玉米阿魏酸对高脂血症大鼠脂代谢和肝损伤的影响

张乃丹，佐兆杭，王 颖,2,3,4, ，孙 维，庞惟俏

（1.黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江大庆 163319；2.国家杂粮工程技术中心，黑龙江大庆 163319；3.粮食副产物加工与利用教育部工程研究中心，黑龙江大庆 163319；4.黑龙江省农产品加工与质量安全重点实验室，黑龙江大庆 163319）

近年来，人们开始加强对营养和健康的重视，我国居民的膳食营养状况随之也得到部分改善，可总体上膳食结构不合理的状况却并未消失。长期高脂饮食会导致机体血脂升高，进而引起体脂异常，导致高脂血症等一系列糖脂代谢病。高脂血症又称脂质代谢紊乱或异常，是引发心血管疾病和动脉粥样硬化的危险因素之一[1-3]，可由多种遗传或获得性疾病引起，其特点是血脂水平升高。但大部分情况下，高脂血症只能靠药物来缓解。目前，高血脂患者多以口服西药为主，目前他汀类药物的产品，可以说是所有西药制剂中目前应用最广泛有效的低脂药物[4]，但其存在着耐受性差、毒副作用高等局限性[5]。因此，在高脂血症及有关疾病的防治方面，目前主要偏向于挖掘天然的活性成分，为以后有可能代替药物做基础研究铺垫，特别是其中表现出广泛药理特性的酚类物质[6]。

玉米是我国重要的粮食作物，玉米皮为玉米的加工副产物，主要用作低价饲料[7-8]。玉米皮中有大量的酚酸类物质，其中阿魏酸含量最高，阿魏酸具有很高的药用价值，目前已知阿魏酸及其衍生物具有抗动脉粥样硬化、防治心血管疾病的功效[9-10]，同时还具有抗血栓[11]、抗菌消炎[12]、抗氧化[13]、抗突变和抗癌等作用[14]。因此，其在食品加工业、农业、医学、化妆品领域的研究和应用日益广泛[15-17]。有研究发现阿魏酸也具有一定的降血脂作用，但目前对高脂血症的改善功效尚不明确。因此，本实验以玉米皮中的阿魏酸为实验对象，通过建立高脂血症大鼠模型，观察玉米阿魏酸对其肝脏功能、血脂代谢的影响，提升了玉米皮的附加值，为玉米阿魏酸的保健功效提供理论依据和数据支持，为高脂血症人群提供新的饮食指导，以及未来在功能性食品中的应用提供了参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

雄性Wistar 大鼠 辽宁长生生物技术股份有限公司，许可证号：SCXK（辽）2020-0001；玉米阿魏酸（纯度＞95%） 成都曼斯特生物科技有限公司；辛伐他汀片 哈药集团三精明水药业有限公司；普通饲料、高脂饲料（高脂饲料配方：普通饲料中加20.0%蔗糖、15%猪油、1.2%胆固醇、0.2%胆酸钠） 北京博泰宏达生物技术有限公司；异氟烷 百特医疗用品贸易有限公司；低密度脂蛋白胆固醇（low-density lipoprotein cholesterol，LDL-C）试剂盒、高密度脂蛋白胆固醇（high-density lipoprotein cholesterol，HDLC）试剂盒、总胆固醇（total cholesterol，TC）试剂盒、甘油三酯（triglyceride，TG）试剂盒、谷丙转氨酶（alanine aminotransferase，ALT）试剂盒、谷草转氨酶（aspartate aminotransferase，AST）试剂盒、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）试剂盒、谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GPH-Px）试剂盒、丙二醛（malondialdehyde，MDA）试剂盒和过氧化氢酶（catalase，CAT）试剂盒 南京建成生物工程研究所。

KDC-2046 低速冷冻离心机 安徽中科中佳科学仪器有限公司；显微镜 明美光电公司；EGll50H包埋机、RM2245 切片机 德国徕卡公司；DK-8D 型水浴锅 山东千司科学仪器；全波长酶标仪 美国伯腾仪器有限公司；AL104 型电子天平 上海梅特勒-托利多仪器。

1.2 实验方法

1.2.1 模型建立、分组及给药 48 只SPF 级雄性Wistar 大鼠，在相对湿度50%±10%，环境温度23±2 ℃下饲养，本试验遵循黑龙江八一农垦大学动物科学学院动物伦理委员会原则，定期清洗消毒笼具并更换垫料，大鼠自由进食和饮水，每周对大鼠体质量进行称量。Wistar 大鼠自适应饲养一周后，随机选择8 只作为正常组（CON），其余大鼠以高脂饲料饲喂，饲喂量与CON 组相同，喂养4 周后，测定大鼠TC、TG、HDL-C 和LDL-C 含量，若试剂盒结果显示喂养高脂饲料组与CON 组相比血清HDL-C 含量显著下降（P＜0.05），LDL-C、TG、TC 含量相比CON组显著升高（P＜0.05），则表明建模成功。

建模完成之后，将高脂血症大鼠随机分成5 组（每组8 只），组名为玉米阿魏酸高（FA-H）、中（FAM）、低（FA-L）剂量组，阳性对照组（SV）和模型组（MOD）。MOD 和CON 组生理盐水灌胃；SV 组辛伐他汀片（10 mg/kg）灌胃；FA-H（10 mg/kg）、FA-M（20 mg/kg）、FA-L（40 mg/kg）剂量组玉米阿魏酸灌胃（根据先前研究方法选择[17]），每天定时对各组大鼠进行灌胃，灌胃剂量均为2 mL/只。持续给药42 d后，大鼠12 h 禁食，使用吸入异氟烷的方式麻醉，取血解剖，进行后续实验。

1.2.2 血清生化及抗氧化指标测定 大鼠解剖后，从腹主动脉进行血液采集后静置30 min 以上，离心（4℃，4000 r/min，10 min），提取的血清通过SOD、GSH-Px、AST、MDA、LDL-C、TC、CAT、ALT、HDL-C 和TG 试剂盒测定其含量，严格按试剂盒说明书操作。

1.2.3 肝脏指数及肝脏组织病理变化 参考张明等[18]实验步骤，解剖肝脏用生理盐水冲洗后，称重，计算肝脏指数[19]。肝脏指数公式如下：

取右小叶，10%甲醛固定液中固定48 h，乙醇脱水，二甲苯透明，石蜡包埋、切片后，苏木精-伊红染色，光学显微镜下观察病理学形态。

1.3 数据处理

采用SPSS 21.0 软件进行统计和分析，以平均值±标准差方式对试验数据进行表达。采用Excel 2021 软件进行数据统计分析和图形绘制。

2 结果与分析

2.1 高脂血症模型建立

血脂是血浆中TC、TG 及类脂的总称，长期的高脂饮食会引起TC、TG、HDL-C 和LDL-C 含量发生改变，并会引起高脂血症的发生[20-21]。由表1 可以看出，喂食高脂饲料的大鼠TG、LDL-C、TC 较CON组极显著升高（P＜0.01），而HDL-C 则较CON 组极显著降低（P＜0.01）。表明高脂饮食引起了大鼠的脂肪代谢异常，成功建立大鼠高血脂模型。

表1 Wistar 大鼠第5 周的血脂水平Table 1 Blood lipid level of Wistar rats at the 5th week

2.2 玉米阿魏酸对高脂血症大鼠体重和肝脏指数的影响

长期喂食高脂膳食会导致大鼠体重超过标准值，并会影响肝脏代谢[22-23]。整个实验周期由图1中可以看出，1～5 周时CON 组的体重均显著低于其他剂量组（P＜0.05），且各组的生长状况良好，体重均稳定增长。在完成分组进行给药后，在表2 中可以看出，MOD 组大鼠体重增长率可达到0.85%±0.21%，与之相比SV 组、FA-M 组的体重增长率显著性降低（P＜0.05）；FA-H 组体重增长率为0.62%±0.12%，降低了0.23%，极显著性降低（P＜0.01）。MOD 组的肝脏指数为2.71%±0.24%，极显著高于CON 组（P＜0.01），经过玉米阿魏酸影响后的大鼠肝脏指数与MOD 组的相比均表现出极显著降低（P＜0.01），最高降低0.14%。由此表明一定浓度的玉米阿魏酸能够显著地降低高脂血症大鼠体重和肝脏质量，并能有效地抑制高脂大鼠的肝脏指数增加。

图1 玉米阿魏酸对大鼠体重的影响Fig.1 Effect of corn ferulic acid on body weight of rats

表2 Wistar 大鼠第5 周的体重增长率和肝脏指数Table 2 Weight gain rate and liver index of Wistar rats at the 5th week

2.3 玉米阿魏酸对高脂血症大鼠血脂代谢的影响

循环水平的TC、TG 和LDL-C 升高，HDL-C 降低，是高脂血症的特征之一[24-25]。TC 具有疏水性，可与高、低密度脂蛋白（HDL、LDL）结合成为HDLC 和LDL-C。其中HDL-C 可以将TC 输送至肝脏进行代谢；LDL-C 可以作为载体，将TC 与受体结合转运到各个组织[26]。TG 和TC 的含量越高，机体的脂肪酸含量也就越高[27]。从图2 中可以看出，与CON 组相比，MOD 组TC、TG、LDL-C 极显著升高（P＜0.01），HDL-C 极显著降低（P＜0.01），说明MOD组大鼠的高脂血症特征明显。与MOD 组相比，随着玉米阿魏酸剂量的不断增加，TC、LDL-C 和TG含量均有所降低，FA-H 组效果最好，TC 降低25.45%、TG 降低52%、LDL-C 降低48.28%，均具有极显著性差异（P＜0.01）。而FA-M 组和FA-H 组HDL-C的含量分别增加48.65%、56.76%，均具有显著性差异（P＜0.05）。与潘奕鸥等[28]在阿魏酸对脂肪沉积的ob/ob 小鼠血脂水平，TC、TG、LDL-C 和HDL-C含量影响变化的趋势研究结果相似。可能是由于玉米阿魏酸加快了HDL-C 的转运，进而加快胆固醇排出，并抑制脂肪酸与甘油的结合。表明玉米阿魏酸能够降低高脂血症大鼠的血脂，促进机体代谢。

图2 玉米阿魏酸对大鼠血脂代谢的影响Fig.2 Effect of corn ferulic acid on blood lipids in rats

2.4 玉米阿魏酸对高脂血症大鼠血清中ALT、AST的影响

肝脏是进行胆固醇、脂肪等脂类物质分解的主要器官[29]。AST 和ALT 的指标可以反映肝功损伤和恢复情况[30-31]。肝损伤时，细胞中的AST 和ALT会进入血液，导致其大量聚集在血清中[32]。从图3中可以看出，MOD 组的 ALT 和 AST 与 CON 组相比含量极显著升高（P＜0.01），表明高脂血症大鼠的肝脏已受到损伤。与MOD 组相比，玉米阿魏酸处理组ALT 和AST 含量均呈现降低趋势，其中FA-H 组效果最好，ALT 含量下降29.81%（P＜0.01）、AST 含量下降16.63%（P＜0.01），结果与徐诗雨等[33]使用阿魏酸对急性肝损伤小鼠的ALT、AST 含量影响变化的趋势研究结果相似。说明一定剂量的玉米阿魏酸可以降低高脂血症大鼠的ALT、AST 活性，对高脂血症大鼠的肝损伤具有一定程度的修复。

图3 玉米阿魏酸对大鼠血清中ALT、AST 的影响Fig.3 Effect of corn ferulic acid on serum ALT and AST in rats

2.5 玉米阿魏酸对高脂血症大鼠血清抗氧化指标的影响

肝脏转运胆固醇受到阻碍会导致自由基增加，进而破坏抗氧化系统，造成氧化损伤[34]。SOD 是重要的自由基清除酶，在高脂血症大鼠的实验中，若SOD 活性降低，则其自由基清除能力也会相应地有所削减[35]。MDA 可以反映人体脂质过氧化的程度[36]。GSH-Px 和CAT 能使过氧化氢产生较高的羟基自由基，从而产生一种无毒性的产物[37]。由图4 可以看出，MOD 组MDA 极显著高于CON 组（P＜0.01），而SOD、CAT 和GSH-Px 极显著降低（P＜0.01），可以说明高脂血症大鼠的过氧化水平升高，自由基清除能力下降，氧化-抗氧化状态不平衡。与MOD 组相比，经过玉米阿魏酸处理后的大鼠SOD、GSH-Px、CAT、MDA 结果FA-H 组效果最好，SOD 水平增加了123.54%，GSH-Px 增加了153.89%，CAT 增加了209.9%，MDA 降低了51.95%，均有极显著的改善（P＜0.01）。试验结果与唐祯等[38]用阿魏酸结构改造的新化合物对大鼠高脂血症的SOD、MDA、CAT 含量的影响变化趋势相似。表明玉米阿魏酸可增强高脂血症大鼠的抗氧化活性，并对脂质代谢异常具有良好的调节作用。

图4 玉米阿魏酸对大鼠血清抗氧化指标的影响Fig.4 Effect of corn ferulic acid on serum antioxidant indexes in rats

2.6 玉米阿魏酸对高脂血症大鼠肝脏组织结构的影响

观察肝脏的组织切片，可以更直观地发现组织结构的变化。由图5 可以看出，CON 组细胞整体组织形态完整，排列整齐，无明显分界，大小均匀，细胞质丰富；与CON 组相比MOD 组细胞排列紊乱，细胞质间脂滴液泡大小不同，组织结构发生改变；与MOD 组相比玉米阿魏酸不同剂量组虽脂滴液泡形态各异，但细胞排列较整齐，细胞间隙小。随着玉米阿魏酸剂量的增加，脂滴空泡逐渐减少，细胞轮廓逐渐相对清晰，肝脏组织结构有明显的改善，其中FAH 组改善效果最明显。表明玉米阿魏酸对高脂血症大鼠的肝脏结构具有一定的修复、改善作用。

图5 大鼠肝组织形态变化（100×）Fig.5 Morphological changes of rat liver tissue（100×）

3 结论

通过玉米阿魏酸对高脂膳食诱导的高脂血症大鼠体重、肝脏指数、脂质代谢、肝损伤、抗氧化指标及肝脏组织结构的影响发现。玉米阿魏酸可以使高脂血症大鼠体重增长率降低0.23%，肝脏指数降低0.14%，表明一定剂量的玉米阿魏酸可以减轻高脂血症大鼠的体重和肝脏指数；玉米阿魏酸还可以使高脂血症大鼠的TC 降低25.45%、TG 降低52%、LDL-C降低48.28%、ALT 降低29.81%、AST 降低16.63%和MDA 降低51.95%，HDL-C 增加56.76%、SOD 增加123.54%、GSH-Px 增加153.89%、CAT 增加209.9%，表明一定剂量的玉米阿魏酸可以改善血脂代谢、肝损伤、增强抗氧化能力，改善高血脂症；在高脂血症大鼠的肝脏切片中可以明显看出，随着玉米阿魏酸含量的增加，切片中脂滴空泡减少、细胞轮廓清晰，表明玉米阿魏酸可以改善高血脂症大鼠的肝脂肪变形情况。

综上所述，玉米阿魏酸对高脂饮食诱导的高脂血症具有辅助治疗作用，并对肝脏具有良好的保护作用。本研究提高了玉米皮的附加值，为玉米阿魏酸的保健功效提供理论依据和数据支持，以及未来在功能性食品中的应用提供了参考。然而本文主要集中在玉米阿魏酸对高脂血症大鼠血液指标的影响进行探讨，但没有进一步深究玉米阿魏酸对高脂血症大鼠的血清代谢组学和肠道菌群的影响情况，这也是本课题组下一步的研究方向。