苦瓜冻干超微粉对代谢综合征的干预作用研究

随着人类文明的进步和生活方式的改变,以肥胖和2型糖尿病为代表的代谢综合征已成为影响人类健康最主要的非传染性慢性疾病之一。目前改善代谢综合征的化学合成药物均有一定的副作用,因此筛选安全、有效的干预代谢综合征的天然产物具有重要意义。苦瓜(Momordica charantia L.)富含多种生物活性成分,是一种药食同源食品,长期以来被用于减肥降脂和辅助治疗糖尿病。苦瓜含有的多种活性成分均有调脂降糖的功效,可探索通过物理手段来制备苦瓜全粉,更好地发挥其生物活性。 本论文以苦瓜为原料,采用真空冷冻干燥和超微粉碎技术制备苦瓜冻干超微粉,通过脂肪细胞模型、营养型肥胖大鼠模型和2型糖尿病大鼠模型研究苦瓜冻干超微粉对代谢综合征的干预作用及可能的机制。主要研究内容及结果如下： 1.研究了冷冻干燥和超微粉碎对苦瓜主要成分溶出量的影响。结果表明： (1)超微粉碎能改变苦瓜粉的主要成分溶出量,其90%的粉体粒度≤25μm,形态均一,水分含量为2.66%,水分活度为0.37；其可溶性蛋白(2.99mg/g)、可溶性多糖(13.07mg/g)、总酚(10.03mg/g)、总黄酮(5.27mg/g)和总皂苷(2.74%)的溶出量均显著高于苦瓜烘干普粉。 (2)苦瓜冻干超微粉中多酚类化合物主要为儿茶素(95.36μg/g)和没食子酸(87.15μg/g),黄酮类化合物主要为芦丁(7.00μg/g),游离氨基酸主要为组氨酸(0.13%)和精氨酸(0.11%)。 2.采用3T3-L1前脂肪细胞模型分析苦瓜冻干超微粉对脂肪细胞分化的干预作用。结果表明：苦瓜冻干超微粉水提物能显著降低3T3-L1前脂肪细胞的活力,其半数抑制浓度为5.45±0.04mg/mL;还能抑制细胞内脂肪的积累,其效果优于二甲双胍,说明苦瓜冻干超微粉能抑制3T3-L1前脂肪细胞分化为脂肪细胞。 3.采用营养型肥胖大鼠模型分析苦瓜冻干超微粉对胰岛素抵抗的干预作用。结果表明： (1)苦瓜冻干超微粉能显著降低营养型肥胖大鼠的体重、Lee's指数和体脂肪含量,同时还能降低其空腹血糖和血清胰岛素水平、提高糖耐量、增加肝糖原和肌糖原含量,说明苦瓜冻干超微粉可以减缓肥胖大鼠体重的增加、改善糖代谢紊乱和胰岛素抵抗症状。 (2)苦瓜冻干超微粉能显著降低肥胖大鼠血清总甘油三酯(TG)和总胆固醇(CHOL)含量,增加肝脏脂蛋白脂酶和肝脂酶活性,降低血清中谷草转氨酶(AST)、酸性磷酸酶(ACP)和碱性磷酸酶(ALP)的含量,同时还能抑制肥胖大鼠肝脏脂肪化,说明苦瓜冻干超微粉可以改善肥胖大鼠脂代谢紊乱,保护肝脏,干预脂肪肝的形成。 (3)苦瓜冻干超微粉可通过增强机体的抗氧化能力、上调肥胖大鼠骨骼肌磷脂酰肌醇3激酶(P13K)和腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)蛋白表达水平,最终改善胰岛素抵抗症状、调节糖脂代谢。 (4)苦瓜冻干超微粉与吡格列酮对肥胖大鼠胰岛素抵抗的干预作用具有异同点。苦瓜冻干超微粉和吡格列酮均能缓解肥胖大鼠胰岛素抵抗症状,且能上调P13K和AMPK的表达水平；但吡格列酮对体重和肝脏脂变无显著作用,而苦瓜冻干超微粉可显著减缓体重的增加、抑制肝脏脂变。 4.采用饲喂高脂饲料加注射低剂量链脲佐菌素建立2型糖尿病大鼠模型,分析苦瓜冻干超微粉对糖脂代谢紊乱的调节作用。结果表明： (1)苦瓜冻干超微粉能改善2型糖尿病大鼠消瘦、多饮多食的症状,且能显著降低2型糖尿病大鼠空腹血糖、血清胰岛素和TG含量,增加血清高密度脂蛋白含量,说明苦瓜冻干超微粉可调节2型糖尿病大鼠糖代谢和脂代谢紊乱。 (2)苦瓜冻干超微粉可恢复2型糖尿病大鼠肝脏系数、肾脏系数及胃脏系数,降低血清中谷丙转氨酶(ALT)、AST、ACP和尿素氮的含量,增强肝脏超氧化物歧化酶(SOD)活力,修复受损胰岛组织,增加胰岛β细胞数量,说明苦瓜冻干超微粉能缓解糖尿病并发症、保护胰岛组织,其作用机制可能是通过增强机体的抗氧化能力。 (3)苦瓜冻干超微粉可通过激活AMPK的表达、抑制c-Jun氨基末端激酶(JNK)/p38介导的丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路调节2型糖尿病大鼠糖脂代谢紊乱。 (4)苦瓜冻干超微粉和二甲双胍对2型糖尿病大鼠糖脂代谢紊乱均有一定的干预作用,但其作用途径有一定差异。苦瓜冻干超微粉可修复2型糖尿病大鼠受损胰岛组织、抑制p38的表达水平,而二甲双胍对受损胰岛组织和p38的表达水平无显著作用。 5.运用454焦磷酸测序分析苦瓜冻干超微粉对2型糖尿病大鼠肠道菌群的作用,并探讨摄食苦瓜冻干超微粉—肠道微生物变化—千预糖脂代谢紊乱之间的联系。结果表明： (1)2型糖尿病会导致大鼠肠道菌群结构发生改变：与正常组大鼠相比,Firmicutes/Bacteroidetes的比值增加,Ruminococcaceae是优势科,Bacteroides和Ruminococcus是优势属,说明肠道菌群结构可成为监控2型糖尿病进程的指标。 (2)苦瓜冻干超微粉能显著改善2型糖尿病大鼠肠道菌群结构,使得肠道菌群结构与正常大鼠相似,其肠道菌群中Firmicutes/Bacteroidetes的比值显著降低,对肠道健康有益的Lachnospiraceae是其优势科,Bacteroides和Ruminococcus的含量显著降低,肠道菌群可成为苦瓜冻干超微粉干预2型糖尿病的新靶点。 (3)二甲双胍也能改变2型糖尿病大鼠肠道菌群结构,但其肠道菌群结构与正常大鼠和2型糖尿病模型大鼠均有显著差异：Firmicutes和Proteobacteria是其优势门,Helicobacteraceae和unclassified是优势科,Anaeroplasma、Blautia、 Helicobacter和TM7是优势属,说明二甲双胍与苦瓜冻干超微粉对肠道菌群的作用有显著差异。