玉米阿魏酸對高脂血癥大鼠脂代謝和肝損傷的影響

張乃丹，佐兆杭，王 穎,2,3,4, ，孫 維，龐惟俏

（1.黑龍江八一農墾大學食品學院，黑龍江大慶 163319；2.國家雜糧工程技術中心，黑龍江大慶 163319；3.糧食副產物加工與利用教育部工程研究中心，黑龍江大慶 163319；4.黑龍江省農產品加工與質量安全重點實驗室，黑龍江大慶 163319）

近年來，人們開始加強對營養和健康的重視，我國居民的膳食營養狀況隨之也得到部分改善，可總體上膳食結構不合理的狀況卻并未消失。長期高脂飲食會導致機體血脂升高，進而引起體脂異常，導致高脂血癥等一系列糖脂代謝病。高脂血癥又稱脂質代謝紊亂或異常，是引發心血管疾病和動脈粥樣硬化的危險因素之一[1-3]，可由多種遺傳或獲得性疾病引起，其特點是血脂水平升高。但大部分情況下，高脂血癥只能靠藥物來緩解。目前，高血脂患者多以口服西藥為主，目前他汀類藥物的產品，可以說是所有西藥制劑中目前應用最廣泛有效的低脂藥物[4]，但其存在著耐受性差、毒副作用高等局限性[5]。因此，在高脂血癥及有關疾病的防治方面，目前主要偏向于挖掘天然的活性成分，為以后有可能代替藥物做基礎研究鋪墊，特別是其中表現出廣泛藥理特性的酚類物質[6]。

玉米是我國重要的糧食作物，玉米皮為玉米的加工副產物，主要用作低價飼料[7-8]。玉米皮中有大量的酚酸類物質，其中阿魏酸含量最高，阿魏酸具有很高的藥用價值，目前已知阿魏酸及其衍生物具有抗動脈粥樣硬化、防治心血管疾病的功效[9-10]，同時還具有抗血栓[11]、抗菌消炎[12]、抗氧化[13]、抗突變和抗癌等作用[14]。因此，其在食品加工業、農業、醫學、化妝品領域的研究和應用日益廣泛[15-17]。有研究發現阿魏酸也具有一定的降血脂作用，但目前對高脂血癥的改善功效尚不明確。因此，本實驗以玉米皮中的阿魏酸為實驗對象，通過建立高脂血癥大鼠模型，觀察玉米阿魏酸對其肝臟功能、血脂代謝的影響，提升了玉米皮的附加值，為玉米阿魏酸的保健功效提供理論依據和數據支持，為高脂血癥人群提供新的飲食指導，以及未來在功能性食品中的應用提供了參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

雄性Wistar 大鼠 遼寧長生生物技術股份有限公司，許可證號：SCXK（遼）2020-0001；玉米阿魏酸（純度＞95%） 成都曼斯特生物科技有限公司；辛伐他汀片 哈藥集團三精明水藥業有限公司；普通飼料、高脂飼料（高脂飼料配方：普通飼料中加20.0%蔗糖、15%豬油、1.2%膽固醇、0.2%膽酸鈉） 北京博泰宏達生物技術有限公司；異氟烷 百特醫療用品貿易有限公司；低密度脂蛋白膽固醇（low-density lipoprotein cholesterol，LDL-C）試劑盒、高密度脂蛋白膽固醇（high-density lipoprotein cholesterol，HDLC）試劑盒、總膽固醇（total cholesterol，TC）試劑盒、甘油三酯（triglyceride，TG）試劑盒、谷丙轉氨酶（alanine aminotransferase，ALT）試劑盒、谷草轉氨酶（aspartate aminotransferase，AST）試劑盒、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）試劑盒、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GPH-Px）試劑盒、丙二醛（malondialdehyde，MDA）試劑盒和過氧化氫酶（catalase，CAT）試劑盒 南京建成生物工程研究所。

KDC-2046 低速冷凍離心機 安徽中科中佳科學儀器有限公司；顯微鏡 明美光電公司；EGll50H包埋機、RM2245 切片機 德國徠卡公司；DK-8D 型水浴鍋 山東千司科學儀器；全波長酶標儀 美國伯騰儀器有限公司；AL104 型電子天平 上海梅特勒-托利多儀器。

1.2 實驗方法

1.2.1 模型建立、分組及給藥 48 只SPF 級雄性Wistar 大鼠，在相對濕度50%±10%，環境溫度23±2 ℃下飼養，本試驗遵循黑龍江八一農墾大學動物科學學院動物倫理委員會原則，定期清洗消毒籠具并更換墊料，大鼠自由進食和飲水，每周對大鼠體質量進行稱量。Wistar 大鼠自適應飼養一周后，隨機選擇8 只作為正常組（CON），其余大鼠以高脂飼料飼喂，飼喂量與CON 組相同，喂養4 周后，測定大鼠TC、TG、HDL-C 和LDL-C 含量，若試劑盒結果顯示喂養高脂飼料組與CON 組相比血清HDL-C 含量顯著下降（P＜0.05），LDL-C、TG、TC 含量相比CON組顯著升高（P＜0.05），則表明建模成功。

建模完成之后，將高脂血癥大鼠隨機分成5 組（每組8 只），組名為玉米阿魏酸高（FA-H）、中（FAM）、低（FA-L）劑量組，陽性對照組（SV）和模型組（MOD）。MOD 和CON 組生理鹽水灌胃；SV 組辛伐他汀片（10 mg/kg）灌胃；FA-H（10 mg/kg）、FA-M（20 mg/kg）、FA-L（40 mg/kg）劑量組玉米阿魏酸灌胃（根據先前研究方法選擇[17]），每天定時對各組大鼠進行灌胃，灌胃劑量均為2 mL/只。持續給藥42 d后，大鼠12 h 禁食，使用吸入異氟烷的方式麻醉，取血解剖，進行后續實驗。

1.2.2 血清生化及抗氧化指標測定 大鼠解剖后，從腹主動脈進行血液采集后靜置30 min 以上，離心（4℃，4000 r/min，10 min），提取的血清通過SOD、GSH-Px、AST、MDA、LDL-C、TC、CAT、ALT、HDL-C 和TG 試劑盒測定其含量，嚴格按試劑盒說明書操作。

1.2.3 肝臟指數及肝臟組織病理變化 參考張明等[18]實驗步驟，解剖肝臟用生理鹽水沖洗后，稱重，計算肝臟指數[19]。肝臟指數公式如下：

取右小葉，10%甲醛固定液中固定48 h，乙醇脫水，二甲苯透明，石蠟包埋、切片后，蘇木精-伊紅染色，光學顯微鏡下觀察病理學形態。

1.3 數據處理

采用SPSS 21.0 軟件進行統計和分析，以平均值±標準差方式對試驗數據進行表達。采用Excel 2021 軟件進行數據統計分析和圖形繪制。

2 結果與分析

2.1 高脂血癥模型建立

血脂是血漿中TC、TG 及類脂的總稱，長期的高脂飲食會引起TC、TG、HDL-C 和LDL-C 含量發生改變，并會引起高脂血癥的發生[20-21]。由表1 可以看出，喂食高脂飼料的大鼠TG、LDL-C、TC 較CON組極顯著升高（P＜0.01），而HDL-C 則較CON 組極顯著降低（P＜0.01）。表明高脂飲食引起了大鼠的脂肪代謝異常，成功建立大鼠高血脂模型。

表1 Wistar 大鼠第5 周的血脂水平Table 1 Blood lipid level of Wistar rats at the 5th week

2.2 玉米阿魏酸對高脂血癥大鼠體重和肝臟指數的影響

長期喂食高脂膳食會導致大鼠體重超過標準值，并會影響肝臟代謝[22-23]。整個實驗周期由圖1中可以看出，1～5 周時CON 組的體重均顯著低于其他劑量組（P＜0.05），且各組的生長狀況良好，體重均穩定增長。在完成分組進行給藥后，在表2 中可以看出，MOD 組大鼠體重增長率可達到0.85%±0.21%，與之相比SV 組、FA-M 組的體重增長率顯著性降低（P＜0.05）；FA-H 組體重增長率為0.62%±0.12%，降低了0.23%，極顯著性降低（P＜0.01）。MOD 組的肝臟指數為2.71%±0.24%，極顯著高于CON 組（P＜0.01），經過玉米阿魏酸影響后的大鼠肝臟指數與MOD 組的相比均表現出極顯著降低（P＜0.01），最高降低0.14%。由此表明一定濃度的玉米阿魏酸能夠顯著地降低高脂血癥大鼠體重和肝臟質量，并能有效地抑制高脂大鼠的肝臟指數增加。

圖1 玉米阿魏酸對大鼠體重的影響Fig.1 Effect of corn ferulic acid on body weight of rats

表2 Wistar 大鼠第5 周的體重增長率和肝臟指數Table 2 Weight gain rate and liver index of Wistar rats at the 5th week

2.3 玉米阿魏酸對高脂血癥大鼠血脂代謝的影響

循環水平的TC、TG 和LDL-C 升高，HDL-C 降低，是高脂血癥的特征之一[24-25]。TC 具有疏水性，可與高、低密度脂蛋白（HDL、LDL）結合成為HDLC 和LDL-C。其中HDL-C 可以將TC 輸送至肝臟進行代謝；LDL-C 可以作為載體，將TC 與受體結合轉運到各個組織[26]。TG 和TC 的含量越高，機體的脂肪酸含量也就越高[27]。從圖2 中可以看出，與CON 組相比，MOD 組TC、TG、LDL-C 極顯著升高（P＜0.01），HDL-C 極顯著降低（P＜0.01），說明MOD組大鼠的高脂血癥特征明顯。與MOD 組相比，隨著玉米阿魏酸劑量的不斷增加，TC、LDL-C 和TG含量均有所降低，FA-H 組效果最好，TC 降低25.45%、TG 降低52%、LDL-C 降低48.28%，均具有極顯著性差異（P＜0.01）。而FA-M 組和FA-H 組HDL-C的含量分別增加48.65%、56.76%，均具有顯著性差異（P＜0.05）。與潘奕鷗等[28]在阿魏酸對脂肪沉積的ob/ob 小鼠血脂水平，TC、TG、LDL-C 和HDL-C含量影響變化的趨勢研究結果相似。可能是由于玉米阿魏酸加快了HDL-C 的轉運，進而加快膽固醇排出，并抑制脂肪酸與甘油的結合。表明玉米阿魏酸能夠降低高脂血癥大鼠的血脂，促進機體代謝。

圖2 玉米阿魏酸對大鼠血脂代謝的影響Fig.2 Effect of corn ferulic acid on blood lipids in rats

2.4 玉米阿魏酸對高脂血癥大鼠血清中ALT、AST的影響

肝臟是進行膽固醇、脂肪等脂類物質分解的主要器官[29]。AST 和ALT 的指標可以反映肝功損傷和恢復情況[30-31]。肝損傷時，細胞中的AST 和ALT會進入血液，導致其大量聚集在血清中[32]。從圖3中可以看出，MOD 組的 ALT 和 AST 與 CON 組相比含量極顯著升高（P＜0.01），表明高脂血癥大鼠的肝臟已受到損傷。與MOD 組相比，玉米阿魏酸處理組ALT 和AST 含量均呈現降低趨勢，其中FA-H 組效果最好，ALT 含量下降29.81%（P＜0.01）、AST 含量下降16.63%（P＜0.01），結果與徐詩雨等[33]使用阿魏酸對急性肝損傷小鼠的ALT、AST 含量影響變化的趨勢研究結果相似。說明一定劑量的玉米阿魏酸可以降低高脂血癥大鼠的ALT、AST 活性，對高脂血癥大鼠的肝損傷具有一定程度的修復。

圖3 玉米阿魏酸對大鼠血清中ALT、AST 的影響Fig.3 Effect of corn ferulic acid on serum ALT and AST in rats

2.5 玉米阿魏酸對高脂血癥大鼠血清抗氧化指標的影響

肝臟轉運膽固醇受到阻礙會導致自由基增加，進而破壞抗氧化系統，造成氧化損傷[34]。SOD 是重要的自由基清除酶，在高脂血癥大鼠的實驗中，若SOD 活性降低，則其自由基清除能力也會相應地有所削減[35]。MDA 可以反映人體脂質過氧化的程度[36]。GSH-Px 和CAT 能使過氧化氫產生較高的羥基自由基，從而產生一種無毒性的產物[37]。由圖4 可以看出，MOD 組MDA 極顯著高于CON 組（P＜0.01），而SOD、CAT 和GSH-Px 極顯著降低（P＜0.01），可以說明高脂血癥大鼠的過氧化水平升高，自由基清除能力下降，氧化-抗氧化狀態不平衡。與MOD 組相比，經過玉米阿魏酸處理后的大鼠SOD、GSH-Px、CAT、MDA 結果FA-H 組效果最好，SOD 水平增加了123.54%，GSH-Px 增加了153.89%，CAT 增加了209.9%，MDA 降低了51.95%，均有極顯著的改善（P＜0.01）。試驗結果與唐禎等[38]用阿魏酸結構改造的新化合物對大鼠高脂血癥的SOD、MDA、CAT 含量的影響變化趨勢相似。表明玉米阿魏酸可增強高脂血癥大鼠的抗氧化活性，并對脂質代謝異常具有良好的調節作用。

圖4 玉米阿魏酸對大鼠血清抗氧化指標的影響Fig.4 Effect of corn ferulic acid on serum antioxidant indexes in rats

2.6 玉米阿魏酸對高脂血癥大鼠肝臟組織結構的影響

觀察肝臟的組織切片，可以更直觀地發現組織結構的變化。由圖5 可以看出，CON 組細胞整體組織形態完整，排列整齊，無明顯分界，大小均勻，細胞質豐富；與CON 組相比MOD 組細胞排列紊亂，細胞質間脂滴液泡大小不同，組織結構發生改變；與MOD 組相比玉米阿魏酸不同劑量組雖脂滴液泡形態各異，但細胞排列較整齊，細胞間隙小。隨著玉米阿魏酸劑量的增加，脂滴空泡逐漸減少，細胞輪廓逐漸相對清晰，肝臟組織結構有明顯的改善，其中FAH 組改善效果最明顯。表明玉米阿魏酸對高脂血癥大鼠的肝臟結構具有一定的修復、改善作用。

圖5 大鼠肝組織形態變化（100×）Fig.5 Morphological changes of rat liver tissue（100×）

3 結論

通過玉米阿魏酸對高脂膳食誘導的高脂血癥大鼠體重、肝臟指數、脂質代謝、肝損傷、抗氧化指標及肝臟組織結構的影響發現。玉米阿魏酸可以使高脂血癥大鼠體重增長率降低0.23%，肝臟指數降低0.14%，表明一定劑量的玉米阿魏酸可以減輕高脂血癥大鼠的體重和肝臟指數；玉米阿魏酸還可以使高脂血癥大鼠的TC 降低25.45%、TG 降低52%、LDL-C降低48.28%、ALT 降低29.81%、AST 降低16.63%和MDA 降低51.95%，HDL-C 增加56.76%、SOD 增加123.54%、GSH-Px 增加153.89%、CAT 增加209.9%，表明一定劑量的玉米阿魏酸可以改善血脂代謝、肝損傷、增強抗氧化能力，改善高血脂癥；在高脂血癥大鼠的肝臟切片中可以明顯看出，隨著玉米阿魏酸含量的增加，切片中脂滴空泡減少、細胞輪廓清晰，表明玉米阿魏酸可以改善高血脂癥大鼠的肝脂肪變形情況。

綜上所述，玉米阿魏酸對高脂飲食誘導的高脂血癥具有輔助治療作用，并對肝臟具有良好的保護作用。本研究提高了玉米皮的附加值，為玉米阿魏酸的保健功效提供理論依據和數據支持，以及未來在功能性食品中的應用提供了參考。然而本文主要集中在玉米阿魏酸對高脂血癥大鼠血液指標的影響進行探討，但沒有進一步深究玉米阿魏酸對高脂血癥大鼠的血清代謝組學和腸道菌群的影響情況，這也是本課題組下一步的研究方向。