抹竹膳食补充剂防护小鼠代谢综合征的试验研究

付诗尧 陈玉峰 李云虹 张 英

（浙江大学生物系统工程与食品科学学院 浙江省农产品加工技术研究重点实验室浙江省食品加工技术与装备工程研究中心 杭州310058）

代谢综合征（MS，Metabolic syndrome），曾被称为“X 综合征”，它是一类以体内营养代谢紊乱或障碍为特征的慢性疾病的统称，是一组包括肥胖、胰岛素抵抗、Ⅱ型糖尿病或糖耐量受损、血脂紊乱和高血压等多种危险因素的临床症候群[1]。根据2011年流行病学数据统计，世界患MS 的成人数量高达20%～30%[2]。在我国，2012年成人MS 患病率为11%，而在高血压、糖尿病或肥胖的人群中，MS 发病率高达50%～80%[3]。现代生活方式中，高碳水化合物和高脂肪食物的摄入增加，膳食纤维及植物化学素摄入的减少以及运动量的减少，使得代谢综合症的发病率急剧上升，成为威胁人类健康的公共问题。

世界卫生组织（WHO）和各国政府的膳食指南都倡导增加水果和蔬菜的食物摄入量以应对当今世界的慢病高发[4]。果蔬中起主要作用的物质是以黄酮和酚酸类化合物为代表的植物化学素，是植物的次生代谢产物，又称非营养素。大量研究报道了这类植物化学素具有降低脂质吸收、降血糖和抗炎、减肥等功效，其作用可能通过抑制胰脂肪酶、淀粉酶和葡萄糖苷酶等机制实现[5-7]。

竹叶在我国具有悠久的药用和食用历史，竹叶包裹的粽子被誉为人类历史上最古老的半方便食品。《本经逢原》记载：“竹叶兼行肌表，故能疗疮杀虫”[8]。抹竹中含有诸多对人体有益的生物活性物质，尤其是黄酮、酚酸、萜类、多糖等，可以起到抗氧化、增强免疫、调节脂代谢和防治心血管疾病等功效[9-10]。笔者科研团队创制的竹叶抗氧化物已于2004年列入国标GB 2760 作为食品添加剂使用，竹叶黄酮也于2014年被政府相关部门批准作为“新食品原料”。

抹竹是笔者科研团队最新研发的专利产品[11]，它是一种以鲜竹叶为原料制得的平均粒径介于800～5 000 目，膳食纤维总量＞70%、木质素含量＞20%、矿物质（灰分）＞7%的天然超微粉末。抹竹具有竹叶独特的清香和稳定的翠绿色泽，可广泛应用于食品工业中，如蛋糕、曲奇、冰淇淋和巧克力等，尤其在高温加工食品中更具优势。

本研究选择2 种原料来源的抹竹，即苦竹-抹竹和冷箭竹-抹竹，以市售抹茶为参照，通过高脂膳食诱导建立小鼠代谢综合症模型，并将试样植入高脂饲料中，进行为期12 周的膳食干预试验，探究抹竹对小鼠MS 的改善作用及可能的作用机制，并考察抹竹与抹茶在生物学效应上的异同，为抹竹作为食品原料、功能食品配料和/或膳食补充剂提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 原材料与实验动物

抹竹（Matzhu）：实验室自制，是以新鲜竹叶为原料制得的一种色泽明亮翠绿的超微粉末，具有典型的竹叶清香，制作方法参照文献[11]。本研究使用竹叶原料分别为来自四川雅安的苦竹和冷箭竹，苦竹-抹竹的膳食纤维含量为77%，总黄酮2.44%，总酚3.93%；冷箭竹-苦竹的膳食纤维含量为70%，总黄酮1.94%，总酚为3.10%；两者的平均粒径均为1 000 目。

抹茶（Matcha）：市售一级品，由浙江省茶叶集团股份有限公司提供。色泽嫩绿稍黄，具有明显海苔香，总膳食纤维含量为64%，平均粒径为1 000目。

C57BL/6 小鼠雄性（6 周龄，体重18～20 g，由上海斯莱克实验动物有限责任公司提供，许可证号为SCXK（沪）2012-0002）。高脂饲料（60 kcal%，TP23300）和基础饲料（10 kcal %，TP23302）由南通特洛菲饲料科技有限公司提供，含有不同抹竹和抹茶添加水平的高脂饲料也委托该公司定制。

1.2 仪器与试剂

仪器设备：Eon 酶标仪，美国BioTek 仪器有限公司；血糖测定仪，德国罗氏公司；3K-15 离心机，德国Sigma 公司；cobasR8000 全自动生化分析仪，德国罗氏公司；Bluepard 生化培养箱，上海一恒科学仪器有限公司；T10 高速组织匀浆机，德国IKA公司；JA21002 分析天平，上海舜宇恒平科学仪器有限公司；Nikon 80i 显微镜，日本尼康公司。

化学试剂：超氧化物歧化酶（SOD）试剂盒、谷胱甘肽过氧化物酶 （GSH-Px）试剂盒、丙二醛（MDA）试剂盒、游离脂肪酸（FFA）试剂盒，南京建成生物科技有限公司；胰岛素Elisa 试剂盒购自DECO 杭州至瑞生物科技有限公司。

肿瘤坏死因子（TNF-α）试剂盒、单核细胞趋化因子（MCP-1）试剂盒、瘦素（Leptin）试剂盒、脂联素（ADP）试剂盒、脂多糖（LPS）试剂盒，武汉基因美生物科技有限公司。

1.3 试验动物分组与剂量设置

将60 只雄性C57BL/6 小鼠用基础饲料适应性喂养5 d，选取正常进食、饮水的健康小鼠纳入试验。按体重随机分为6 组，每组10 只。试验期间，每5 只小鼠为一笼，在光照周期12 h、温度23℃±2 ℃、相对湿度50%～70%的饲养环境下，自由进食饮水，饲养12 周。

将抹竹和抹茶分别按相应比例加入高脂饲料中，委托饲料供应商加工成试验饲料。动物试验分组及剂量配置见表1。

表1 实验小鼠分组及剂量配制Table 1 Grouping and dosing of experimental mice

1.4 检测指标

1.4.1 体重和各脏器质量 在12 周的饲养期间，每周称重1 次，每两天投放一次饲料，并记录前次饲料剩余量和此次投放量，得到小鼠每天摄食量数据。试验结束时，将禁食16 h 的小鼠用CO2安乐死，取血后解剖，分别取出肝脏、肾脏、脾脏、肾周脂肪和附睾脂肪，迅速称重并记录数据。

1.4.2 血清生化指标 将收集到的小鼠血液于室温下静置2 h，然后4 ℃下以3 000 r/min 离心分离10 min，取上清。采用相应试剂盒在罗氏8 000 全自动生化分析仪中检测各组小鼠的血清总甘油三酯（TG）、总胆固醇（TC）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-c）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-c）和游离脂肪酸（FFA）等指标。

1.4.3 胰岛素抵抗相关指标 通过测定小鼠的空腹血糖（FBG）和空腹胰岛素水平（FINS）可计算胰岛素抵抗指数（HOMA-IR），HOME-IR=FBG（mmol/L）×FINS （mIU/L）/22.5。FBG 采用血糖仪及配套的血糖试纸检测。FINS 用酶联法检测（按试剂盒说明书操作）。

胰岛素耐受试验（ITT）：小鼠在饲养到第12周时，禁食10 h 后，腹腔注射胰岛素溶液（0.75 U/kg.BW），然后尾静脉采血，用血糖仪分别检测注射前（0 min）和注射后30，60，90，120 min 的血糖值。测试结束后，恢复供食。

葡萄糖耐量（GTT）测试为，小鼠在饲养到第12 周时，禁食12 h 后，腹腔注射葡萄糖溶液（1.5 g/kg.BW），然后尾静脉采血，用血糖仪检测注射前0 min）和注射后30，60，90，120 min 的血糖值。测试结束后，恢复供食。

1.4.4 肝脏氧化应激水平 小鼠处死后，迅速解剖取肝脏，尽量吸掉肝脏表面的血液，取小部分加4 ℃生理盐水高速匀浆制成10%匀浆液，3 000 r/min 离心20 min 取上清液，-80 ℃下保存，用以测定肝匀浆中的SOD、GSH-Px 活性及MDA 水平。按试剂盒说明书操作。

1.4.5 组织病理学切片 取小鼠的肝脏和附睾脂肪于4%的中性甲醛固定液中，经过乙醇梯度脱水，再进行浸蜡包埋制成石蜡切片，然后经苏木精-伊红染色（H&E 染色）后，采用光学显微镜观察肝脏及脂肪的病理情况。

1.4.6 细胞分泌因子及炎症因子 采用Elisa 法检测小鼠血清瘦素（LEP）、脂联素（ADP）、脂多糖（LPS）、白细胞介素IL-6、肿瘤坏死因子-α（TNFα）和单核细胞趋化因子（MCP-1）的水平。按试剂盒说明书操作。

1.4.7 肠道菌群 12 周试验结束后，每组随机取3 只小鼠的结肠粪便，通过提取粪便中肠道微生物的DNA 进行PCR 扩增，用Illumina PE250 进行高通量测序，鉴定其肠道微生物的类别及丰度。

2 结果与分析

2.1 抹竹对实验小鼠体重和脏器的影响

各组小鼠的体重变化如图1所示。试验开始时（第0 周），各组体重无显著差异。第12 周时，高脂组（HFD）小鼠体重明显增加，显著高于基础饲料组（Bas-C）；抹竹和抹茶的添加均可一定程度上改善高脂膳食诱导的小鼠体重过度增长。4 个试验组中，以2.5%苦竹-抹竹组（2.5% BP1）的小鼠体重增长最为缓慢，第12 周时平均体重较HFD组下降了10.9%（P＜0.001）。值得注意的是，当其添加量增加一倍时（5.0% BP1 组），控制体重的效果反而不明显。2.5%抹茶（2.5% Matcha）对小鼠体重的控制效果仅次于同等剂量的苦竹-抹竹，小鼠体重较HFD 组下降了7.5%（P＜0.001）。2.5%冷箭竹-抹竹组（2.5% BP2）的减重效果介于同等剂量的苦竹-抹竹和抹茶之间。

图1 实验小鼠的平均体重增长曲线Fig.1 The average weight growth curve of experimental mice

小鼠体重的增加反映在机体内部即为组织和脏器质量的增加。机体的能量以甘油三酯的形式储存在白色脂肪组织中，而白色脂肪主要存在于机体的皮下、器官（附睾、肾周等）周围和肠系膜处[12]。各组小鼠器官和组织的质量差异结果如图2所示。图2a 和图2b 为小鼠肝脏和肾脏的质量对比，其中HFD 组小鼠肝、肾质量都明显高于Bas-C 组；与HFD 组相比，仅有2.5% BP1 组和2.5%Matcha 组小鼠的肝脏和肾脏质量显著降低，表明2.5%苦竹-抹竹和抹茶对小鼠肝肾质量的控制效果较好；添加了抹竹与抹茶的各试验组小鼠的脾脏质量均显著低于高脂组，其中2.5%抹茶组与高脂组相比有极显著差异（P＜0.001），如图2c 所示。可见，抹茶在控制肾脏和脾脏质量增长方面的效果最佳。

肾周脂肪和附睾脂肪是小鼠体内质量最大，且与肥胖密切相关的两个脂肪组织。对于肾周脂肪而言，2.5% BP1 组显著低于高脂组 （P＜0.01），而其余3 个试验组均无显著性差异；对于附睾脂肪，2.5% BP1 和2.5% BP2 均表现出减少附睾脂肪积累的作用，且前者效果更好，质量减少了18%。见图2d、图2e。

图2 12 周试验结束时小鼠部分器官和组织的质量Fig.2 Weight of some organs and tissues in mice on the end of test

2.2 抹竹对实验小鼠血脂单脂质水平的影响

12 周饲喂结束时取小鼠血清，测试血生化指标，包括甘油三酯（TG）、总胆固醇（TC）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-c）、高密度脂蛋白胆固醇（HDLc）、游离脂肪酸（FFA），结果统计于表2。

高脂饮食导致小鼠体脂累积增多的同时，会引起血液中TG、TC 和LDL-c 及FFA 水平的升高，并会一定程度地降低HDL-c 水平。由表2可知，2.5%的抹茶降TG 效果最佳，膳食干预3 个月后TG 水平接近正常饲料组，抹竹降TG 的效果则不明显；但降TC 效果最显著的是2.5%苦竹-抹竹，其次是2.5%抹茶；在2.5%的添加剂量下，苦竹-抹竹、冷箭竹-抹竹和抹茶均能明显降低小鼠的LDL-c 水平，但当苦竹-抹竹的添加量提高到5.0%时其作用反而弱化；从HDL-c 的数据看，4 个试验组均表现出显著的提升作用，且以抹茶为佳。

由于糖脂代谢失衡，肥胖小鼠体内的游离脂肪酸（FFA）含量会显著增加。表2数据显示，各试验组均有效控制了FFA 水平的增加，其中抑制效果最好的是2.5%的抹茶，其次同等剂量的抹竹，苦竹-抹竹的高剂量（5.0%）反而相对表现最弱。

综合上述各项指标，在4 个试验组中，2.5%的苦竹-抹竹和同等剂量的抹茶降血脂效果比较理想。

表2 试验结束时抹竹对实验小鼠血脂水平的影响 （mmol/L，±s，n=10）Table 2 Effect of Matzhu on the blood lipid level of experimental mice on the end test （mmol/L，±s，n=10）

表2 试验结束时抹竹对实验小鼠血脂水平的影响 （mmol/L，±s，n=10）Table 2 Effect of Matzhu on the blood lipid level of experimental mice on the end test （mmol/L，±s，n=10）

注：*a，b，c，d 标示组间不同差异。

组别指标 1 2 3 4 5 6 Bas-C HFD 2.5% BP1 5.0% BP1 2.5% BP2 2.5% Matcha TG 1.11±0.17 a 1.30±0.16 b 1.25±0.16 b 1.35±0.16 b 1.32±0.17 b 1.17±0.1 a TC 3.05±0.16 a 4.23±0.17 b 3.65±0.23 c 4.08±0.19 bd 4.06±0.20 bd 4.03±0.15 d LDL-c 0.31±0.04 a 0.44±0.03 b 0.36±0.04 c 0.40±0.03 bc 0.39±0.06 c 0.39±0.04 c HDL-c 2.86±0.13 a 2.57±0.13 b 2.82±0.13 a 2.90±0.11 a 2.95±0.13 a 3.05±0.14 c FFA 2.11±0.16 a 2.36±0.19 b 1.97±0.23 a 2.01±0.16 a 1.97±0.11 a 1.63±0.13 c?

2.3 抹竹对实验小鼠胰岛素抵抗的改善

12 周试验结束时小鼠的空腹血糖（FBG）和空腹胰岛素（FINS）测试结果如表3所示。高脂饮食会导致小鼠的FBG 和FINS 升高，HOME-IR 即为胰岛素抵抗指数，其值越大，说明胰岛素敏感性越低，胰岛素抵抗症状越明显[13]。胰岛素抵抗常伴随着高脂膳食诱导的肥胖发生[14]，同时其也是代谢综合症的典型症状之一，主要表现为正常剂量的胰岛素无法产生其应有的生物学功效，胰岛素的下游靶器官无法正常响应。从而使得肌肉细胞中的葡萄糖吸收减少，肝脏的葡萄糖输出增加，共同导致机体中血糖浓度的升高等一系列问题[15]。表3中结果显示，2.5%苦竹抹竹和2.5%冷箭竹抹竹均降低了小鼠空腹血糖水平和空腹胰岛素水平，表明二者能较好地改善高脂膳食引起的胰岛素抵抗。而5.0% BP1 与2.5% Matcha 组则无显著的改善作用。

图3显示了试验结束（第12 周）时小鼠胰岛素敏感性的变化。在胰岛素耐量试验（ITT）中，由于受高脂膳食的影响，HFD 组小鼠的胰岛素敏感性降低，当注射胰岛素后，胰岛素不能迅速起作用促进血液中葡萄糖的分解利用。而经抹竹和抹茶干预后，小鼠的胰岛素敏感均得到改善，在各试验组中，以2.5%苦竹-抹竹的效果最佳。在糖耐量试验（GTT）中，向小鼠注射葡萄糖溶液后，血液中的葡萄糖水平会暂时性升高，随着胰岛素等因子的作用，葡萄糖被慢慢分解利用，从而恢复到初始水平。而高脂小鼠由于产生了胰岛素抵抗，所以无法像正常小鼠一样快速分解利用葡萄糖，故血糖含量会陡增、并且下降速度缓慢，2.5%苦竹-抹竹组显著改善了这一症状（P＜0.001），其余试验组的效果不显著。

表3 抹竹对实验小鼠空腹血糖和空腹胰岛素的影响 （±s，n=10）Table 3 Effect of Matzhu on FBG and FINS in experimental mice （±s，n=10）

表3 抹竹对实验小鼠空腹血糖和空腹胰岛素的影响 （±s，n=10）Table 3 Effect of Matzhu on FBG and FINS in experimental mice （±s，n=10）

注：*a，b，c 标示组间不同差异。

?组别 FBG/mmol·L-1 FINS/mU·L-1 HOME-IR Bas-C 3.81 ± 0.56 a 5.28 ± 0.72 a 0.94 ± 0.19 a HFD 6.89 ± 0.70 b 6.48 ± 0.76 b 1.99 ± 0.39 b 2.5% BP1 5.88 ± 0.90 c 5.31 ± 0.62 a 1.39 ± 0.30 c 5.0% BP1 6.08 ± 0.83 bc 6.21 ± 0.74 b 1.68 ± 0.35 bc 2.5% BP2 5.84 ± 0.87 c 5.44 ± 0.67 a 1.41 ± 0.30 c 2.5% Matcha 6.93 ± 0.96 b 6.01 ± 0.66 ab 1.87 ± 0.42 b

图3 实验小鼠第12 周时胰岛素敏感性的变化Fig.3 Insulin sensitivity changes in experimental mice at twelfth weeks

2.4 抹竹对实验小鼠肝脏氧化应激的影响

抹竹和抹茶12 周的膳食干预对小鼠肝脏氧化应激的影响如表4所示。

肝脏中SOD 和GSH-Px 是体内主要的抗氧化酶，有较强的清除自由基的能力。表4数据显示，HFD 组、5.0%BP1 组以及2.5% Matcha 组小鼠的SOD 水平明显高于正常组，而2.5%的BP1 和BP2 两组的SOD 活力与正常组相当；表明在2.5%这个剂量下苦竹抹竹和冷箭竹抹竹均能发挥较好的抗氧化功效，能帮助机体有效清除过多的自由基。在GSH-Px 水平上，2.5%的BP1 和BP2 两组介于正常组和高脂组之间，而5.0% BP1 和2.5%M 组则显著高于高脂组。MDA 为脂肪的氧化产物，可用于评价机体的氧化损伤程度[16]，其含量越高表明机体的氧化损伤越严重。从降低脂质过氧化物产物的水平看，抹竹的效果普遍优于抹茶，且以苦竹为佳。

氧化应激是机体受到各种有害因素刺激后，体内的活性氧自由基（ROS）大量产生。ROS 是导致胰岛素抵抗的重要原因，长期的高脂高糖饮食会导致机体产生大量ROS[17]。有研究表明，为了抵抗大量产生的ROS，机体的抗氧化酶也会相应地代偿性增加，以抗衡自由基对机体的损伤[18]。但随着氧化应激程度的不断升高，抗氧化酶的活力代偿性的增加已无法阻止自由基损伤，这会最终导致酶活力降低，机体氧化损伤加剧。从表4的数据综合来看，高脂饮食使得小鼠机体的氧化应激程度增大，而抹竹的膳食干预能有效地降低机体的氧化应激反应，尤以2.5%苦竹-抹竹的干预效果为佳。

表4 抹竹对实验小鼠肝脏氧化应激指标的影响 （±s，n=10）Table 4 Effect of Matzhu on oxidative stress index in liver of experimental mice （±s，n=10）

表4 抹竹对实验小鼠肝脏氧化应激指标的影响 （±s，n=10）Table 4 Effect of Matzhu on oxidative stress index in liver of experimental mice （±s，n=10）

注：*a，b，c，d 标示组间不同差异。

?组别 SOD/U·mg-1 蛋白 GSH-Px/U·mg-1 蛋白 MDA/nmol·mg-1 蛋白Bas-C 78.88±3.99 a 318.85±19.83 a 0.34±0.02 a HFD 84.32±2.37 b 387.25±13.84 b 0.38±0.03 b 2.5% BP1 77.53±5.38 a 377.22±13.54 b 0.32±0.03 a 5.0% BP1 84.06±4.53 b 415.33±16.95 c 0.31±0.04 a 2.5% BP2 78.91±5.65 a 379.79±16.52 b 0.34±0.04 a 2.5% Matcha 92.38±5.22 c 462.94±17.18 d 0.35±0.03 ab

2.5 抹竹对实验小鼠细胞因子水平的影响

抹竹对高脂膳食诱导的代谢综合征小鼠血液中脂代谢相关的细胞因子水平的影响见表5。

瘦素（LEP）是脂肪细胞分泌的一种循环激素，主要作用于中枢神经系统，通过抑制神经肽Y 的合成以降低食欲，减少能量摄入，从而达到减肥降脂的功效[19]。瘦素对胰岛素的调节是双向的，一方面通过作用于胰岛细胞上的受体抑制胰岛素的分泌，另一方面又对一些胰岛素调节的代谢有拮抗作用。因此，瘦素抵抗常伴随着胰岛素抵抗（IR）发生。有研究表明瘦素过高或过低都可能导致IR[20]。表5的数据显示，高脂组小鼠的LEP 水平明显高于正常组，说明高脂饮食使小鼠产生了瘦素抵抗。而2.5%的苦竹-抹竹表现出降低LEP 水平的最佳效果，其次是2.5%的抹茶，然后是2.5%的冷箭竹-抹竹，高剂量（5.0%）苦竹-抹竹的效果反而不显著。

脂联素（ADP）与肥胖和糖脂代谢密切相关，有研究表明肥胖人群中ADP 的水平显著降低，认为脂联素含量与肥胖呈负相关[21]。葛茜等[22]的动物试验也得到类似的结论，肥胖小鼠体内的血清脂联素水平明显下降。从表5的数据可知，高脂组小鼠的ADP 含量显著低于正常组，添加了抹竹和抹茶的4 个试验组均显著升高了小鼠血清ADP 的水平，其中尤以2.5%的苦竹-抹竹和抹茶的效果最佳，干预后小鼠的ADP 值接近正常组小鼠。

脂多糖（LPS）主要由肠道中的革兰氏阴性菌裂解产生，有研究表明脂多糖与肥胖小鼠体内炎症因子的表达上调密切相关[23]。表5数据显示，高脂组小鼠的脂多糖含量显著高于正常组，高脂饲料中强化抹竹和抹茶均能显著降低肥胖小鼠血清中的脂多糖水平，且2.5%苦竹抹竹的效应极显著（P＜0.001），LPS 值相较高脂组下降了27.8%。表明抹竹与抹茶的膳食干预能有效改善高脂饮食引起的细胞因子的分泌紊乱。

表5 抹竹对实验小鼠血液中脂代谢相关细胞因子表达的影响 （x±s，n=10 ）Table 5 Effect of Matzhu on expression of adipocytokines in experimental mice blood （x±s，n=10）

2.6 抹竹对实验小鼠血清炎症因子水平的影响

12 周试验结束时，各组小鼠的血清炎症因子水平如图4所示。

许多研究证明，肥胖与2 型糖尿病及炎症关系密切，还有研究表明肥胖是由于机体长期处于低炎症浸润状态，即慢性炎症[24]。MCP-1 是一种趋化因子，肥胖者体内增大的脂肪组织会释放大量的MCP-1，从而诱导大量吞噬细胞进入脂肪组织[25]，并释放出大量炎症因子。其中IL-6 和TNFα 是与肥胖密切相关的两种促炎因子，当二者水平上升时，表示机体炎症浸润程度增大。有研究者在肥胖和胰岛素抵抗的人体以及动物模型中均观察到了显著升高的TNF-α 水平，且当体重下降时TNF-α 水平也呈下降趋势[26]，表明TNF-α 水平与肥胖和胰岛素抵抗呈明显正相关。

由图4可见，高脂组小鼠的IL-6、TNF-α 和MCP-1 含量较正常组显著上升，说明高脂组的肥胖小鼠体内出现了炎症。添加了抹竹和抹茶的高脂组小鼠，其IL-6 和TNF-α 含量均显著降低，表明不同剂量的抹竹和抹茶均能显著抑制肥胖导致的促炎因子（IL-6、TNF-α）的分泌。2.5%的苦竹-抹竹、冷箭竹-抹竹和抹茶均能显著降低MCP-1的含量，而高剂量（5.0%）的苦竹-抹竹反而效果不显著。表明用适当剂量的抹竹与抹茶进行膳食干预，能显著改善肥胖小鼠体内的炎症浸润现象。

图4 抹竹对实验小鼠血清炎症因子表达的影响Fig.4 Effect of Matzhu on expression of serum inflammatory factors in experimental mice

2.7 实验小鼠肝脏和脂肪的切片观察结果

长期摄入高脂膳食会导致脂肪肝的形成，故HFD 组小鼠的肝脏质量明显高于正常组。高脂膳食中强化2.5%的苦竹-抹竹和抹茶3 个月后，小鼠的肝脏质量较HFD 组显著下降（见图2a）。将第12 周时采集的各试验组小鼠的肝脏进行H&E 染色切片观察，结果如图5所示。

图5 实验小鼠的肝脏H&E 染色切片（400×）Fig.5 H&E staining sections of liver in experimental mice （400×）

与正常组（图5a）小鼠相比，HFD 组（图5b）小鼠的肝脏中明显可见许多大小不一的白色脂滴，表明高脂饮食使得肝脏的脂代谢出现障碍，摄入的大量脂肪无法顺利被分解而在肝脏中逐渐沉积。添加了抹竹的高脂膳食组（图5c、图5d、图5e）和添加抹茶的高脂膳食组（图5f）小鼠的肝脏脂滴数量均明显少于高脂模型组，且不见体积较大的白色脂滴。其中2.5%BP1（图5c）和2.5% Matcha组（图5f）的肝脏中几乎没出现不规则的白色脂滴，表明肝细胞基本未发生脂肪变性。而2.5%BP2 （图5d）和2.5% Matcha 组（图5e）的肝脏细胞间隙还偶尔可见体积较小的白色脂滴。上述结果提示，抹竹和抹茶均有利于改善高脂饲料诱导的肝脏脂肪堆积，降低脂肪肝的风险，尤以2.5%苦竹-抹竹和抹茶的效果为佳。

图6为各组小鼠附睾脂肪组织的H&E 染色切片。从中可见，正常组（a 图）的脂肪细胞体积较小，视野中的脂肪细胞数量较多，而HFD 组（b 图）小鼠由于长期摄食高脂饲料，脂肪细胞的体积显著大于正常组。膳食中添加了抹竹和抹茶后，各组小鼠附睾脂肪细胞体积均表现出明显减小的趋势，其中以2.5%的苦竹-抹竹效果最为显著。

图6 实验小鼠的脂肪组织H&E 染色切片 （200×）Fig.6 H&E staining sections of adipose tissue in experimental mice （200×）

2.8 对实验小鼠的肠道菌群的影响

选取正常组、HFD 组和2.5%的苦竹-抹竹、冷箭竹-抹竹和抹茶这5 组实验小鼠的结肠粪便，运用高通量测序技术，分析测定其肠道菌群的结构，统计结果如图7所示。

通过高通量测序得到不同组别实验小鼠肠道微生物的OTUs，经基因库比对和物种注释后发现，受试小鼠的OUTs 分属以下9 个门：厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、脱铁杆菌门（Deferribacteres）、疣微菌门（Verrucomicrobia）、蓝细菌（Cyanobacteria）、软壁菌门（Tenericutes）及Saccharibacteria。其中，厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）和疣微菌门（Verrucomicrobia）这5 个门为所有组别共有。

由图7可知，5 组实验小鼠的肠道微生物中，厚壁菌门和拟杆菌门占绝对的数量优势。美国华盛顿大学Jeffrey I.Gordon 教授等[27]的研究表明，肥胖小鼠肠道内厚壁菌门（Firmicutes）与拟杆菌门（Bacteroidetes）丰度的比值（F/B 比值）比瘦者显著增高。而当肥胖小鼠变瘦后，其F/B 值会降低[28]。将拟杆菌门和厚壁菌门的丰度值统计后作出各组实验小鼠的F/B 相对丰度变化，结果如图8。

HFD 组小鼠的F/B 比值明显高于正常组，表明高脂膳食的确会引起小鼠肠道菌群的紊乱。2.5%苦竹-抹竹（BP1）组小鼠的F/B 值显著低于高脂组，表明其对小鼠的肠道菌群结构有较好的调节作用，可修正高脂饮食带来的不良影响；但2.5%冷箭竹-抹竹（BP2）和抹茶（M）组的F/B 值不降反增，甚至高于高脂组，这可能是由于测试选取的样本数不够，且不同小鼠间肠道菌群的结构差异较大导致。综上结果表明，同等剂量的冷箭竹-抹竹和抹茶对小鼠肠道菌群的改善作用不明显，且不同原料来源的抹竹其生物学效应存在显著差异。

图7 抹竹对实验小鼠肠道菌群结构的影响Fig.7 Effect of Matzhu on intestinal microflora in experimental mice

图8 抹竹对实验小鼠厚壁菌门与拟杆菌门相对丰度比值的影响Fig.8 Effect of Matzhu on the ratio of relative abundance of Firmicutes to Bacteroidetes in experimental mice

表6为各组实验小鼠的肠道菌群的丰富性和多样性的表征指标。常用于表示动物肠道菌群的群落丰富度和多样性的指数有以下4 种：Shannon、Chao、Ace 和 Simpson。其 中 Shannon 和Simpson 主要用于评价微生物群落的均匀性和多样性[29]。Shannon 指数的值越大，Simpson 指数的值越小，表明菌落结构的多样性越低。Chao 和Ace指数常用于表征的微生物群落的丰富度，且二者的值与群落丰富度呈正相关。由表6结果可知，高脂饮食使小鼠肠道微生物的Chao 和Ace 指数明显下降，表明菌群的丰富度显著下降，经过抹竹和抹茶的膳食干预后，肠道菌群的丰富度明显上升，抹茶组菌群的丰度甚至超过了正常组。Shannon 指数上，高脂膳食并未有明显影响，但苦竹-抹竹和抹茶干预组小鼠的该指数均较高脂组明显增加，表明两组小鼠的肠道菌群多样性得到明显提升。Simpson 指数的变化规律也证实了2.5%苦竹-抹竹能起到提高小鼠肠道微生物的多样性作用。

3 讨论

代谢综合征（MS）是一种包含多项心血管疾病危险因素的复杂临床症候群，其中肥胖和胰岛素抵抗是MS 的核心症状[30]。随着肥胖和2 型糖尿病的流行，近年来MS 的发病率也在不断攀升[31]，从而使社会的医疗健康负担日益加重，如何根据“药食同源”和“治未病”等中华养生理论，从膳食干预的角度出发，在天然产物和药食两用植物中寻找安全有效的功能性成分是一条必由之路。

表6 抹竹对实验小鼠肠道菌群多样性和丰富度的影响Table 6 Effect of Matzhu on richness and diversity of gut microbiota in experimental mice

本研究通过高脂膳食诱导小鼠产生代谢综合症的相关特征，并观察不同品种和剂量的抹竹对小鼠MS 症状的改善情况及其与抹茶作用效果进行对比。试验结果表明，膳食中添加抹竹和抹茶可一定程度改善高脂饮食导致的MS 症状，整体效果以2.5%苦竹-抹竹为佳。竹种方面，苦竹-抹竹的效果优于冷箭竹-抹竹；剂量方面，抹竹改善MS的功效未呈现剂量依赖性增加，低剂量（2.5%）苦竹-抹竹的效果反而优于高剂量（5.0%），这提示了将抹竹开发成膳食补充剂的经济优势。

竹叶中的黄酮、多糖等生物活性成分在降血糖和降血脂方面的功效和机制也多有研究报道。潘静等[32]研究发现苦竹叶多糖能有效降低糖尿病模型小鼠的血糖水平，有效促进葡萄糖的利用，并能提高肝糖原储存量。徐州医科大学的研究人员发现竹叶提取物可通过激活AKT 信号通路和抑制氧化应激来有效改善链脲佐菌素造模的大鼠糖尿病症状[33]。王勇[34]综述了植物黄酮类对糖尿病的研究和治疗机制，发现黄酮主要通过抗氧化、抗炎症来保护胰岛β 细胞免受氧化应激损伤，同时黄酮还能抑制α 葡萄糖苷酶的活性，以起到降低空腹血糖水平的效果。沙棘总黄酮被证实可有效降低高脂血症小鼠的TC、TG 等指标[35]。本研究的试验结果也表明，2.5%的苦竹-抹竹能显著降低小鼠的空腹血糖水平，改善其胰岛素抵抗症状。其作用极有可能是通过其中的黄酮、酚酸类物质降低机体氧化应激反应来实现的。

炎症与肥胖、胰岛素抵抗、血脂代谢异常等MS 风险因素密切相关[36]。TNF-α 是胰岛素抵抗病理中的一个关键因素，有研究认为TNF-α 可能通过抑制PPARγ 的mRNA 表达，使PPARγ 的水平下降，从而降低其抗炎、促凋亡的功效[37]。此外TNF-α 还能激活胰岛中的巨噬细胞释放更多的IL-1，通过增加一氧化氮合酶的表达起到抑制胰岛素的作用[38]。MCP-1 在炎症加重时会进一步导致巨噬细胞的聚集，从而使炎症循环恶化。曾有研究显示增加膳食纤维的摄入对炎症的改善有一定效果[39]。本研究结果表明，一定剂量的抹竹和抹茶能显著降低小鼠血清MCP-1、TNF-α 和IL-6 的水平，因此二者改善代谢综合症的良好效果可能与其抑制炎症反应的不断恶化密切相关。

高膳食纤维的饮食结构有助于成年人慢性病发病率的降低[40]，且能更有效地降低青少年儿童的MS 发病率[41]。Lattimer 等[42]研究者发现，膳食纤维通过减少宏量元素的消化和吸收并缩短致癌物在肠腔的接触时间来降低二型糖尿病、心血管疾病和结肠癌的风险。许多研究指出膳食纤维调节机体的代谢活动主要是通过改变肠道菌群的结构，并经由以下3 种方式实现：增强胆汁酸早期解离、产生大量短链脂肪酸和调节炎症因子[43-44]。抹竹中含有丰富的膳食纤维，本研究结果也充分表明，苦竹-抹竹的干预可有效调节MS 小鼠的肠道菌群结构，丰富其多样性，且能降低其F/B 值。这提示除了竹子化学素的作用外，抹竹还可能通过其丰富的膳食纤维调节肠道菌群结构，增加了肠道中有益菌的比例，进而起到改善小鼠代谢综合症的作用。

我国素有竹子王国之称，拥有十分丰富的竹资源，现有竹林面积约720 万公顷，有500 多个竹子品种。笔者前期探究了5 种不同竹叶：慈竹（N.affinis （Rendle）Keng f.）、绵竹 （B.intermedia Hsueh et Yi）、硫玉竹（Yushania Keng f.）、苦竹（P.amarus （keng）Keng f.）和冷箭竹（B.fangiana Keng f.et Wen）制备得到的抹竹的生物活性成分、产品特性、工艺适性等差异，从中优选了2 种，苦竹-抹竹和冷箭竹-抹竹作为本研究的试样。本研究结果表明，相同剂量下苦竹-抹竹比冷箭竹-抹竹改善MS 的效果更好，提示了不同竹种来源的抹竹改善MS 的效果存在差异。抹竹生物学效应的表现是由其中生物活性成分的作用决定的，因此抹竹中黄酮、酚酸和三萜类等植物化学素含量较高的苦竹-抹竹自然比冷箭竹-抹竹具有更强的改善小鼠MS 的功效。这提示：将黄酮、酚酸等植物化学素含量较高的竹种开发成抹竹，作为膳食补充剂，将更有益于人们的健康。

竹林与茶园常常相伴而生，二者对生态环境的要求基本相同。抹茶的出现改变了人们原有的茶叶食用习惯，近年来其在食品加工业中的应用被不断拓展，随着人们健康意识的加强和消费能力的提高，这种趋势必将带动同类型产品的走红。因此作为抹茶的“姐妹产品”，抹竹在食品工业中也有极大的应用前景。将抹竹应用于食品加工中可为食品带来翠绿色泽和清香风味，同时赋予其改善代谢综合症的优良功效。根据最新发布的国民健康数据，当前我国的慢性疾病发病率已高达20%，慢病死亡人数占死亡人口总数的83%，以代谢综合征为代表的慢病症候群的高发对国民健康造成巨大威胁，也给经济社会的良性发展带来了严重挑战。以“治未病”的观点看，膳食干预无疑比药物治疗更具优势。将国宝大熊猫的食物开发成膳食补充剂或食品功能配料，可望在人类社会不断高发的慢病防治中发挥独特作用。