殼聚糖復方對高脂飼料致肥胖大鼠減肥作用的研究

趙丹萍,侯 燕,,樂 娜,劉金蓮,高美雯,張建軍,*,谷洪順,*(.北京中醫藥大學,北京 0009;.北京采瑞醫藥科技研究院有限公司,北京 00094)

近年來,隨著生活水平的提高和飲食習慣的改變,肥胖人群越來越多,據流行病學調查顯示,我國人口中成人超重率約為32.7%,肥胖率為10.5%,老年人超重率為41.6%,肥胖率為13.9%,并呈現出年輕化趨勢。預計到2030年,全球范圍內超重和肥胖的人數將分別達到21.6億和11.2 億左右[1]。肥胖不僅是糖尿病、冠心病、高血壓等多種慢性疾病的高危險因素,也與焦慮、抑郁等精神疾病具有相關性[2],嚴重危害機體健康和影響正常的生活和工作,已經是目前全球亟需解決的健康問題之一,因此尋找安全有效的天然減肥制劑具有重要意義。

肥胖的形成與日常飲食具有密切聯系,因此控制飲食可有效地防治肥胖,目前國內已批準的具有減肥作用的國產保健食品392個,其中兼有輔助降血脂作用的有41個,兼有通便功能的有11個,兼有美容(祛黃褐斑)功能的有9個,兼有改善皮膚水分的有2個,兼有緩解體力疲勞的有2個,兼有增免功能的有1個,尚無發現兼有抗氧化作用的保健食品,現代研究發現氧化應激損傷可能是引起肥胖的重要因素之一[3],從抗氧化方面揭示減肥作用可為減肥產品的開發提供新的方向。

殼聚糖是原國家衛計委公告的新食品原料之一,是一種不能被機體吸收纖維素,在腸道環境中為不溶解狀態,能通過吸附包裹脂肪滴而減少其與脂肪酶的接觸,降低機體對脂肪的消化和吸收[4-5]。白蕓豆是一種高鉀低鈉食品,適宜于動脈硬化、高血脂等人群食用[6]。葡萄籽提取物以原花青素等成分為主,具有顯著的抗氧化性,能有效地清除氧自由基及抑制脂質過氧化反應[7],富硒酵母中的硒蛋白具有良好的DPPH自由基及超氧陰離子自由基清除力,表現出良好的抗氧化性[8-9]。

因此本文以高脂飼料致肥胖大鼠動物模型為研究對象,以上述四種原料組成的產品復方(簡稱為殼聚糖復方,ZF)在符合日常服用劑量要求下對肥胖大鼠血脂及抗氧化等指標的影響,進而探討氧化損傷與肥胖的關系,也為殼聚糖復方減肥產品的開發提供新的思路。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

SPF級健康雄性SD大鼠 體重160～200 g,斯貝福(北京)生物技術有限公司[許可證編號SCXK(京)2016-0002];殼聚糖復方(殼聚糖、白蕓豆提取物、葡萄籽提取物、富硒酵母) 北京采瑞醫藥科技研究院有限公司;奧利司他膠囊 重慶植恩藥業有限公司;普通飼料、高脂飼料(基礎飼料80%,豬油10%,蛋黃粉10%) 北京科澳協力飼料有限公司;甘油三酯(Triglyceride,TG)試劑盒、總膽固醇(Total Cholesterol,TC)試劑盒、高密度脂蛋白(High Density Lipoprotein Cholesterol,HDL-C)試劑盒、低密度脂蛋白(Low Density Lipoprotein Cholesterol,LDL-C)試劑盒 長春匯力生物技術有限公司;瘦素試劑盒、脂聯素試劑盒 杭州優爾生物科技有限公司;超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)試劑盒、丙二醛(Malondialdehyde,MDA)試劑盒、谷胱甘肽過氧化酶(GSH-Px)試劑盒、谷丙轉氨酶(Alanine aminotransferase,ALT)試劑盒、谷草轉氨酶(Glutamic oxaloacetylase,AST)試劑盒 南京建成生物工程研究所。

紫外分光光度計 上海現科儀器有限公司;臺式離心機 上海安亭科學儀器廠;全自動放免技術儀 西安核儀器廠;A6半自動生化儀 北京松上技術有限公司;電子天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 模型建立 100只雄性SD大鼠飼養于SPF級動物房,實驗過程中大鼠自由進食和飲水,室溫(22±2) ℃,相對濕度為60%～70%,燈照周期為12 h,7:00～19:00燈照,19:00～7:00黑暗,適應期喂養7 d后隨機分成2組,12只大鼠給予普通飼料作為空白組,88只大鼠給予高脂飼料制備肥胖動物模型,2周后,根據文獻[10]方法以體重超過空白組大鼠體重的10%作為納入標準,造模成功60只,成功率為68.2%。

1.2.2 分組及給藥 將造模成功的60只大鼠隨機分為5組,即模型組、奧利司他組(48 mg/kg)、ZF高、中、低劑量組,每組12只,一籠6只。根據殼聚糖復方組方用量人(60 kg)日用量為2.435 g(殼聚糖1 g、白蕓豆提取物1.2 g、葡萄籽提取物0.2 g、富硒酵母0.035 g),設置本實驗ZF高劑量組(0.812 g/kg)、ZF中劑量組(0.406 g/kg)、ZF低劑量(0.203 g/kg)。每天上午灌胃給予各組大鼠相應藥物,空白組給與生理鹽水,灌胃劑量為2 mL/100 g,空白組給與普通飼料,其余各組大鼠給與高脂飼料,并根據體重變化調整灌胃量,連續給藥6周。

1.2.3 檢測指標

1.2.3.1 體重及Lee’s指數測定 觀察大鼠的毛色、進食量、飲水量、二便及精神狀況,每周測1次體重。末次給藥24 h后,用1%的戊巴比妥鈉溶液進行麻醉,測麻醉后各組大鼠的體長和體重,計算Lee’s指數,計算公式如下:

式(1)

式中:M表示體重,g;L表示體長,cm。

1.2.3.2 血脂及肝功相關指標檢測 將麻醉后的大鼠腹主動脈取血,分離血清,按照試劑盒方法檢測血清TG、TC、HDL-C、LDL-C含量及ALT、AST活性。

1.2.3.3 肝臟指數及脂體比測定 大鼠處死后,分離肝臟及腎臟和睪周脂肪并稱重,計算肝體比和脂體比,計算公式如下:

式(2)

式(3)

式中:M表示體重,M1表示肝臟濕重,M2表示腎臟和睪丸周圍脂肪濕重,單位為均g。

1.2.3.4 抗氧化相關指標測定 取其肝臟1 g,用生理鹽水沖洗干凈,濾紙吸干,研磨,離心,取其上清液,按照試劑盒說明書檢測SOD、GSH-Px的活性及MDA含量。

1.3 數據處理

2 結果與分析

2.1 殼聚糖復方對肥胖大鼠體重、Lee’s指數、肝體比及脂體比的影響

體重與脂肪系數能直接反應出肥胖程度,從表1可知,與空白組相比,模型大鼠的起始體重、Lee’s指數、肝體比顯著升高(P<0.05),終末體重和脂體比均極顯著升高(P<0.01),與長期高脂飲食易導致肥胖發生的認知一致[11];與模型組相比,奧利司他組大鼠的終末體重極顯著降低(P<0.01),Lee’s指數、肝體比、脂體比均顯著降低(P<0.05),ZF中、高劑量大鼠的終末體重、Lee’s指數、肝體比、脂體比均顯著降低(P<0.05),其中高劑量組的Lee’s指數和脂體比極顯著降低(P<0.01),表明殼聚糖復方能降低高脂飲食引起體重增加,減少機體內脂肪的積累。

表1 殼聚糖復方對肥胖大鼠體重、Lee’s指數、肝體比及脂體比的影響Table 1 Effects of chitosan compounds on the weight,Lee’s index,liver index and fat index of fat rats

2.2 殼聚糖復方對肥胖大鼠血脂水平的影響

脂代謝紊亂是肥胖患者的生化指標異常改變之一,長期攝入高動物脂肪、高碳水化合物飲食促進機體內TG、TC的合成,LDH-C是運轉內源性膽固醇的主要形式,含量增高時易引起外周膽固醇水平增加,導致動脈粥樣硬化等心血管疾病的發生,HDL-C作用則相反,能反向運轉組織中的膽固醇到肝臟進行分解,具有保護血管內膜的作用[12]。如表2所示,與空白組相比,模型大鼠的血清TG和LDL-C水平極顯著升高(P<0.01),TC顯著升高(P<0.05),HDL-C顯著降低(P<0.05),符合肥胖癥的血脂變化趨勢,表明造模成功。與模型組相比,奧利司他組大鼠血清TC和LDL-C水平極顯著降低(P<0.01),TG水平顯著降低(P<0.05),HDL-C有升高趨勢(P>0.05),ZF中、高劑量大鼠的血清TG和TC水平顯著降低(P<0.05),LDL-C水平極顯著降低(P<0.01),HDL-C有升高趨勢(P>0.05),表明殼聚糖復方能抑制高脂飲食引起的血脂升高,具有調節血脂代謝紊亂的作用,可能與殼聚糖調節肝脂酶和脂蛋白酶活性[13]和白蕓豆皂苷類物質能加快機體內脂肪的代謝[6],從而降低機體血脂水平有關。

表2 殼聚糖復方對肥胖大鼠血清TG、TC、HDL-C及LDL-C含量的影響Table 2 Effects of chitosan compounds on the level of TG,TC,HDL-C and LDL-C in serum of fat rats

2.3 殼聚糖復方對肥胖大鼠血清瘦素和脂聯素含量的影響

瘦素是一種由脂肪細胞產生的蛋白類激素,能通過中樞神經系統控制機體食欲,從而減少飲食攝入量,并能抑制脂肪前提細胞的活力和減少脂質的儲存來減慢脂肪細胞發育,調節脂肪細胞代謝功能,促進機體的能量消耗[14-15],脂聯素是成熟脂肪細胞分泌的一種特異性蛋白,能通過促進骨骼肌細胞的脂肪酸氧化和抑制糖異生而減少糖原的合成,從而增強胰島素的敏感性,在機體的脂質代謝和血糖水平調控方面發揮重要的調節作用[16]。由表3可知,與空白組相比,模型大鼠的血清瘦素極顯著升高(P<0.01),脂聯素極顯著降低(P<0.01),與模型組相比,奧利司他組大鼠的血清瘦素極顯著降低(P<0.01),脂聯素極顯著升高(P<0.01),ZF高劑量組大鼠的血清瘦素含量極顯著降低(P<0.01),脂聯素極顯著升高(P<0.01),ZF中劑量組大鼠的血清瘦素顯著降低(P<0.05),脂聯素顯著升高(P<0.05),表明殼聚糖復方能降低肥胖大鼠血清瘦素水平,提高脂聯素水平,能調節肥胖癥的代謝紊亂,可能與殼聚糖其衍生物通過調節瘦素含量進而降低脂肪含量,以達到減肥作用有關[17-18],其具體的作用機制尚需進一步研究。

表3 殼聚糖復方對肥胖大鼠血清血清瘦素、脂聯素的影響Table 3 Effects of chitosan compounds on the levels of leptin and adiponectin in serum of fat rats

2.4 殼聚糖復方對肥胖大鼠肝臟SOD、MDA、GSH-Px及血清ALT、AST的影響

肝臟是機體最大的消化腺,高脂飲食導致機體脂代謝紊亂,脂肪細胞及組織釋放大量炎性因子,自由基及活性氧大量釋放,引起脂質過氧化反應,對肝臟的脂代謝功能產生不利影響,反而加重脂代謝紊亂狀態。由表4可知,與空白組相比,肥胖大鼠肝臟中SOD和GSH-Px活力極顯著降低(P<0.01),MDA含量顯著升高(P<0.05),血清ALT、AST活力顯著升高(P<0.05),說明肥胖狀態下機體的抗氧化能力及肝臟功能受損;與模型組相比,奧利司他組大鼠的肝臟SOD活力極顯著升高(P<0.01),GSH-Px酶活力顯著升高(P<0.05),MDA含量極顯著降低(P<0.01),ALT、AST活力極顯著降低(P<0.01),ZF高劑量組大鼠的SOD活力極顯著升高(P<0.01),MDA含量極顯著降低(P<0.01),GSH-Px酶活力顯著升高(P<0.05),血清ALT活力極顯著降低(P<0.01),AST活力顯著降低(P<0.05),ZF中劑量組大鼠的SOD活力顯著升高(P<0.05),MDA含量顯著降低(P<0.05),ALT、AST活力顯著降低(P<0.05),表明殼聚糖復方能提高肥胖大鼠的抗氧化能力,減少氧化損傷引起的肝臟功能降低,可能與富硒酵母中硒蛋白[19]、葡萄籽提取物的原花青素[20-21]、殼聚糖[18]等成分的清除自由基以降低組織的氧化損傷有關。

表4 殼聚糖復方對肥胖大鼠肝臟中SOD、MDA、GSH-Px及血清ALT、AST酶活力及的影響Table 4 Effects of Chitosan compounds on liver SOD,MDA,GSH-Px and serum ALT,AST activity of fat rats

3 討論與結論

目前研究發現肥胖的發病機制與飲食因素、神經系統[22]、消化系統[23]、腸道菌群[24]、遺傳因素[25]、環境因素等均有關系,其中飲食方式和膳食結構是肥胖形成的直接因素,因此控制飲食也是抑制肥胖形成的重要措施。

在對肥胖形成機制認識的基礎上,本實驗以殼聚糖、白蕓豆提取物、葡萄籽提取物和富硒酵母組方,研究其對高脂飼料喂養的肥胖大鼠的減肥作用,并探討肥胖與氧化損傷的關聯性,實驗結果表明,殼聚糖復方能降低肥胖大鼠終末體重、Lee’s指數、肝體比和脂體比,降低高脂飼料致肥胖大鼠血清瘦素水平,提高脂聯素水平,增加機體脂肪代謝,降低血清TG、TC和LDH-C水平,提高HDL-C水平,與殼聚糖、白蕓豆提取物在減肥作用的研究相一致[6,18];在氧化應激方面,殼聚糖復方能提高大鼠的SOD、GSH-Px活性,降低MDA水平,降低血清ALT、AST活性,能顯著改善脂代謝紊亂引起的氧化損傷及肝臟功能的恢復,與葡萄籽提取物和富硒酵母在抗氧化損傷方面的研究相一致[19-21]。

綜上所述,以殼聚糖、白蕓豆提取物、葡萄籽提取物及富硒酵母為原料的復方具有一定的減肥作用,其作用機制可能與調節機體脂肪代謝相關激素水平,加快機體的脂質代謝,減少氧化損傷等有關,具有產品開發的價值,對于肥胖的控制及減肥作用具有重要的現實意義,但其具體的作用機制尚需進一步研究。