儿茶素对高脂饮食小鼠减肥作用及肠道菌群的影响

钟建琴 付相 黄小潆 娄金鹏 耿毅然 袁攀 韩雪 洪峰

摘要：為探究儿茶素对高脂饮食小鼠减肥作用及肠道菌群的影响，将小鼠随机分为对照组、模型组、儿茶素组（0.06%儿茶素+高脂饲料），各组连续喂养28周，记录小鼠体质量和摄食量，计算肝脏系数、体脂比和Lee's指数，检测血脂指标，并采用HE染色观察小鼠肝脏病理变化，实时荧光定量PCR检测小鼠肠道菌群的相对表达量。研究结果显示，与对照组相比，模型组小鼠体质量、肝脏系数、体脂比和Lee's指数明显增加，血脂指标总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）及低密度脂蛋白（LDL-C）水平明显高于对照组，高密度脂蛋白（HDL-C）水平明显降低（P<0.05）;与模型组相比，儿茶素组小鼠体质量、肝脏系数及Lee's指数明显降低，血脂指标TG和LDL-C水平明显降低、HDL-C水平显著增加（P<0.05）。肝组织病理结果显示，儿茶素组小鼠与模型组相比能明显改善肝组织病变程度，减少肝损伤;肠道菌群结果显示，儿茶素组小鼠拟杆菌相对表达量明显高于模型组（P<0.05）。研究结果表明，儿茶素可显著减少小鼠摄食量、降低体质量、调节血脂水平、改善肝组织病变和肠道菌群紊乱，对于高脂饮食小鼠具有较好的减肥作用。

关键词：儿茶素;高脂饮食;血脂水平;减肥作用;肠道菌群

Effects of Catechins on Weight Loss and

Intestinal Flora in Mice Fed with High Fat Diets

ZHONG Jianqin1， FU Xiang1， HUANG Xiaoying1， LOU Jinpeng1，

GENG Yiran1， YUAN Pan1， HAN Xue1，2*， HONG Feng1*

1. School of Public Health， Guizhou Medical University， Guiyang 550025， China

2. Basic Medical College， Guangzhou University of Chinese Medicine， Guangzhou 510006， China

Abstract： To explore the effects of catechins on weight loss and intestinal flora in mice fed with high-fat diets，mice were randomly divided into control group， model group， and catechin group（0.06% catechin and high-fat diets）. Body weight and food intake of mice were recorded. After 28 weeks of continuous feeding， liver coefficient， body fat ratio， and Lee's index were calculated， and blood lipid indexes were detected. Liver pathological changes were observed by HE staining. Real-time quantitative PCR was used to detect the relative expression of intestinal microflora in mice. Compared with the control group， body weight， liver coefficient， body fat ratio， and Lee's index and the levels of total cholesterol（TC）， triglycerides（TG）， and low-density lipoprotein cholesterol（LDL-C）of mice in the model group were significantly increased， but the level of high-density lipoprotein cholesterol （HDL-C） was significantly decreased（P<0.05）. Compared with the model group， body weight， liver coefficient， and Lee's index and the levels of TG and LDL-C of mice in the catechin group were significantly decreased.However， the level of HDL-C was significantly increased（P<0.05）. The pathological results of liver tissues show that the degree of liver lesions was improved and liver injury was reduced in catechin group compared with the model group（P<0.05）. The results of intestinal flora show that the relative expression level of Bacteroidetes in the catechin group was significantly higher than that in the model group（P<0.05）. Therefore， catechins could significantly reduce food intake， body weight， regulate levels of blood lipid， improve liver lesions， and intestinal microflora disorders in mice fed with high-fat diets， and had a good effect on weight loss.

Keywords： catechin， high-fat diet， bloodlipid level， antiobesity action， lntestinal flora

肥胖是一种由多因素引起的慢性代谢性疾病，是指体内脂肪堆积过多和分布异常并危害健康的一种状态[1]。随着人们生活水平的提高，饮食习惯的改变，高热量、高脂肪食物的攝入已成为肥胖、高脂血症等代谢性疾病发生的主要原因，人类的健康与肠道菌群密切相关，例如肥胖、糖尿病、高血压等多种疾病的发生均与肠道菌群的失调有关[2-3]。有研究表明，高脂饮食与肠道菌群关系密切，它可降低肠道菌群的丰富度和多样性，改变机体的氧化还原状态，损伤肠道粘膜屏障功能，最终诱导肥胖的发生[4]。

儿茶素（Catechin）是从茶叶等天然植物中提取出来的一类酚类活性物质，具有抗氧化、清除自由基、抑制脂质过氧化、提高膜稳定性等活性。研究显示儿茶素可以降血脂、降血糖和保护心脑血管疾病[5-6]。目前，关于肠道菌群与饮食方面的研究成为了全球热点。研究发现，肠道菌群能够调节饮食中摄入的高脂肪、吸收脂溶性维生素、分解碳水化合物以及合成氨基酸等作用[7]。高脂、高胆固醇饮食会导致肠道菌群多样性水平降低，主要体现在拟杆菌门和双歧杆菌数量下降，厚壁菌门和变形菌门数量上升，动物实验和人体研究都有证据表明脂代谢异常的个体肠道中厚壁菌门与拟杆菌门比例（F/B）会增加[8-9]。

目前，关于儿茶素减肥作用及其机制尚不明确，且关于儿茶素与肠道菌群的研究较少。本研究旨在探讨儿茶素对高脂饮食诱导肥胖小鼠的减肥作用及其与肠道菌群的关系，为后续儿茶素的研发与应用提供理论依据和重要参考。

1  材料与方法

1.1  主要仪器与试剂

酶标仪（美国Thermo Scientific Multiskan GO公司），CFX96实时荧光定量PCR仪（美国Bio-Rad公司），高压蒸汽灭菌器（中国北京盛科信德科技有限公司），干燥箱（广州市大祥电子机械设备有限公司）。儿茶素（江西绿康天然产物有限责任公司，EGCG纯度为90%，不含咖啡碱），血清总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）检测试剂盒（南京建成生物工程研究所），粪便基因组DNA提取试剂盒〔天根生化科技（北京）有限公司〕，TB Green R Premix Ex TaqTM II〔宝日医生物技术（北京）有限公司〕，购于江苏省协同医药生物工程有限责任公司的高脂饲料（43%基础饲料、20%蔗糖、16%猪油、13%酪蛋白、3%麻油、3%预混料、2%磷酸氢钙）。

1.2  实验动物及分组处理

选择18只清洁级C57BL/6J雄性小鼠，体质量持18～21 g，购自辽宁长生生物技术股份有限公司，饲养于贵州医科大学医学实验动物中心。适应性喂养1周后，将小鼠按体质量随机分为对照组（普通饲料）、模型组（高脂饲料）、儿茶素组（0.06%儿茶素+高脂饲料）3组饲养，每组6只，连续喂养28周并每周记录大鼠的体质量。本实验获得贵州医科大学伦理委员会批准（批准号：1900227）。

1.3  小鼠一般情况

记录小鼠体质量及摄食量，实验结束后准确称量小鼠肝脏、肾周脂肪以及睾周脂肪质量，并测量小鼠体长，最后计算小鼠的肝脏系数、体脂比及Lee's指数，公式如下[10-11]：

肝脏系数=肝脏质量/体质量×100

体脂比=（肾周脂肪质量+睾周脂肪质量）/体质量×100

Lee's指数=体质量^1/3×103/体长

1.4  小鼠血清生化指标检测

小鼠剪尾取血2 000 r/min离心10 min，分离上层血清，采用试剂盒检测小鼠血清中总胆固醇、甘油三酯、高密度脂蛋白胆固醇及低密度脂蛋白胆固醇的含量。

1.5  小鼠病理学检查

摘取肝脏，取肝脏三角叶放入4%多聚甲醛中进行固定、包埋、烤片、脱蜡、常规HE染色，于显微镜下观察小鼠肝脏组织病理结构改变。

1.6  小鼠粪便总DNA提取

取新鲜的粪便样品置于无菌的EP管中，然后立即放入液氮冷冻后置于-80 °C冰箱保存。粪便DNA提取参照TIANGEN粪便基因组DNA提取试剂盒说明书进行。取2 μL DNA予以核酸浓度测定仪检测DNA浓度与纯度，所有标本OD260/OD280均处在1.7～2.0区间内，表示DNA纯度高。

1.7  实时荧光定量PCR测定

以总的细菌为内参基因，检测小鼠粪便中双歧杆菌、拟杆菌和厚壁杆菌的相对表达量，引物由生工生物工程（上海）股份有限公司合成，引物序列见表1。反应体系（10 μL）包括Ultra SYBR Mixture 5 μL，上下游引物（10 μmol/L）各0.5 μL，模板1 μL，加入灭菌去离子水至10 μL。采用TB Green R Premix Ex TaqTM II试剂盒进行操作，经预变性、变性、退火、延伸，获得溶解曲线，以检测扩增特异性，PCR反应在实时荧光定量PCR仪上进行，采用2-step PCR法，以总的细菌为内参基因，计算各菌属的相对表达量。

1.8  统计方法

采用SPSS 23.0进行统计分析，定量资料进行正态性检验，多组间的比较满足正态性、方差齐性的数据采用单因素方差分析（One-Way ANOVA），不服从正态或方差不齐的采用Kruskal-Wallis H秩和检验，两两比较采用SNK法。检验水准α=0.05。

2  结果与分析

2.1  儿茶素对小鼠体质量及摄食量的影响

小鼠体质量及摄食量变化情况见表2。各组小鼠初始体质量无显著差异;与对照组相比，模型组小鼠最终体质量显著增加;与模型组相比，儿茶素组小鼠最终体质量显著降低。从摄食量上来看，模型组小鼠的日均摄食量显著高于对照组，儿茶素组小鼠的日均摄食量显著低于对照组和模型组。

2.2  儿茶素对小鼠肝脏系数、体脂比及Lee's指數的影响

与对照组相比，模型组小鼠肝脏系数、体脂比以及Lee's指数显著增加。与模型组相比，儿茶素组肝脏系数和Lee's指数均显著下降（表3）。

2.3  儿茶素对小鼠血脂水平的影响

儿茶素对小鼠血脂水平的影响结果见表4。模型组小鼠血清中TC、TG及LDL-C水平均显著高于对照组，HDL-C水平显著低于对照组。与模型组相比，儿茶素组小鼠TG和LDL-C水平显著降低、HDL-C水平显著升高。

2.4  儿茶素对小鼠肝组织病变的影响

不同处理小鼠肝组织的病理学观察结果如图1。对照组小鼠肝脏细胞结构清晰，形态正常，未见脂肪空泡;与对照组相比，模型组小鼠肝细胞结构被破坏，细胞肿胀，脂肪沉积明显，可见大量肝细胞脂肪空泡;与模型组相比，儿茶素组小鼠肝脏细胞脂肪变性减轻，肝细胞脂肪空泡减少且变小，情况明显改善。

2.5  儿茶素对小鼠肠道菌群的影响

小鼠双歧杆菌、拟杆菌、厚壁杆菌的相对表达量如图2。与对照组小鼠相比，模型组小鼠双歧杆菌相对表达量显著降低;厚壁杆菌相对表达量显著增加（P<0.05）;拟杆菌相对表达量降低，但未达显著水平。与模型组小鼠相比，儿茶素组小鼠双歧杆菌相对表达量有所增加、厚壁杆菌相对表达量有所降低，均未达显著水平;但儿茶素组小鼠拟杆菌相对表达量显著高于模型组（P<0.05）。

3  小结与讨论

高能量摄取和消耗保持动态平衡有助于机体维持正常，但摄取能量大于消耗时，体内就会产生过多脂肪堆积从而导致肥胖[12]。本研究发现，使用高脂饲料喂养小鼠，模型组小鼠体质量、肝脏系数、体脂比以及Lee's指数明显高于对照组，这与长期摄入高热量的饮食导致脂肪堆积，多余的能量转化为脂肪沉积于体内有关。通过儿茶素干预，小鼠体质量、肝脏系数以及Lee's指数明显降低，这与杨丽聪等[13]研究结果一致。儿茶素主要通过抑制脂肪相关酶、增强脂肪酸的氧化能力、抑制食欲使得摄食量减少，进而抑制体质量和脂肪质量[14]。

本研究发现儿茶素能有效降低小鼠TG、LDL-C水平，增加HDL-C水平，与李勤等[15]的研究结果一致，这与儿茶素能够通过增强肝脏中脂肪酸的氧化，抑制胆固醇、脂肪酸以及甘油三酸酯的合成有关[16]。但本研究发现，儿茶素对血脂TC水平没有影响。

哺乳动物重要的代谢器官是肝脏，它在维持碳水化合物、脂肪和蛋白质等物质代谢中起着重要作用，大量研究表明摄入高能量食物会导致肝脏脂肪样病变、功能丧失[17]。肝组织病理结果显示，模型组小鼠肝脏组织中有大量空泡样变，肝脏组织严重受损;儿茶素干预后可以有效缓解肝脏损伤，减少肝脏脂肪的沉积，这与儿茶素能够调节血脂指标，影响脂肪代谢从而抑制肝脏和脂肪中脂质积累有关[18]。小鼠肝脏系数、血脂指标、肝组织病理等研究结果一致，说明儿茶素对高脂饮食的小鼠具有一定的减肥作用。

肠道微生物组成对脂代谢有重要调控作用，它可直接参与宿主能量和物质代谢[19]。双歧杆菌是一种重要的生理性有益菌，具有营养作用、免疫增强作用、改善胃肠道功能等多种生理功能。厚壁菌门和拟杆菌门存在相互促进的共生关系，它们共同促进宿主吸收或储存能量，拟杆菌门降低、厚壁菌门增加或拟杆菌门/厚壁菌门比例的降低都会导致肥胖。本研究结果显示，儿茶素组小鼠拟杆菌相对表达量比模型组小鼠明显增加，这与拟杆菌能抑制小鼠其他有害菌的生长，产生有机酸刺激肠道蠕动以及降低肠胃胆汁酸含量，增加胆固醇和脂质的排出，从而对高脂饮食诱导的肥胖具有显著抑制作用有关[20-22]。在本次研究中，与模型组相比，虽然儿茶素组小鼠双歧杆菌相对表达量增加，厚壁杆菌相对表达量降低，但未达显著差异，这提示儿茶素可能对厚壁杆菌和双歧杆菌的变化不敏感。

综上所述，儿茶素可以减少小鼠摄食量、降低体质量、调节血脂水平、改善肝组织病变和肠道菌群紊乱，提示儿茶素对高脂饮食小鼠具有较好的减肥作用和改善肠道菌群紊乱，但其具体机制仍需进一步验证和探讨。

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