燕麦米对肥胖小鼠减肥降脂作用的研究

许 阳 胡新中，2 张 恒 李 璐 陈秋桂 任长忠

(西北农林科技大学食品科学与工程学院1，杨凌 712100)

(陕西师范大学食品工程与营养科学学院2，西安 710062)

(西麦生物技术开发有限公司3，桂林 541004)

(吉林省白城市农业科学院4，白城 137000)

近年来肥胖症的发病率不断升高，治疗费用高，但最终治疗效果不尽理想，这个公共卫生难题的存在由来已久，并严重困扰着世界范围内的很多国家［1］。2005年，世界卫生组织(WHO)发表声明:无论在发达还是发展中国家，肥胖都是全世界范围内危害公共健康的主要疾病。大量研究证实脂肪细胞是机体内部的能量储备器官，兼具类似内分泌器官的功能，当脂肪组织较多时，对很多疾病的发生和发展都起着重要的作用［2－4］。因此，开发具有高效减肥功能，且能够长期食用的食品对解决人类肥胖问题具有深远的意义。

1963年以来，很多研究都证明了燕麦中β－葡聚糖具有降低胆固醇、调节血糖和提高胰岛素敏感性、调节肝脂肪组织代谢的生理功能［5－8］。1997年，美国食品和药品管理局(FDA)声明［9］:燕麦中含有丰富的可溶性膳食纤维——β－葡聚糖，具有调节人体胆固醇功能。Rytter等［10］以燕麦为基料做汤，食用23周后受试人群体重减小了6 kg，血糖和胰岛素也得到不同程度的降低。在国内，孟昭光等［11］以高脂血症大鼠为对象，发现饲喂燕麦粉高脂饲料10 d后，燕麦能够像安妥明那样显著降低高脂血症大鼠的血清胆固醇(TC)、血清β－脂蛋白(β－LP)和血清三酰甘油(TG)，且上述3者均下降30%左右。袁尔东等［12］研究发现，燕麦膳食纤维饲喂高脂模型小鼠4周后，具有非常良好的降低血清总胆固醇(TC)和三酰甘油(TG)的作用。同时，燕麦膳食纤维降低低密度胆固醇的作用也与多功能大豆纤维、纤维素和小麦纤维组间存在非常显著的差异。

燕麦米是除了燕麦片外的新型燕麦食品，是指经过打磨、灭酶后能与大米同熟且与大米消费方式类似的燕麦产品。燕麦米含有丰富的蛋白质、脂肪等营养物质，且8种人体必需氨基酸齐全，配比合理，接近于FAO/WHO推荐的营养模式，特别是赖氨酸含量很高。添加25%～35%燕麦米的混配米，其氨基酸模式评分高，营养价值优，口感好［13］。

单纯性肥胖仅由能量摄入大于能量消耗导致，并没有明确的原发疾病。本研究采用高脂饲料建立与人类肥胖最相似的单纯性肥胖模型，通过饲喂不同添加量的燕麦米，测定小鼠体重、血糖血脂、胰岛素、肝脏脂肪代谢等的变化，评价燕麦米的减肥降脂作用，旨在探索燕麦米对肥胖人群减肥降脂的作用，评价以裸燕麦为原料的中式燕麦食品对降低心血管疾病风险的意义，进而为燕麦产品开发和标准制定提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 试验动物

昆明种二级雄性小鼠50只［许可证号:SCXK(军)2007－007］，由第四军医大学实验动物中心提供，6～8 周龄，体重18～22 g。

1.1.2 燕麦米

吉林白城农科院培育的白燕2号燕麦品种，经过精选，碾米机打磨，常压蒸汽处理，红外灭酶(热源温度500℃)处理30 s，保温2 h后降至室温，粉碎后制粉备用［13］。

1.1.3 主要试剂

游离脂肪酸、胰岛素、肝脏三酰甘油酶联免疫试剂盒:石家庄博海生物工程开发有限公司;甲醛、二甲苯、生理盐水、酒精、苏木精、伊红、中性树脂均为分析纯。

1.1.4 主要仪器

HR－15氧弹式热量计:长沙长兴高教仪器有限公司;680酶标仪:BioRad公司;RM2235石蜡切片机:德国徕卡公司;Motic BA400光学显微镜:日本奥林巴斯显微镜公司。

1.2 试验方法

1.2.1 试验动物分组与饲喂

动物房室内温度(22±2)℃、湿度(55±5)%，50只昆明小鼠自由采食和饮水，适应性喂养普通饲料1周。之后按体重随机分为5组，每组10只。分别为普通饲料组(简称普通组);高脂饲料组(高脂组);低剂量燕麦米饲料组(简称低燕麦米组);中剂量燕麦米饲料组(简称中燕麦米组);高剂量燕麦米饲料组(简称高燕麦米组)。饲料配方与能量见表1。

除普通组外，将其余4组建立肥胖模型。根据下面公式计算肥胖度［14］:

肥胖度=(试验组实际体重－普通组平均体重)/普通组平均体重×100%

试验组包括:高脂组、低燕麦米组、中燕麦米组、高燕麦米组。当肥胖度大于20%时为肥胖，同时认为成功地建立了肥胖模型。饲喂28 d后，剔除建模不成功的小鼠，对高脂组、低燕麦米组、中燕麦米组、高燕麦米组分别饲喂相应的饲料，自由采食和饮水，于40 d后禁食12 h，处死后取血液、肝脏和脂肪组织测定相应指标(图1)。

表1 动物饲料的配方和能量

图1 动物试验及采样流程图

1.2.2 小鼠常规测定

各组小鼠均自由采食和饮水，试验期为68 d。

对各组小鼠的体重、饮水量、摄食量、排泄量进行动态监测，每5 d测定1次。

1.2.3 Lee's指数测定

记录小鼠处死前体重，测定小鼠解剖前鼻尖到肛门的长度，按照公式计算 Lee's指数［15］:Lee's指数 =［体重(g)×103/体长(cm)］1/3。

1.2.4 血液生化指标测定

待小鼠饲喂试验结束后，禁食24 h，摘眼球采血。

血液在37℃水浴锅中静置30 min后，3 000 r/min 离心15 min，分离血清［16－17］，空腹血糖(FPG)和血清总胆固醇(TC)、三酰甘油(TG)、低密度脂蛋白(LDLC)、高密度脂蛋白(HDLC)送杨凌示范区医院生化检验科测定。

血清游离脂肪酸(FFA)、空腹胰岛素(FINS)采用酶联免疫试剂盒测定。

胰岛素敏感指数(ISI)［18］和胰岛素抵抗指数(IR)［19－20］取两者的自然对数值进行数据分析。

1.2.5 脂肪系数测定

小鼠解剖时，剥出全部右下腹股沟脂肪组织、生殖器周脂肪组织和双肾周脂肪组织，用万分之一天平称湿重;按下式计算脂肪系数FC:

FC=(脂肪质量/小鼠体重)×100%。

1.2.6 肝指数测定

小鼠解剖时，取出全部肝脏组织，生理盐水清洗后称重，并计算肝指数。

肝指数=肝湿重/体重×100%

1.2.7 肝脏三酰甘油测定

将肝组织取出后在－80℃储存，制备10%肝组织匀浆，采用Elisa试剂盒，检测肝匀浆三酰甘油(TG)含量。

1.2.8 肝组织切片制备与HE染色

处死动物后，取肝脏组织，立即浸泡在新鲜配制的4%中性甲醛固定液中固定，将固定好的组织进行流水冲洗、梯度酒精脱水、按标准的组织学步骤进行浸泡，包埋，6 μm 切片，烤干，脱蜡，复水，染色，脱水，封片。之后用显微镜在40、100、400倍下观察、拍照［21－22］。

1.2.9 数据处理

数据均以平均值±标准误差(Mean±SE)表示，用DPS软件进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 燕麦米对小鼠生长指标的影响

如表2所示，燕麦米对小鼠饮食、饮水以及排泄各有不同程度的影响。由于脂肪中能量密度非常高，长期过多食用高脂食物会引起能量摄入明显增加［23］，与普通组相比，高脂组摄食、饮水量均增加，同时排泄也增加(P＜0.05);3个燕麦米组的饮食、饮水、排泄与高脂组相比显著降低(P＜0.05)，而在摄食量和排泄量上无差异，在饮水量上随着燕麦米含量的升高而显著升高(P＜0.05)，可能是由于燕麦米中膳食纤维有很强的缚水作用所致。

普通组小鼠体重呈均匀增加的趋势，高脂组体重增加量较普通组高，燕麦米组体重增加幅度小，从体重增加量显著性分析结果可以看出，高脂组与普通组相比，体重增加量增加不显著(P＞0.05)，这是因为高脂饲料长期饲喂导致小鼠消化系统不良，随着时间的推移，高脂组的排泄量增多，因此在治疗后期，高脂组小鼠体重增量减小。与高脂组相比，燕麦米组体重增加量显著低于高脂组，并随燕麦米含量的增加而显著降低(P＜0.05)，这是由于膳食纤维含量随着燕麦米含量增加而增加，而前者具有减肥的功效。

高脂组的Lee's指数与普通组差异不显著，这主要是由于Lee's指数一般仅适用于谷氨酸钠(MSG)所致新生鼠肥胖模型［24］。但是，除低燕麦米组外，中燕麦米、高燕麦米组均与高脂组之间有显著性差异(P＜0.05);而中、高燕麦米组之间差异不显著(P＞0.05)，这表明在燕麦米的剂量达到20%时，其减肥效果才开始显现，而剂量在此基础上再增加却无明显效果(表2)。

表2 燕麦米对小鼠摄食、饮水、排泄、体重以及Lee's指数的影响

2.2 燕麦米对小鼠血清指标的影响

2.2.1 燕麦米对小鼠血脂的影响

与高脂组相比，低燕麦米组中的三酰甘油显著低于高脂组(P＜0.05)，且与普通组差异不显著(P＞0.05)，高密度脂蛋白显著高于高脂组(P＜0.05)。随着燕麦米加入量的增加，三酰甘油浓度略有升高，但组间差异不显著(P＞0.05)。总胆固醇与低密度脂蛋白含量随着燕麦米加入量的增加而显著降低(P＜0.05)，并且中燕麦米组与普通组之间差异不显著(P＞0.05)，但高燕麦米组与中燕麦米组间差异不显著(P＞0.05)。高密度脂蛋白含量随着燕麦米加入量的升高差异不显著(P＞0.05)(表3)。综上分析，燕麦米加入比例20%时，其减肥效果就开始显现，并优于高燕麦米组。

但是，高脂组的总胆固醇与低密度脂蛋白含量显著低于普通组(P＜0.05)，原因可能是肥胖小鼠对环境刺激较敏感，在处死时体内发生应激反应所致。

表3 燕麦米对小鼠血脂的影响

2.2.2 燕麦米对小鼠血糖、胰岛素等指标的影响

如表4所示，高脂组血糖含量与普通组相比显著升高(P＜0.05)，但与治疗组相比较低，主要是由于禁食对高脂组小鼠血糖的影响高过其他组。治疗组血糖浓度随着燕麦米比例的增加而降低，低燕麦米和中燕麦米组差异显著(P＜0.05)，而高燕麦米组与中燕麦米组间差异不显著(P＞0.05)。虽然治疗组小鼠血糖降低，但仍显著高于普通组(P＜0.05)。

高脂组胰岛素浓度显著高于普通组(P＜0.05)，这是由于肥胖导致胰岛素受体密度降低，数目减少，活性降低所致［25－26］。燕麦米组与高脂组相比，胰岛素含量显著降低(P＜0.05)，与普通组呈不显著差异(P ＞0.05)。但是，3者之间差异不显著(P ＞0.05)。

从胰岛素敏感指数显著性分析可得，高脂组与燕麦米组显著低于普通组(P＜0.05)。但是随着燕麦米含量的增加，指数有升高的趋势(与高脂组相比)，但3者差异不显著(P＞0.05)。一定情况下说明小鼠在食用燕麦米饲料后，胰岛素敏感性增强。

高脂组的胰岛素抵抗指数显著高于普通组(P＜0.05)，这是由于肥胖者机体胰岛素超量分泌，往往存在高胰岛素血症和胰岛素抵抗。中燕麦米组和高燕麦米组胰岛素抵抗指数显著低于高脂组(P＜0.05)，但2 者差异不显著(P ＞0.05)。

表4 燕麦米对小鼠血糖、胰岛素、胰岛素敏感指数、胰岛素抵抗指数的影响

2.3 燕麦米对小鼠脂肪和肝脏的影响

2.3.1 燕麦米对小鼠脂肪系数、肝脏三酰甘油、肝系数的影响

由表5可知，高脂组的脂肪系数显著高于普通组(P＜0.05)，证明高脂模型建模成功。3个燕麦米组均显著低于高脂组(P＜0.05)，但3组之间没有显著性差异(P＜0.05)。可以看出，燕麦米具有显著降低体脂肪的效果。

高脂组的肝脏三酰甘油显著高于普通组(P＜0.05)，低燕麦米组显著低于高脂组(P ＜0.05)。治疗组间有略微上升的趋势(P＞0.05)，可见在燕麦米的添加量在低中含量时，减肥效果较合适，剂量过大，小鼠肝脏三酰甘油含量反而升高。

高脂组的肝系数显著高于普通组(P＜0.05)，可见肥胖导致肝肿大，质量增加。与高脂组相比，燕麦米组肝系数显著降低(P＜0.05)，且随着含量增加先降低后升高，在中剂量时肝系数最小。

表5 燕麦米对小鼠脂肪系数、肝脏三酰甘油和肝系数的影响

2.3.2 肝组织HE染色

正常肝脏组织结构完整，肝小叶轮廓清晰，肝细胞围绕中央静脉呈放射状排列，纤维组织增生不明显(图2a)。高脂组肝小叶结构紊乱，肝细胞呈肝性坏死改变;纤维组织显著增生，形成纤维间隔，纤维间隔内见炎细胞浸润，呈早期肝硬化改变，脂肪细胞严重变性(图2b)。

低燕麦米组虽然也存在脂肪变性，但其明显有减缓的趋势(图2c)。再到中燕麦米组除了有少许的炎症反应外，脂肪变性基本消失(图2d)。高燕麦米组脂肪变性再次出现，这说明食用高含量的燕麦米有可能导致减肥作用的反弹(图2e)。因此，中含量燕麦米的减肥效果最佳。

图2 燕麦米对肥胖小鼠肝脏的影响(×400)

3 讨论与结论

与普通组相比，高脂组(模型组)的饮食量、饮水量、排泄量、体重、Lee's指数、血糖、三酰甘油、胰岛素、胰岛素抵抗指数、肝脏三酰甘油、脂肪系数和肝系数均显著高于普通组(P＜0.05);胰岛素敏感指数显著低于普通组(P＜0.05);肝细胞脂肪变性和炎症反应严重。从而证明肥胖小鼠建模成功。

燕麦中β－葡聚糖具有减肥降脂的功能［27－28］，本试验从这一原理出发，根据燕麦中可溶性膳食纤维含量，设立3个不同梯度，比较不同含量燕麦米对减肥的影响。试验结果表明:3个燕麦组的饮食量和排泄量与普通组相比均无显著性差异(P＞0.05)，饮水量显著升高(P ＜0.05)。Drzikova等［29］研究发现，食用添加50%的燕麦粉或燕麦麸皮的大鼠饲料对大鼠的摄食量没有显著影响，但可以显著的增加大鼠的饮水量。与高脂组和普通组相比，体重增加量小，且随着燕麦米含量的增加而显著降低(P＜0.05)。可见，加入燕麦米后，控制了体重的增加，起到了减肥的效果。除低燕麦米组外，中燕麦米、高燕麦米组的Lee's指数均与高脂组之间差异显著(P＜0.05);而中、高燕麦米组之间差异不显著(P＞0.05)，这表明在燕麦米的剂量达到20%时，其减肥效果显著，而剂量在此基础上再增加却无明显效果(表2)。其原因可能是高剂量膳食纤维对小鼠肠道具有损伤作用，导致肠道吸收差，影响了膳食纤维减肥降脂作用的发挥。

随着燕麦米的加入，血糖与总胆固醇、低密度脂蛋白浓度均有所降低(表3，表4)，这与 Davidson等［30］关于高胆固醇症患者食用燕麦片或燕麦饼干可明显降低血清LDL－C含量的结论一致。同时进一步证明:降低胆固醇含量可以明显降低高血脂症与心血管疾病的发生［9，31］。食用燕麦米显著降低了胰岛素含量和胰岛素抵抗(P＜0.05)，同时提高了胰岛素敏感性(P＞0.05)。特别是中剂量燕麦米组，其胰岛素敏感性指数最高，胰岛素含量、胰岛素抵抗性指数最低(表4)。胰岛素分泌缺陷和胰岛素抵抗是Ⅱ型糖尿病发病机制的2个基本环节和特征，在Ⅱ型糖尿病患者中，92%的糖尿病患者有胰岛素抵抗［32］。谷物纤维可以改善肥胖者或高胰岛素患者的胰岛素水平，提高胰岛素的敏感性［33］。

小鼠的肝系数、肝脏三酰甘油含量以及脂肪系数在食用燕麦米后显著降低(表5)，肝脏的组织切片结果表明，燕麦米能明显降低肝脏的脂肪变性(图2)。这与Malkki等［34］关于燕麦葡聚糖有促进肝脏脂肪代谢作用的研究相似。

不同添加量燕麦米组相比，中燕麦米组的体重、Lee's、TC、TG、LDL －C、脂肪系数、肝系数最低;HDL－C、IAI最高;肝脏脂肪变性基本得到抑制。因此，燕麦米添加量为20%时，减肥效果最明显。

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