辣椒素降糖降脂的机理研究进展

王远微，刘 雄*

（1.西南大学食品科学学院，重庆 400715；2.西南民族大学生命科学与技术学院，四川 成都 610041）

辣椒素降糖降脂的机理研究进展

王远微1，2，刘 雄1，*

（1.西南大学食品科学学院，重庆 400715；2.西南民族大学生命科学与技术学院，四川 成都 610041）

辣椒素是一种香草酰胺类生物碱，是从辣椒中获取的活性物质，近年的国内外研究表明辣椒素具有降糖降脂的功效。本文综述了辣椒素通过与辣椒素受体结合、调节褐色脂肪组织和白色脂肪组织、释放脂肪细胞因子、改变肠道菌群结构、调节饮食和肌肉组织功能等几种途径发挥降糖降脂作用的机理，以期为辣椒素作为降糖降脂药物或者保健产品的开发利用提供参考依据。

辣椒素；降糖降脂；机理

辣椒素是一种香草酰胺类生物碱，是从辣椒中获取的活性物质，主要存在辣椒属中的红辣椒中。它与二氢辣椒素、降二氢辣椒素共同组成了辣椒素类物质，辣椒素是主要成分。红辣椒70%的红、热作用源于辣椒素［1］。辣椒素具有强烈的刺激气味，是辣椒为了抵御食草动物和真菌类病原的侵害产生的一种天然物质［2］。辣椒素具有广泛的药理作用，其对人类的健康的作用已经研究了近百年。现代药理学证明辣椒素具有止痒镇痛［3］、减肥调脂4］、抗癌效果［5］、抗菌、降低血压［6］、调节内分泌系统［7］、保护心脑血管和消化系统［8］等功效，可用于治疗神经疼痛、关节炎、肥胖、糖尿病以及癌症等疾病。

国内外研究表明，辣椒素是通过调节机体糖类和脂类的代谢，从而达到降糖降脂的作用。因此可用于糖尿病、肥胖等疾病的治疗。随着研究的不断深入，辣椒素降糖降脂的机理得到不断的完善，本文就辣椒素的降糖降脂机理进行阐述。

1 辣椒素降糖降脂的机理

1.1 与受体结合

瞬时受体电位香草酸亚型1（transient receptor potential vanilloid type-1，TRPV1）是瞬时受体电位（transient receptor potential，TRP）家族的一员，是一种无选择的阳离子通道［9］。其作为一个多调受体，可在多种物理、化学因素刺激下激活或致敏，从而介导肌肉收缩、神经元活动、递质释放、细胞增殖和凋亡等多种细胞的基本活动［10］。TRPV1是辣椒素的受体［11］，辣椒素可以通过激活TRPV1发挥其降糖降脂的作用，只是作用途径不同。Zhang Lili［12］和Li Qiang［13］等用TRPV1敲除小鼠和野生型小鼠以及3T3-L1前脂细胞为研究模型，对TRPV1激活后的进一步机理研究。结果表明，辣椒素通过激活TRPV1导致脂肪细胞内Ca2+的迅速升高形成钙离子流，从而抑制脂肪细胞的分化。脂肪细胞分化中细胞间的Ca2+的转运是通过间隙连接蛋白43（connexin43，Cx43）介导的，Chen Jian等［14］研究表明辣椒素激活TRPV1后，通过提高Cx43的表达，进而导致Ca2+在脂肪细胞之间的转运，形成钙离子流，起到抑制脂肪细胞分化的作用。Wang Peijian等［15］研究表明辣椒素通过活化TRPV1刺激细胞和组织中胰高血糖素样肽-1（glucagonlikepeptide-1，GLP-1）的分泌，进而提高胰岛素的分泌量，起到提高血糖耐受性和降低血糖浓度的作用，从而维持血糖的稳定。TRPV1被辣椒素激活之后还参与辣椒素其他途径发挥降糖降脂的作用。

1.2 调节褐色脂肪组织（brown adipose tissue，BAT）

BAT是一种高度特化的产热组织，除了一般脂肪组织所具有的营养成分贮藏，以及寒冷时起保温作用外，还可以通过高效的代谢产热抵御寒冷，在调节机体能量消耗、全身能量平衡以及身体肥胖等方面都具有至关重要的作用［16-17］。褐色脂肪组织是通过TRP接受冷刺激信号的，因此除了受冷刺激调节外，也受到一些可以引起TRP变化的食物的影响，辣椒素便是其中研究最为广泛的。辣椒素通过活化TRP家族中的TRPV1，使下丘脑中枢调控交感神经末梢释放去甲肾上腺素（norepinephrine，NE），NE与BAT细胞膜上的β受体结合，引起细胞内环磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）水平升高，活化了蛋白激酶，于是甘油三酯被水解为甘油和脂肪酸。脂肪酸活化线粒体的解偶联蛋白1（uncoupling protein 1，UCP1），使线粒体实现由偶联呼吸到非偶联呼吸状态的转变，从而产生大量的热量［18］。辣椒素通过作用BAT起到降脂减肥的作用不仅在动物实验上被证实［19-20］，在人体实验中也得到了印证［21-24］。

1.3 调节白色脂肪组织（white adipose tissue，WAT）

WAT是人体内脂肪组织的一种，和褐色脂肪相对应，主要功能是将体内过剩的能量以中性脂肪的形式贮存起来，以供机体在需要的时候使用，它是体内脂肪的主要贮存形式。抑制白色脂肪组织的数量和相关功能有助于预防肥胖和其他代谢疾病［25］。辣椒素通过影响WAT中与脂肪代谢相关的基因以及酶的数量从而起到降脂的作用。Joo等［25］研究表明辣椒素通过上调WAT中热休克蛋白27、Steap3蛋白（与产热相关）、下调嗅觉受体蛋白1434（与脂肪代谢相关）调节脂肪代谢。Ann等［26］研究表明辣椒素通过提高WAT中解偶联蛋白2（uncoupling protein 2，UCP2）的表达和抑制3-磷酸甘油脱氢酶（glycerol-3-phosphate dehydrogenase，GPDH）的活性，从而起到降脂的作用。Kim等［27］研究表明辣椒素不但提高UCP2表达、抑制GPDH活性，而且通过降低WAT中脂肪合成基因过氧化物酶体增殖物激活受体γ，固醇调节元件结合蛋白1c以及脂肪酸结合蛋白的表达量，提高WAT中与产热和β氧化作用相关的基因过氧化物酶体增殖物激活受体α、肉毒碱棕榈酰转移酶（carnitine palmitoyltransferase 1α，CPT-1α）的表达，激活WAT中腺苷酸活化蛋白激酶的活性等抑制脂肪的合成、促进脂肪的氧化分解。Lee等［28］研究表明，辣椒素除了提高UCP2和CPT-1α的表达之外，还上调激素敏感性脂肪酶的基因表达水平，而且还可以促进甘油三酯的的水解以及促进甘油排除脂肪细胞。Hsu等［29］研究表明辣椒素通过破坏WAT中细胞的线粒体膜蛋白，激活半胱天冬酶3、Bcl2关联X蛋白、Bcl2同源拮抗蛋白等与细胞凋亡相关的基因，从而裂解过氧化物酶体增殖物激活受体，下调Bcl-2，最终诱导前脂肪细胞的凋亡，从而降低脂肪细胞的分化和脂肪组织的形成。

1.4 作用脂肪细胞因子

肥胖引起的代谢紊乱可以加剧胰岛素耐受和糖尿病。脂肪组织衍生活性物质，又称为脂肪细胞因子，与胰岛素耐受和糖尿病的发生发展都密切相关［30］。脂肪细胞因子中的单核细胞趋化蛋白-1（monocyte chemotactic protein 1，MCP-1）、白细胞介素6（interleukin-6，IL-6）、肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor α，TNF-α）可以引起脂肪组织的炎症反应从而引起胰岛素耐受，而脂联素却是一种胰岛素增敏激素，可以减轻炎症反应改善胰岛素抗性［31］。Kang Jihye［32-33］和Lee［34］等研究表明辣椒素可以通过降低MCP-1、IL-6以及TNF-α的水平从而减轻脂肪组织的炎性反应。进一步证明辣椒素是通过提高脂联素以及其受体的表达水平从而减轻脂肪组织的炎性反应，改善胰岛素耐受反应［30，34］，进而调节机体脂类代谢。但是辣椒素减轻炎性反应的作用也是通过提高过氧化物酶体增殖物激活受体γ、过氧化物酶体增殖物激活受体α以及TRPV-1的表达和活性来实现的［34］。

1.5 作用肠道菌群

肠道菌群与宿主糖脂的吸收、代谢、贮存等都有着紧密的关系，肠道菌群的变化可能会影响宿主糖脂的代谢［35-40］。肠道菌群结构受到抗生素、膳食纤维和其他饮食分子的影响［41］。辣椒素具有抗菌的活性，在辣椒素的作用下肠道菌群的结构可能会发生变化。因此推测辣椒素改变肠道菌群的结构和多样性是其降糖降脂的途径之一。Ritesh［19］等对辣椒素影响肠道菌群的研究发现，辣椒素作用后，小鼠肠道的厚壁门细菌的数量减少，拟杆菌门的细菌数量明显上升。而对糖尿病和肥胖小鼠的肠道菌群的研究发现其肠道中厚壁门的细菌数量比正常小鼠的高，拟杆菌门细菌数量比正常小鼠的低［42-44］。在人体实验中也得到同样的结果［36，45］。因此辣椒素对于这两个门的细菌的数量的作用可能是其改善糖尿病和肥胖的机理之一。Ritesh等［19］还发现肠杆菌科细菌的数量在辣椒素作用之后明显降低，而该属细菌在肥胖和糖尿病小鼠的肠道中数量比正常小鼠高［37］。另有学者发现在高脂饲料诱导的代谢紊乱小鼠体内Akkermansia muciniphila的数量会减少［46］，Akkermansia muciniphila是一类具有降糖降脂功能的细菌。Ritesh等［19］也得到了同样的结论，但是他们发现辣椒素作用后在小鼠盲肠中该类细菌的数量增加，推测可能是辣椒素促进肠道黏液的分泌进而影响数量，或者是辣椒素直接刺激Akkermansia muciniphila的生长。关于辣椒素作用肠道菌群的研究报道较少，现有的报道只是停留在肠道菌群种类和数量的变化中，对于这种变化和辣椒素对机体的糖脂代谢影响的关系还未见报道，其中的机理也不清楚。

1.6 调节食欲

机体内体代谢的平衡取决于机体摄入的能量和消耗的能量，当摄入的量大于消耗的量的时候，过量摄入的脂类、糖类、蛋白质都会转化为脂肪蓄积在体内。因此如果能减少食物的摄入可以有效的控制脂肪在体内的蓄积。Westerterp-Plantenga［47］和Smeets［48］等研究表明饮食中添加辣椒素可以增强饮食后的满足感和饱胀感，从而减少食物的摄入。还有学者研究发现辣椒素是通过抑制进食的欲望［49］和饥饿感［47］减少食物的摄入，但是这些研究对于具体的机理都没有阐述。Smeets等［50］进一步研究表明辣椒素是通过升高厌食激素（胰高血糖素样肽-1）的浓度和降低促进饮食激素（胃饥饿素）的浓度来减少食物的摄入。下丘脑和弧形核是大脑的主要组成部分，是大脑调节饮食的部位，Baboota等［19］研究表明辣椒素激活下丘脑中的TRPV1，进而促进下丘脑中的厌食神经肽基因的表达，包括尿皮质素、脑源性神经营养因子、胃泌素释放肽、可卡因苯丙胺调节转录蛋白以及血浆胆囊收缩素等，揭示了辣椒素减少食物摄入的机理。

1.7 作用肌肉组织

机体的肌肉组织是能量代谢的靶器官之一，肌肉组织的功能紊乱和有氧运动能力的损伤会和一些代谢性疾病有关，例如肥胖和糖尿病。增加肌肉组织的有氧纤维和运动耐受能力可以提高胰岛的活性和防止体质量的增加［51］。Luo Zhidan等［52］研究发现辣椒素激活TRPV1后上调肌肉组织中的过氧化物酶体增殖活化受体γ共激活因子-1α的水平，从而促进肌肉组织的能量代谢和运动耐受能力，改善代谢性疾病。解偶联蛋白3（uncoupling protein 3，UCP3）可以促进脂肪酸的氧化［53］，还可以促进葡萄糖转运蛋白4（glucose transporter type4，GLUT4）补充到细胞表面［54］，而GLUT4与葡萄糖的代谢也密切相关。Mun等［55］研究表明辣椒素可以通过促进肌肉组织中的UCP3、GLUT4和胰岛素受体等基因的表达，从而达到稳定血糖，促进产热，促进脂肪酸氧化的作用。Kazuya等［56］也发现辣椒素通过上调肌肉组织中的UCP3基因表达水平增加运动时肌肉组织中的氧化的腺嘌呤核苷三磷酸（adenosine triphosphate，ATP）的数量，从而提高肌肉收缩的代谢效率，有利于肥胖病人和代谢紊乱病人的健康改善。

2 结 语

辣椒素具有降糖降脂的作用，该生物活性在动物模型和人体实验中都得到了证实。最近几年，对于辣椒素降糖降脂的机理研究越来越多，机理得到了不断的补充和完善。本文从七方面内容阐述辣椒素的降糖降脂机理，可以看出辣椒素是通过多途径、多功能靶器官作用调节机体的糖脂代谢。但是有一些新的途径的机理还不是很清楚，例如辣椒素对肠道菌群的影响。近些年的研究表明肠道菌群的代谢和机体的代谢形成一种共代谢关系，与肥胖和2型糖尿病的发生发展直接相关［57］。而对于辣椒素对肠道菌群的影响，研究仅仅局限于肠道菌群的数量和结构的变化方面，对于菌群变化后对肠道菌群自身的代谢影响、对机体的代谢影响以及两者之间的相互作用关系等进一步的机理的研究还没有开展。随着代谢组学技术的出现和发展，为该方面的研究提供了有利的研究手段，因此可能在该途径的研究方面有新的发现和突破。

随着辣椒素降糖降脂机理不断的阐明，为辣椒素的应用提供理论依据，有利于人们更好地将辣椒素应用于食品、药品等领域，造福于人类。

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Advances in Hypoglycemic and Hypolipidemic Mechanisms of Capsaicin

WANG Yuanwei1，2， LIU Xiong1，*
（1. College of Food Science， Southwest University， Chongqing 400715， China；2. College of Life Science and Technology， Southwest University for Nationalities， Chengdu 610041， China）

Capsaicin is a vanilla amides alkaloid which is an active ingredient in chili peppers. Much recent research has demonstrated the hypoglycemic and hypolipidemic activity of capsaicin. This paper reviews recent progress in the research on the hypoglycemic and hypolipidemic mechanisms of capsaicin involving binding to the capsaicin receptor， adjusting the brown adipose tissue and white adipose tissue， releasing adipose cytokines，altering the gut microbial composition，modulating food intake and muscle performance， aiming at providing

for further development and applications of capsaicin as an ingredient of drugs or health products.

capsaicin； hypoglycemic and hypolipidemic； mechanism

10.7506/spkx1002-6630-201609042

TS201.4

A

1002-6630（2016）09-0227-05

王远微， 刘雄. 辣椒素降糖降脂的机理研究进展［J］. 食品科学， 2016， 37（9）： 227-231. DOI：10.7506/spkx1002-6630-201609042. http：//www.spkx.net.cn

WANG Yuanwei， LIU Xiong. Advances in hypoglycemic and hypolipidemic mechanisms of capsaicin［J］. Food Science， 2016，37（9）： 227-231. （in Chinese with English abstract） DOI：10.7506/spkx1002-6630-201609042. http：//www.spkx.net.cn

2015-06-25

国家自然科学基金面上项目（31471581）

王远微（1982—），男，博士研究生，研究方向为食品化学与营养学。E-mail：18782269822@139.com

*通信作者：刘雄（1970—），男，教授，博士，研究方向为食品化学与营养学。E-mail：liuxiong848@hotmail.com