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亞麻籽調節糖脂代謝作用的研究進展

放大字體  縮小字體 發布日期:2020-08-20
核心提示:糖代謝異常和脂代謝異常發生率增長迅速并相互影響,常呈并行性發展,嚴重影響人們的生活及生存質量。雖然在過去幾十年中藥物治療已經取得了進步,但臨床上仍多采用單病種、單靶點治療模式,強調對癥治療,面對多病并發的疾病發生背景,治療效果不盡如人意且往往伴隨著副作用。
   糖代謝異常和脂代謝異常發生率增長迅速并相互影響,常呈并行性發展,嚴重影響人們的生活及生存質量。雖然在過去幾十年中藥物治療已經取得了進步,但臨床上仍多采用單病種、單靶點治療模式,強調對癥治療,面對多病并發的疾病發生背景,治療效果不盡如人意且往往伴隨著副作用。
 
  我國的亞麻籽多用于榨制食用油及制備動物飼料,其更多的營養功效尚未被充分利用。越來越多的研究表明,亞麻籽及其功能成分能有效緩解代謝性疾病的發生及發展,這為防治機體糖脂代謝紊亂提供了新的思路和途徑。
 
  東南大學公共衛生學院營養與食品衛生學系、環境醫學工程教育部重點實驗室的史湘鈴、孫桂菊*綜述了近年來國內外關于亞麻籽調節糖脂代謝的研究概況,以期確定其相關的健康益處,為將來有關亞麻籽的深入研究及開發應用提供依據。
 
  1 亞麻籽改善糖脂代謝異常的功效學研究
 
  1.1 亞麻籽改善糖代謝異常的功效學研究
 
  在動物實驗中,用亞麻籽(0.714 g/kg mb)治療鏈脲佐菌素誘導的糖尿病大鼠12 周后,顯著改善了糖尿病大鼠體質量、血糖和甘油三酯(TG)水平。此外,谷丙轉氨酶和谷草轉氨酶水平也顯著下降。而在人群干預研究中,結果顯示,與干預前相比,干預組空腹血糖(FBG)和餐后2 h血糖(2hPG)水平在干預30 d和60 d時差異均顯著,且2hPG在干預60 d時較對照組的差異也具有統計學意義。60 d干預后,TG水平較干預前差異顯著,總膽固醇(TC)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)和低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)水平較對照組及干預前差異均具有統計學意義。亞麻籽干預還可以顯著降低患者的胰島素水平和穩態模型評估IR指數(HOMA-IR)并升高定量胰島素敏感性檢測指數(QUICKI),減緩葡萄糖的吸收速率,對IR具有改善作用。
 
  1.2 亞麻籽改善脂代謝異常的功效學研究
 
  既往研究表明,亞麻籽具有改善脂質譜的潛力。研究結果發現,高膽固醇血癥組血清TC、TG、LDL-C和極低密度脂蛋白膽固醇(VLDL-C)水平顯著升高,HDL-C水平下降,經亞麻籽干預后均得到顯著改善。此外,亞麻籽干預還可顯著改善主動脈、心臟和肝臟的病理損傷。在高膽固醇血癥+亞麻籽粉干預組還觀察到了肝臟和心肌纖維之間內皮細胞增殖并形成了新的血管。有研究結果顯示,在排除了飲食和身體活動作為混雜因素的影響后發現,與基線水平相比,亞麻籽干預可顯著降低患者的體質量、體質量指數(BMI)、TC和TG水平;與對照組相比,亞麻籽組的體質量、BMI、TC、LDL-C和TG水平均顯著下降,HDL-C水平未得到顯著改善(P=0.543)。有研究發現補充亞麻籽粉可改善患者的體質量、BMI和血壓水平,降低TC、TG、LDL-C和VLDL-C水平,同時升高HDL-C水平,脂質譜的改善顯著降低了受試者罹患動脈粥樣硬化的風險。
 
  2 亞麻籽調節糖脂代謝異常的主要功效成分
 
  2.1 α-亞麻酸
 
  亞麻籽油(FO)通常通過冷壓提取而得,素有“來自高原的深海魚油”的美稱。FO是n-3多不飽和脂肪酸(PUFAs)的主要植物來源,其中α-亞麻酸(ALA)的質量分數為50%左右,與其他常用食用油相比,要相對豐富得多,有報道指出,隨著亞麻籽的成熟,亞麻籽中ALA的比例會持續增加而飽和脂肪酸所占比例越來越少。ALA是n-3 PUFAs中唯一的必需脂肪酸,在體內ALA可通過酶促反應代謝成較長鏈的二十碳五烯酸(C20:5 n-3)、二十二碳五烯酸(C22:5 n-3)和二十二碳六烯酸(C22:6 n-3)。ALA的生物利用度取決于攝入的亞麻籽產品類型,相對于整個亞麻種子和碾磨的亞麻籽粉,ALA在FO中的生物利用度最高。
 
  2.2 木酚素
 
  木酚素主要以開環異落葉松樹脂酚二葡萄糖苷(SDG)的形式存在。人體攝入亞麻籽后,SDG首先在酶的作用下變為開環異落葉松脂酚(SECO)形式,由腸道菌群代謝為植物雌激素的代謝產物,以腸二醇(ED)和腸內酯(EL)為主,它們具有比木酚素前體更強的生物活性,ED和EL的轉換效率取決于許多因素并且在個體之間存在很大差異。血液和尿液中高濃度的ED和EL與降低許多慢性疾病的患病風險有關,有益作用主要是由于它們的抗氧化活性。有研究表明,FO和SDG對MS鼠氧化應激的保護作用主要是由于其高木酚素含量。對抗氧化活性進行進一步評估發現,SDG、SECO、ED和EL作為抗氧化劑的效力分別是VE的1.27、4.86、5.02、4.35 倍,其中ED的抗氧化活性最強。
 
  2.3 膳食纖維
 
  亞麻籽中膳食纖維含量豐富,約占種子質量的28%,包含可溶性亞麻籽膠(FG)與不溶性纖維兩部分,其比例在1∶4至2∶3之間變化。FG主要由具有高水結合能力的黏液膠組成,不溶性部分由纖維素和木質素組成。亞麻籽的膳食纖維到達大腸后,由結腸微生物群發酵,產生短鏈脂肪酸(SCFA)、氫、二氧化碳、甲烷等。在大腸中,亞麻籽不溶性纖維通過膨脹效應,增加腸道內容物體積、減少內容物在腸道內的傳輸時間、增加排泄量,可有效治療便秘和腸易激綜合征。亞麻籽黏液中的可溶性纖維增加腸內物質的黏度、調節腸道菌群,有益于降糖降脂、延緩胃排空和營養物質的吸收。
 
  3 亞麻籽調節糖脂代謝的主要機制
 
  3.1 亞麻籽調節糖代謝的主要機制
 
  抑制α-淀粉酶的活性
 
  通過抑制α-淀粉酶等糖代謝相關酶來延遲淀粉消化在控制糖尿病中起著關鍵作用。SDG、SECO、ED、EL對胰腺α-淀粉酶活性的抑制效果顯示ED、SECO、EL、SDG的半數抑制濃度分別為8.6、9.5、10.9、15.7 μmol/L,其中ED最為有效。
 
  調節腸道激素的分泌
 
  胰升血糖素樣肽-1(GLP-1)是一種腸促胰島素激素。天然GLP-1的半衰期很短,這為臨床直接應用帶來難度,因此,內源性刺激GLP-1的分泌是糖尿病藥物作用的一個重要靶點。研究證明,FO可顯著升高血漿GLP-1水平,通過促進腸道分泌GLP-1改善血糖。G蛋白偶聯受體120(GPR120)是n-3 PUFAs的受體,可介導GLP-1的內源性分泌。
 
  改善胰島素信號的轉導
 
  胰島素信號轉導在血糖代謝中扮演了核心作用。胰島素信號經由胰島素受體(INSR)、胰島素受體底物(IRS),激活磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)/絲/蘇氨酸激酶(Akt)系統,最終導致GLUT4遷移到細胞膜中并促進葡萄糖進入細胞。信號轉導通路中任何位置的功能失調均會影響血糖水平的正常代謝。研究表明,ALA能夠通過調節胰島素通路上的關鍵基因INSR、IRS1、Akt和GLUT4的mRNA表達來改善胰島素敏感性,從而有效降低血糖水平。SDG則可通過增加AKt、IRS1和腺嘌呤核糖核苷酸活化蛋白激酶(AMPK)的磷酸化水平和GLUT4表達,增強胰島素信號傳導,減輕IR。
 
  抗炎、抗氧化及抗糖化作用
 
  糖尿病是以慢性高血糖為主要特征的代謝性疾病。持續高血糖狀態下,蛋白質(如血紅蛋白和白蛋白)的過度糖化會產生不可逆的晚期糖基化終產物(AGEs)。循環AGEs能夠在各種組織中誘導炎性細胞因子,其反過來刺激氧化應激和更高水平的炎癥反應。降低機體氧化炎癥應激水平以及抑制機體內AGEs的累積在糖尿病及其并發癥的發生及發展中發揮著重要作用。
 
  3.2 亞麻籽調節脂代謝的主要機制
 
  抑制脂質生成相關基因的表達
 
  固醇調節原件結合蛋白(SREBPs)已被確立為脂質合成的轉錄因子,尤其是對膽固醇和脂肪酸的合成,有3 種已知的SREBP同種型被命名為SREBP-1a、SREBP-1c和SREBP-2。乙酰CoA羧化酶(ACC)、脂肪酸合成酶(FAS)等脂肪生成基因的表達可以通過關鍵轉錄因子SREBP-1c調節。體外研究表明,ALA處理可以顯著抑制SREBP-2、SREBP-1a、SREBP-1c和FAS的mRNA表達,下調參與TC和TG生物合成途徑和脂質轉運的8 種脂質代謝相關基因(SC5D、TM7SF2、CYP51、HMGCS1、SQLE、ACSL3、ABCA1、ACSS2)的表達水平,表明ALA可能通過抑制轉錄因子SREBPs的表達來抑制膽固醇和脂肪酸生物合成途徑。
 
  膽汁酸是由肝臟中的膽固醇合成的內源性類固醇分子,除了促進脂溶性營養素的吸收外,還調節許多代謝過程,包括葡萄糖、脂質和能量穩態,膽汁酸的這種調節功能主要由膽汁酸激活的核受體法尼醇X受體和G蛋白偶聯膽汁酸受體1介導。膽汁酸在肝臟中通過兩種途徑形成,分別由限速酶膽固醇7α-羥化酶(CYP7A1)和甾醇-27-羥化酶(CYP27A1)引發。研究結果表明,增加膽汁酸合成是亞麻籽的主要降膽固醇機制之一。
 
  促進脂肪代謝相關基因的表達
 
  過氧化物酶體增殖物激活受體(PPARs)是核激素受體家族中的配體激活受體,能夠增強線粒體脂肪酸β氧化,降低脂質合成,包括PPARα、PPARβ/δ和PPARγ 3 種亞型。PPARα與配體結合激活后會增加線粒體和過氧化物酶體中肉毒堿棕櫚酰轉移酶1A(CPT1A)和酰基輔酶A氧化酶1(ACOX1)mRNA和蛋白表達。FO可顯著改善TG分解代謝相關基因(PPARα、CPT1A、ACOX1)和脂肪合成相關基因(SREBP-1c、ACC)的表達水平從而降低血脂水平。
 
  亞麻籽膠干預可上調脂聯素的蛋白表達水平并活化AMPK,通過增加CPT-1的表達來增強脂肪酸氧化并通過上調脂肪甘油三酯脂肪酶(ATGL)引起TG水解增強。此外,升高的AMPK還降低了SREBP-1的水平及FAS的表達以抑制脂肪生成。
 
  抗炎、抗氧化作用
 
  有研究表明,FO和SDG均可通過增加還原型谷胱甘肽、過氧化氫酶、SOD和GPx活性,提高MS模型鼠的抗氧化能力并改善其血脂代謝水平。對氧化損傷情況分析發現,亞麻籽的抗氧化作用主要是由于其高SDG的含量。在補充完整亞麻籽粉的干預研究中觀察到肝臟、心臟和主動脈中SOD活性顯著增強,血漿促炎細胞因子IL-1β和IL-6表達水平顯著下降,表明亞麻籽有助于降低高膽固醇血癥患者的血脂水平,改善氧化應激和炎癥。
 
  調節腸道菌群
 
  亞麻籽膠可通過降低厚壁菌門菌(如氏菌、乳酸桿菌和瘤胃球菌等)和(或)厚壁菌門菌/擬桿菌門菌的相對豐度,顯著降低肥胖小鼠體質量,體脂率和TG水平。此外,由腸道微生物群發酵膳食纖維產生的短鏈脂肪酸可以通過激活GPR41從而影響脂肪生成。亞麻籽纖維可以增加乳酸菌屬、阿克曼氏菌屬和雙歧桿菌等潛在有益菌的豐度和盲腸中短鏈脂肪酸總量,給機體提供能量的同時調節GPR41的表達。
 
  結    語
 
  亞麻籽是一種潛在的功能性食品,它的各種健康益處和營養價值主要歸功于其豐富的生物活性成分。近年來,越來越多的研究證明了其潛在的降糖降脂功效。亞麻籽參與糖脂代謝的功能成分主要包括ALA、木酚素和亞麻籽膠等,主要通過調節糖脂代謝過程中關鍵酶的活性和基因表達、調節腸道菌群紊亂以及抗炎抗氧化等機制來實現的。
 
  亞麻籽因其獨特的營養成分一直是營養學家和醫學研究人員關注的焦點,但目前亞麻籽的相關研究仍還存在以下問題:盡管大量臨床實驗和動物實驗肯定了亞麻籽調節糖脂代謝的能力,但多集中在ALA和SDG,對亞麻籽粉或亞麻籽膠的相關研究相對較少且由于亞麻籽劑量,給藥方法以及研究對象(2型糖尿病、前驅糖尿病、妊娠糖尿病、高脂血癥等),疾病狀態等的差異,研究之間結論缺乏一致性;調控糖脂代謝的具體機制研究并不是很清楚,很多工作只停留現象的觀察;此外,亞麻籽的補充對高膽固醇血癥兒童以及哺乳期婦女后代的有效性及安全性也亟待探討。
 
  我國是亞麻籽主產國之一,其高效利用可以帶來可觀的經濟效益和社會效益。針對以上問題,今后應進一步加強對亞麻籽功能成分提取和分離純化技術的研究,不斷優化生產工藝;需要進行更多的體內研究,以確定亞麻籽成分與糖脂代謝的關系并進一步探討其劑量效應關系以及生物利用度;明確其調節糖脂代謝的分子機制并確定其發揮體內效應的關鍵結構基團,為相關慢性病的防治提供新靶點和新思路;評價其對包括孕婦和哺乳期婦女在內的特殊人群的應用潛力及安全性;開發更具穩定性、吸引力和實用性的亞麻籽功能產品,提高受眾依從性,充分發揮其有益作用。
 
 
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