如圖1所示，干預(yù)前4 周，各組大鼠體質(zhì)量逐漸增長，但變化不大；干預(yù)4～6 周時，各組大鼠體質(zhì)量均呈先降低后升高的趨勢，且不論有無益生菌干預(yù)，大鼠體質(zhì)量均出現(xiàn)低谷，說明可能此時機體自身的應(yīng)激機制發(fā)揮作用，控制體質(zhì)量增長，益生菌Lp67干預(yù)組則是由益生菌作用和自身應(yīng)激機制疊加作用，因此，3 組干預(yù)組大鼠體質(zhì)量均低于模型組，且5∶2干預(yù)組大鼠體質(zhì)量最低，說明該組的益生菌干預(yù)方式和自身機體機制共同作用控制體質(zhì)量增長的效果最好；干預(yù)6 周后，模型組大鼠體質(zhì)量持續(xù)增長，干預(yù)組大鼠體質(zhì)量增速減緩，說明益生菌干預(yù)有助于控制體質(zhì)量增長，這與張曉磊等[23]的研究結(jié)果一致。與其他干預(yù)組相比，5∶2干預(yù)組大鼠體質(zhì)量較高，說明5∶2干預(yù)組的干預(yù)方式不適合用于長期干預(yù)，連續(xù)和隔日干預(yù)組大鼠體質(zhì)量后期波動較大，這可能是由于大鼠機體損傷較嚴(yán)重導(dǎo)致。綜合考慮時間、菌株利用率和機體健康狀態(tài)等，對高脂血癥大鼠體質(zhì)量干預(yù)效果最好的是Lp67菌懸液1 周干預(yù)5 次的5∶2干預(yù)組，最佳干預(yù)時間為4～6 周。

2.3 益生菌干預(yù)頻次及周期對大鼠臟器指數(shù)的影響

臟器指數(shù)能進一步說明內(nèi)部器官是否受損[24]，當(dāng)人或動物營養(yǎng)狀況出現(xiàn)異常時，臟器外觀、質(zhì)量等會發(fā)生改變[25]。對臟器外觀進行觀察發(fā)現(xiàn)，除了肝臟，其余臟器并無發(fā)生肉眼可見的病變，這與王瓊等[26]的研究一致。正常組大鼠肝臟呈鮮紅色，外部光滑有色澤，邊緣清晰，模型組與干預(yù)組大鼠肝臟顏色發(fā)白、無光澤，且體積變大。

表3 益生菌Lp 67干預(yù)4 周后大鼠的臟器指數(shù)（n＝8）Table 3 Visceral organ indexes of rats after 4 weeks of probiotic Lp 67 intervention (n= 8)

表4 益生菌Lp 67干預(yù)6 周后大鼠的臟器指數(shù)（n＝8）Table 4 Visceral organ indexes of rats after 6 weeks of probiotic Lp 67 intervention (n= 8)

表5 益生菌Lp 67干預(yù)8 周后的大鼠臟器指數(shù)（n＝8）Table 5 Visceral organ indexes of rats after 8 weeks of probiotic Lp 67 intervention (n= 8)

由表3～5可知，干預(yù)4～8 周大鼠各臟器指數(shù)變化情況大致相同，各組大鼠的心臟、脾臟和腎臟指數(shù)均無顯著差異（P＞0.05）；與模型組相比，干預(yù)組大鼠肝臟指數(shù)均顯著降低（P＜0.05）。肝臟指數(shù)增大，說明飼喂高脂飼料造成大鼠肝臟脂肪堆積、增生和肥大等問題，但對心臟、脾臟和腎臟的影響較小。干預(yù)4 周和6 周后，3 組干預(yù)組大鼠的肝臟指數(shù)均顯著低于模型組，且組間均表現(xiàn)為連續(xù)干預(yù)組＞5∶2干預(yù)組＞隔日干預(yù)組的規(guī)律。干預(yù)8 周后，隔日干預(yù)組大鼠肝臟指數(shù)上升幅度較大，連續(xù)干預(yù)組大鼠肝臟指數(shù)上升幅度較小，因此灌胃結(jié)束時，隔日干預(yù)組大鼠肝臟指數(shù)最大，5∶2干預(yù)組次之，連續(xù)干預(yù)組最小，與干預(yù)4～6 周不同，說明隔日干預(yù)組和連續(xù)干預(yù)組這2 種干預(yù)方式的穩(wěn)定性較差。因此，選擇較穩(wěn)定的5∶2干預(yù)組更有利于肝臟的恢復(fù)。此外，干預(yù)4 周時，5∶2干預(yù)組大鼠肝臟指數(shù)與模型組差異較大，這與文獻[27]中報道的益生菌干預(yù)1 個月有利于減少肝臟脂肪堆積的結(jié)果一致；干預(yù)6 周時大鼠肝臟指數(shù)與模型組相比差值減小，至干預(yù)8 周時差值進一步減小，這可能是由于實驗前期肝臟病癥較輕，干預(yù)作用較明顯。綜上所述，Lp67菌懸液1 周干預(yù)5 次的5∶2干預(yù)組肝臟指數(shù)變化最穩(wěn)定，且干預(yù)6 周后的肝臟情況最好。

2.4 益生菌干預(yù)頻次及周期對大鼠血脂的影響

血清TC、TG和LDL-C水平的升高均是引起動脈粥樣硬化的危險因素，TC、TG、LDL-C及HDL-C水平是臨床用于診斷高脂血癥的重要指標(biāo)[28]。AI是醫(yī)學(xué)上用來衡量動脈粥樣硬化程度的指標(biāo)，AI高則心血管疾病的發(fā)病率高[29]。

表6 益生菌Lp 67干預(yù)期間的大鼠血脂指標(biāo)變化（n＝8）Table 6 Changes in serum biochemical indicators of rats during probiotic Lp 67 intervention (n= 8)

由表6可知，干預(yù)期間，與模型組相比，各干預(yù)組血清TC、TG、LDL-C濃度及AI均顯著下降（P＜0.05），HDL-C濃度不同程度地升高，這一結(jié)果與韋云路[30]、張澤生[31]等的研究結(jié)果一致。干預(yù)期間，各干預(yù)組大鼠血清HDL-C濃度持續(xù)升高且升高幅度也不斷增大，干預(yù)6 周和8 周時5∶2干預(yù)組大鼠血清HDL-C濃度與正常組最接近。干預(yù)8 周的連續(xù)干預(yù)組大鼠血清LDL-C濃度改善效果最佳，其次是干預(yù)8 周的5∶2干預(yù)組。干預(yù)6 周的5∶2干預(yù)組與模型組相比，TC濃度相差最大，其次是干預(yù)8 周的連續(xù)干預(yù)組和5∶2干預(yù)組。對于血清TG濃度，干預(yù)6 周的5∶2干預(yù)組改善效果最佳，與模型組相比差異最為顯著。此外，5∶2干預(yù)組大鼠干預(yù)期間AI先降低后升高，AI在干預(yù)6 周最低，說明以5∶2干預(yù)組的方式干預(yù)6 周后大鼠發(fā)生心血管疾病的風(fēng)險最低。綜上所述，Lp67菌懸液1 周干預(yù)5 次的5∶2干預(yù)組干預(yù)6 周，對高脂血癥大鼠血脂狀況的改善效果最好、影響最顯著。以上結(jié)果表明，益生菌干預(yù)改善血脂狀況對干預(yù)時間依賴性較弱，可能更需要考慮所選用菌株及干預(yù)頻次。

3 結(jié) 論

本研究通過建立高脂血癥大鼠模型，利用實驗室分離保藏具有較好體外降膽固醇作用的Lp67，結(jié)合近年來被認(rèn)為可用于減肥人群使用且安全性較高的“間歇性斷食法”，設(shè)計了2 種干預(yù)方式，從體質(zhì)量、臟器指數(shù)及血清血脂生化指標(biāo)方面分析益生菌Lp67干預(yù)頻次及周期對高脂血癥大鼠血脂的影響。結(jié)果表明，Lp67 1 周干預(yù)5 次對降低高脂血癥大鼠體內(nèi)膽固醇有一定改善作用，且綜合考慮各項指標(biāo)可知，作用周期以干預(yù)6 周為最佳。本實驗結(jié)果為益生菌間歇性干預(yù)降低高脂血癥大鼠血脂的研究提供了依據(jù)，并為提高益生菌的利用率提供了數(shù)據(jù)支持，但該種干預(yù)方式是否為人體最佳的益生菌食用方式仍有待進一步驗證。