燕麦膳食纤维对食源性肥胖小鼠降脂减肥作用研究

董吉林 朱莹莹 李 林 林 娟 申瑞玲

（郑州轻工业学院食品与生物工程学院，郑州 450000）

燕麦膳食纤维对食源性肥胖小鼠降脂减肥作用研究

董吉林 朱莹莹 李 林 林 娟 申瑞玲

（郑州轻工业学院食品与生物工程学院，郑州 450000）

深入研究水溶性及水不溶性燕麦膳食纤维降脂减肥作用的效果。60只昆明小鼠，饲喂高脂饲料构建肥胖模型后，分别饲喂添加低、高剂量（7.33、14.67 g·kg－1（BW）·d－1）的燕麦水溶性（SDF）水不溶性（IDF）膳食纤维的高脂饲料作为试验组，另设饲喂普通饲料和高脂饲料作为正常对照组和肥胖模型组。测定相关指标的变化。与肥胖模型组相比，肥胖小鼠在食用燕麦膳食纤维以后，Lee's指数显著下降（P＜0.05），IDF效果最好；腹腔脂肪堆积显著减少（P＜0.05），激素敏感性脂肪酶显著升高（P＜0.05），同时胰岛素分泌减少促甲状腺激素分泌增加（P＜0.05），SDF作用效果高于IDF（P＜0.05）；小鼠肝脏系数、肝脏总胆固醇（TC）和三酰甘油（TG）水平显著降低（P＜0.05），肝脏肝酯酶（HL）和脂蛋白酯酶（LPL）活性升高（P＜0.05），但是与正常组对照小鼠相比仍有显著差异（P＜0.05），SDF效果比IDF更显著。燕麦SDF和IDF都具有降脂减肥作用，存在剂量效应，但作用途径不同。

燕麦 膳食纤维 减肥 脂代谢

肥胖症是一种常见的营养代谢障碍性疾病，国内外多项研究表明，肥胖是高脂血症、Ⅱ型糖尿病、冠心病、非酒精性脂肪肝等一系列慢性代谢类疾病的主要诱因［1－3］。世界卫生组织（WHO）调查数据显示［4］，每年至少有280万人死于肥胖所引起的并发症。因此，预防和控制肥胖的发展已成为一项重要的课题。

临床研究表明对人群进行生活方式和饮食的干预会对肥胖的发生起到一定的预防作用［5］。燕麦含有丰富的膳食纤维，包括水溶性膳食纤维（SDF）和水不溶性膳食纤维（IDF），长期摄入能够有效控制体重增加［6］，同时对血压、血脂以及餐后血糖的升高也有一定的控制作用［7］，是患有肥胖症人群首选健康主食。目前对燕麦生理功能的研究大多集中在其中的水溶性膳食纤维——燕麦β－葡聚。Katie等［8］发现燕麦中浓缩β－葡聚糖能够降低高脂血症人群血清总胆固醇（TC）、三酰甘油（TG）和低密度脂蛋白胆固醇（LDL－c）水平，升高高密度脂蛋白胆固醇（HDL－c）水平；汪海波等［9］则以糖尿病大鼠为试验对象研究发现燕麦β－葡聚糖可以修复肝、肾等病变组织并提高大鼠糖代谢功能。此外，燕麦β－葡聚糖还可以作为益生元改善肠道环境，从而促进机体健康［10］。然而，关于燕麦水不溶性膳食纤维（包括纤维素、半纤维素和木质素）的生理功能以及燕麦膳食纤维对食源性肥胖症患者肝脏脂质代谢以及相关酶活性的影响则鲜有报道。

本研究采用高脂饲料建立食源性肥胖小鼠为模型，通过在高脂饲料中添加不同剂量的SDF和IDF，测定小鼠体重、体长、腹腔总脂肪湿重、体外激素敏感性脂肪酶活性、胰岛素及促甲状腺激素分泌水平、肝脏系数、肝脏TC和TG水平以及肝酯酶（HL）和脂蛋白酯酶（LPL）活性的变化，来评价2种燕麦膳食纤维的降脂减肥作用。本研究旨在为肥胖人群寻找健康而有效的减肥食物，并为燕麦产品的开发提供依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

1.1.1 实验动物

昆明雄性小鼠60只（6周龄，体重15～18 g，清洁级，SCXK豫2010－0002），由河南省郑州大学实验动物中心提供。

1.1.2 主要试剂与仪器

耐热α－淀粉酶：无锡杰能科技生物工程公司；总胆固醇（TC）、三酰甘油（TG）测定试剂盒：中生北控生物科技股份有限公司；肝酯酶、脂蛋白酯酶酶联免疫试剂盒：上海仪森生物科技有限公司。

全自动微粒子化学发光仪：美国贝克曼公司；BA－88A半自动生化分析仪：深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司；680型酶标仪：Bio－Rad公司。

1.2 试验方法

1.2.1 燕麦SDF和IDF的制备

燕麦SDF和IDF均以燕麦麸（山西金绿禾生物科技有限公司）为原料在实验室制得，提取工艺制备工艺如下［11］：

采用酶－重量法（AOAC 991.43）测定其中SDF和IDF含量分别为86.35%和83.45%。

1.2.2 实验动物的分组及饲喂

60只昆明小鼠在动物房（医动字第410117号）适应性喂养［温度：（22±2）℃；湿度：（55±5）%；自由采食基础饲料，自由饮水］1周后，随机分出8只继续饲喂基础饲料作为正常对照组（NC），其余小鼠均饲喂自制高脂饲料用来建造食源性肥胖小鼠模型，据造模小鼠体重超出空白对照组体重10%以上为造模成功标准［12］。4周后挑选成功肥胖模型随机分为5组开始试验，包括：肥胖模型组（MC，高脂饲料），高剂量水溶性膳食纤维组（SH，试验饲料Ⅰ），低剂量水溶性膳食纤维组（SL，试验饲料Ⅱ），高剂量水不溶性膳食纤维组（IH，试验饲料Ⅲ）和低剂量水不溶性膳食纤维组（IL，试验饲料Ⅳ）。每组8只小鼠，试验持续6周，期间正常对照组继续饲喂基础饲料，各组小鼠均自由采食和饮水。本试验获得中国动物实验委员会允许。

本试验中添加膳食纤维的低、高剂量分别为6.03和11.98 g·kg－1（BW）·d－1。根据造模试验后期测得小鼠每天平均采食量，按高低剂量将2种膳食纤维添加到高脂饲料中作为实验饲料，各种饲料配方见表1所示。

表1 各种饲料配方／%

1.2.3 Lee's指数测定

试验期间，分别于0、2、4、6周末正常饮水，空腹12 h过夜，测定各组小鼠体重和体长（鼻尖至肛门），按照如下公式计算出小鼠 Lee's指数（LI）［13］：

1.2.4 胰岛素（InS）及促甲状腺激素（TSH）分泌水平

试验第6周末，空腹12 h后，对各组小鼠进行断尾取血。收集血浆，采用化学发光法测定胰岛素和促甲状腺素含量。

1.2.5 腹腔总脂肪系数测定

试验第6周末血浆样本采集后，乙醚麻醉小鼠，解剖小心剥出腹腔全部脂肪组织（包括背部脂肪、肾周脂肪及睾丸周脂肪），称重，－80℃储存，按照公式［14］计算腹腔总脂肪系数：

1.2.6 肝脏系数测定

解剖小鼠时，小心取出肝脏组织，生理盐水清洗后称重，－80℃储存，计算肝脏指数［14］：

1.2.7 肝脏TC和TG水平测定

室温解冻肝脏组织，以1∶10的比例制备肝脏／异丙醇匀浆液，3 000 g离心取上清，按试剂盒说明测定TC和TG水平。

1.2.8 肝脏HL和LPL活性测定

室温解冻肝脏，以1∶10的比例制备肝脏／生理盐水匀浆液，4℃，1 500 g离心取上清，使用Elisa试剂盒检测HL和LPL活性。

1.2.9 体外测定肥胖小鼠激素敏感性脂肪酶（HSL）

采用测定一定条件下的脂肪组织所释放游离脂肪酸（FFA）的量来考察该酶的活性［15］。测定方法：取肥胖小鼠副睾脂肪垫，室温解冻后将脂肪组织分为若干份（每份200 mg），破碎后置于50 mL三角烧瓶中。按条件分组：空白组，加台氏液（NaCl 8 g，KCl 0.2 g，NaHCO31 g，NaH2PO40.05 g，MgCl 0.1 g，葡萄糖1 g，CaCl20.2 g，蒸馏水加至1 000 mL定溶。pH 7.3～7.4）4 mL；药物组：加培养液 3.9 mL和不同的燕麦膳食纤维悬液0.2 mL（1 g生药／mL），37℃振荡培养90 min后，用游离脂肪酸一次提取比色法测定 FFA含量［16］，酶活以 μMFFA／200 mg／90 min表示。

1.2.10 数据处理

本试验得到数据均以平均值±标准误差表示，并使用DPS软件进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 燕麦水溶性和水不溶性膳食纤维对小鼠Lee's指数，腹腔总脂肪系数的影响

如图1所示，试验期间各组小鼠Lee's肥胖指数有着不同程度的变化，NC组小鼠Lee's指数较稳定，且一直都显著低于于MC组小鼠（P＜0.05）。另外，从图1中可以看出，试验第0周，4个试验组小鼠Lee's指数均与MC组没有显著性差异（P＞0.05）。第2周后，SL、SH、IL组 Lee's指数仍无显著变化（P＞0.05），而IH组则低于MC组，但差异并不显著（P＞0.05）。直至第4周末，4个试验组小鼠Lee's指数与MC组相比均显著下降（P＜0.05），且接近NC组（P＞0.05）。第6周试验结束时，IL组小鼠Lee's指数低于 SL和 SH组，但差异不显著（P＞0.05），而IH组小鼠Lee's指数则显著低于NC组。试验结果表明长期高脂饮食会造成小鼠肥胖的发生而使Lee's指数升高，摄入燕麦膳食纤维则能有效降低肥胖小鼠的Lee's指数，水不溶性膳食纤维效果优于水溶性膳食纤维，而高剂量组效果优于低剂量。

图1 试验期间中各组小鼠LI的变化

从表2中可以看到，试验结束时，MC组小鼠腹腔总脂肪系数显著高于NC组（P＜0.05），说明长期高脂饮食会造成小鼠腹部脂肪严重堆积。而持续6周摄入燕麦膳食纤维后，各组小鼠腹腔总脂肪系数则显著降低（P＜0.05），其中SL，SH和IH组脂肪系数接近NC组（P＞0.05），而4个试验组相比，SH组脂肪系数最低。结果表明，在改善肥胖小鼠腹部脂肪堆积方面的效果，燕麦水溶性膳食纤维优于水不溶性膳食纤维，而高剂量组优于低剂量组。

表2 试验结束后各组小鼠腹腔脂肪系数以及血浆InS、TSH分泌水平的变化

2.2 燕麦水溶性和水不溶性膳食纤维对小鼠激素敏感性脂肪酶活性以及激素分泌水平的影响

如表3所示，激素敏感性脂肪酶的酶活以μM FFA／200 mg／90 min表示，SDF组和 IDF组与空白对照相比均有极显著性增高（P＜0.05），且SDF组酶活性稍高于IDF组，但差异不显著（P＜0.05），结果说明燕麦水溶性及水不溶性膳食纤维都有促进激素敏感性脂肪酶活性的作用，水溶性燕麦膳食纤维作用力更好。

表3 燕麦膳食纤维体外对肥胖小鼠激素敏感性脂肪酶（HSL）活性的影响

从表2中可见，试验第6周末，MC小鼠促甲状腺激素分泌水平较NC小鼠显著下降（P＜0.05），说明高脂饮食会严重影响致肥小鼠促甲状腺激素分泌水平。而饲喂燕麦膳食纤维后，各试验组动物的促甲状腺素含量都在不同程度的升高，但与MC相比，只有SH组出现了显著性差异（P＜0.05），且分泌水平接近NC组（P＞0.05），基本恢复正常值；说明采食燕麦膳食纤维可对促甲状腺素分泌量产生调节作用，但效果不是很明显，相对而言，水溶性燕麦膳食纤维效果更好。此外，从表3中还能看到试验结束后各组小鼠胰岛素分泌水平的差异。MC组小鼠较NC小鼠分泌胰岛素水平显著升高（P＜0.05），而饲喂燕麦膳食纤维的各试验组小鼠胰岛素水平都有不同程度的回降。与 MC相比，均产生显著性差异（P＜0.05），其中，SH及IH组则几乎恢复到正常水平，与NC组无显著差异（P＞0.05），另外，燕麦水溶性膳食纤维组对胰岛素分泌量产生调节作用更好，但不显著。高剂量组效果优于低剂量组。

2.3 燕麦水溶性和水不溶性膳食纤维对小鼠肝脏系数、肝脏脂质代谢及相关酶活性的影响

表4反映了试验第6周末各组大鼠肝脏系数、肝脏TC和TG水平、肝脏HL和LPL活性的变化。从表4中可以看出，试验结束后MC组小鼠肝脏系数、肝脏TC和TG水平均显著高于NC组（P＜0.05），而其肝脏HL和LPL活性则显著降低（P＜0.05）。而各燕麦膳食纤维组肝脏指数则有所下降，其中SL、SH和IH组均接近NC组。此外，从表4还可以看出2种燕麦膳食纤维均能显著降低肥胖小鼠肝脏TC和TG水平（P＜0.05），而SDF效果均优于IDF，且形成显著差异（P＜0.05）。饲喂燕麦膳食纤维后，各组小鼠肝脏TC水平但并未达到正常水平，而SH组小鼠TG水平则下降至与正常对照组水平无显著差异（P＞0.05）。还可以看出，燕麦膳食纤维对肥胖小鼠肝脏指数、TC和TG水平作用具有一定的剂量依赖性，高剂量效果较显著。

表4 试验结束后各组小鼠肝脏指数，肝脏TC、TG水平以及肝脏HL、LPL活性的变化

试验还发现（表4），燕麦膳食纤维各剂量组肝脏HL和LPL活性与NC组和MC组均形成显著差异（P＜0.05），这说明IDF和SDF均能显著提高肥胖小鼠肝脏HL和LPL活性（P＜0.05），但都未使其达到正常水平。高剂量组2种酶活性均稍高于低剂量组但并未形成显著差异（P＞0.05）。另外，SDF组小鼠肝脏酶活性显著高于IDF组（P＜0.05），这说明水溶性膳食纤维调节HL和LPL活性的效果更好。

3 讨论

随着社会经济的发展，我国居民日常饮食逐渐向高脂高糖的西方饮食形式转变，每天摄入的食物总能量严重超过自身消耗所需，这使得我国肥胖人群的比例不断增加。Kromhout等［17］对7个国家人群的身体状况和膳食结构之间的关系进行调查，发现在日常饮食中膳食纤维摄入量较高的国家，肥胖症的发病率远低于西方的发达国家。WHO发表声明：通过控制饮食中膳食纤维和脂肪的含量可以有效的控制肥胖的发生。本试验以燕麦水溶性和水不溶性膳食纤维为原料，研究了其对食源性肥胖小鼠的减肥作用以及肝脏脂代谢的影响。

结果表明SDF和IDF均可以显著降低肥胖小鼠Lee's指数，尤其是高剂量的IDF。其中机理可能是，燕麦膳食纤维本身具有非常低的能量值［18］，而且具有较强的溶胀性，进入胃肠道后吸水膨胀包裹食糜，可以增加饱腹感减慢胃排空，减少食物的总摄入量，此外，咀嚼膳食纤维需要耗费更多的时间，这会使大脑接收到更多调节饱腹感的信号［19］，因此，在饮食中增加燕麦膳食纤维，可以有效地控制人体摄入的总热量，从而达到减肥作用。此外，体外研究表明作为一种黏性膳食纤维燕麦β－葡聚糖会妨碍胃肠道中消化酶与底物结合，还会影响胃肠道激素的分泌［20］。而水不溶性膳食纤维主要能够预防便秘［21］，增加排泄量，并且由于其能够更有效地结合疏水性致癌物质，因此还对结肠后部起到很大的保护作用。

试验结束后，小鼠腹腔脂肪堆积也明显减少，这说明燕麦膳食纤维能够促进脂肪分解代谢；SDF和IDF还能提高激素敏感性脂肪酶（HLS）的活性，而HLS是体内脂肪分解的关键酶，增强该酶的活力，可促使三酰甘油水解速率加快［15］，这进一步证明了燕麦膳食纤维能够通过加速脂肪代谢而达到减肥作用。另外，试验还对促进激素敏感性脂肪酶活性的激素——胰岛素和促甲状腺素进行了研究。胰岛素是人体能量储备调节的重要激素［22］，胰岛素分泌水平增加会促使脂肪合成，抑制脂肪分解。闫利方等［23］研究发现在肥胖型中动物体中血浆胰岛素基值以及葡萄糖刺激后胰岛素分泌水平均偏高。Velasquez－Mieyer［24］等则发现机体分泌血浆胰岛素水平与其肥胖程度呈正相关。研究发现摄入易消化的碳水化合物能刺激胰岛素分泌，增加循环胰岛素的水平，而胰岛素又引起过量饮食和过量碳水化合物的摄取，同时高水平的胰岛素又加剧胰岛素抵抗和高胰岛素血症，这是一种恶性循环。而本试验结果显示摄入难消化燕麦膳食纤维能抑制胰岛素分泌，从而打破这种恶性循环，尤其是SDF，这可能就是燕麦膳食纤维控制体重的一个重要原因。促甲状腺素是脑垂体前叶分泌的一种糖蛋白激素，它与胰岛素相反，对激素敏感性脂肪酶具有促进作用。试验结束后各试验组动物的促甲状腺素含量都在不同程度的升高，而且SDF高剂量组水平基本恢复到正常值，说明采食燕麦膳食纤维可对促甲状腺素分泌量产生调节作用。

肝脏是体内脂肪代谢的主要器官，一旦肝脏被损伤，机体的脂肪代谢将会发生异常［25］。本试验中，食源性肥胖小鼠肝脏系数明显增大，而添加膳食纤维后，小鼠肝脏系数明显降低，且几乎全部恢复正常水平。说明SDF和IDF可以一定程度上抑制由高脂饮食导致的肝脏脂肪化。本试验采用的高脂饲料中添加猪油成分富含饱和脂肪酸，饱和脂肪酸可增加脂肪细胞相关基因表达而不易氧化脂解［26］，通过给小鼠长期食用过量饱和脂肪酸，造成小鼠肥胖的同时，导致其机体的脂代谢紊乱。从试验结果中可以看到，肥胖组小鼠肝脏组织中TG和TC水平显著高于正常组，大量流行病学研究表明，TC和TG水平的升高是动脉粥样硬化、冠心病以及糖尿病等疾病发生的重要危险因素［26］。饮食中添加燕麦膳食纤维后，小鼠肝脏TC和TG水平均有一定程度的下降，但是除了高剂量SDF组TG的水平回降正常水平外，其他都仍与正常组存在显著差异。而SDF对肝脏TC和TG水平的影响明显优于IDF。因此推测摄入燕麦水溶性膳食纤维不仅有助于降低体重，还有助于预防心血管疾病的发生。脂蛋白酶是（TG）关键性水解酶，催化TG分解为脂肪酸和单酸甘油酯，以供组织氧化供能和贮存，同时参与极低密度脂蛋白（VLDL）和HDL－C之间的载脂蛋白和磷脂的转换［27］。HL与LPL具有高度相似的氨基酸序列，有共同的作用机制［28］。HL主要在肝细胞中合成，具有两种生物学功能，血浆中的HL水解各种脂蛋白中的TG和磷脂（PL），肝细胞中的HL还能作为配体促进肝细胞摄取（HDL）中的胆固醇或LDL残粒以及含载脂蛋白B脂蛋白，这种功能可影响血浆中脂蛋白的浓度［29］。因此LPL和HL活性异常会导致脂肝脏TC和TG水平异常。本试验结果表明，SDF和IDF均可以显著提高肥胖小鼠LPL和HL活性，而且SDF的调节作用显著高于IDF组，从而降低其肝脏TC和TG水平，有效调节肝脏脂代谢紊乱。

4 结论

燕麦水溶性和水不溶性膳食纤维均可以控制食源性肥胖小鼠体重的增加并促进肝脏脂质的代谢。其中水不溶性膳食纤维，可以在短期内达到更好的减轻体重效果，但是水溶性膳食纤维则能够更好的促进小鼠激素敏感性脂肪酶活性，抑制胰岛素分泌，促进促甲状腺激素的分泌而加快脂肪组织分解减少脂肪的堆积。另外，燕麦水溶性膳食纤维能够更有效地降低大鼠肝脏指数、肝脏TC和TG水平，促进肝酯酶和脂蛋白酯酶活性有效调节肝脏脂代谢紊乱。膳食纤维的减肥和调节脂代谢效果均在高剂量下（14.67 g·kg－1（BW）·d－1）更好。

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Anti－Obesity Effect of Oat Dietary Fiber on High－Fat Diet－Induced Obese Mice

Dong Jilin Zhu Yingying Li Lin Lin Juan Shen Ruiling

（School of Food and Biological Engineering，Zhengzhou University of Light Industry，Zhengzhou 450000）

This study evaluated the anti－obesity effect of soluble and insoluble oat dietary fiber on high－fat diet－induced obese mice.60 mice were first fed with high－fat diet to establish obesity model.Then，obese mice were fed with high－fat diet that contains different doses（7.33 and 14.67 g kg－1BWd－1）of oat soluble（SDF）and insoluble（IDF）dietary fiber.Other mice fed with normal diet and high－fat diet were used as normal control（NC）group and obesity model group，respectively.Variation of related indexes was measured.It suggested that both SDF and IDF oat dietary fibers significantly decreased the Lee's Index（P＜0.05），especially for IDF.Besides，they could promote the fat breakdown（P＜0.05）and improve the activity of hormone sensitive lipase（P＜0.05）.The fasting serum insulin level declined significantly（P＜0.05）compared with model group，meanwhile，and the thyroid stimulating hormone level significantly increased（P＜0.05），and SDF were more effective（P＜0.05）.In addition，the hepatic Index and the hepatic lipid levels including TC and TG were decreased（P＜0.05），while the activity of hepatic lipase（HL）and LPL were（P＜0.05）increased.However，compared with normal control group，significant difference was indicated（P＜0.05），and SDF was more effective.The present results showed that oat SDF and IDF were beneficial to anti－obesity with dose effects，but function channel was varied.

oat，dietary fiber，anti－obesity，lipid metabolism

TS2

A

1003－0174（2015）09－0024－06

国家自然科学基金（31271854）

2014－03－27

董吉林，男，1968年出生，副教授，食品加工新技术