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《西南大学》 2019年
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甜橙精油微胶囊对肥胖型SD大鼠的减肥作用研究

李大虎  
【摘要】:肥胖是全世界最常见和最主要的健康问题之一。肥胖与多种代谢紊乱有关,例如高血压、Ⅱ型糖尿病等,这些疾病给患者造成了巨大的身体折磨和经济负担。传统的减肥方法伴随有不同程度的疗效不足、成本高、副作用大等缺点,而利用天然、绿色、安全的植物提取物开发具有减肥功能的膳食补充剂成为目前研究的热点。甜橙精油(Sweet orange essential oil,SOEO)是一种芸香科柑桔属水果中天然的植物提取物,具有抗氧化、抗炎、抗癌、抗肥胖、保护血管等生理作用。但是,SOEO对氧气、光和湿度都很敏感,长期暴露在外界会很快氧化或者降解;且SOEO经口摄入后能够被胃肠道迅速吸收并快速排出体外,在体内停留时间较短,不利于其生理活性的充分发挥。同时,由于肠道菌群能够通过影响能量平衡、肠道通透性、基因表达等而影响全身的代谢,那么具有减肥功能的膳食补充剂是否会影响肥胖个体的肠道菌群?此外,氧化应激可能是导致肥胖相关脂代谢紊乱的启动者,研究膳食补充剂对肥胖个体氧化应激状态的影响并讨论肥胖与氧化应激的相关性也是十分有必要的。为了解决上述问题,本研究采用SOEO和?-环糊精(?-Cyclodextrin,?-CD)制备甜橙精油微胶囊(SOEO microcapsule,SOEO-MC),并以肥胖型SD大鼠为研究对象,通过灌胃SOEO-MC研究SOEO-MC的减肥作用和减肥机制,并探讨SOEO-MC对肥胖型SD大鼠肠道菌群和机体氧化应激的影响,以期为研制具有减肥功效的SOEO膳食补充剂提供科学依据。主要研究结论如下:(1)SOEO-MC的制备和性质表征。实验选用β-CD包封SOEO形成微胶囊,通过响应面实验设计发现,添加5.66 g SOEO,在53.7℃条件下包封3.24 h得到的微胶囊包封率最大,最大理论值为50.32‰。实验使用激光散射粒度仪、扫描电镜、傅里叶变换红外光谱和差示扫描量热仪观察优化后SOEO-MC微观形态和物理化学性质,结果发现:SOEO-MC粒径比空白微胶囊小,为1.34±0.58μm,且在电镜下,SOEO-MC形成的平面相对光滑,在其聚集颗粒中可发现菱形、梯形、平行四边形等:SOEO-MC和空白微胶囊不同的微观形态提示,SOEO可能已经进入β-CD分子空腔,影响了β-CD分子的重结晶;同时,SOEO-MC的红外光谱和差式扫描量热曲线中出现了不同于SOEO和空白微胶囊的峰形,这是SOEO和?-CD形成非共价键的结果,该结果进一步证实SOEO被β-CD成功包封,微胶囊形成。此外,实验还发现,包封后SOEO的主要成分_D-柠檬烯相对含量为97.42%,SOEO的主要活性成分保留性较好。最后,通过SOEO-MC的体外释放实验发现,微胶囊形式能够较好地在高温和光照条件下保护SOEO,其保留率远远大于未包封的SOEO;SOEO-MC在模拟肠液中具有一定的缓释性能,这对延长SOEO在体内的滞留时间是有利的。(2)SOEO-MC对肥胖型SD大鼠的减肥作用及机理。本实验研究了SOEO-MC对肥胖型大鼠体重、食量、血脂以及肝脏等组织形态的影响。结果发现,SOEO-MC使肥胖大鼠体重增量减小了41.4%,并使肥胖型SD大鼠的脂肪率降为3.37%;但SOEO-MC不能显著降低肥胖大鼠的肝脏系数。SOEO-MC的饮食干预能够降低肥胖大鼠血清中总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇的含量,降幅分别为17.2%和14.1%,但SOEO-MC对血清中甘油三酯和高密度脂蛋白胆固醇的影响并不明显。SOEO-MC还能够明显减少肥胖型SD大鼠肝脏的脂肪变性,修复肝脏细胞病理性改变;同时减小白色脂肪组织中脂肪细胞的大小。实验还测定了维持大鼠能量平衡的关键激素的含量以及与脂肪分解、合成相关的基因表达量。结果表明,SOEO-MC能够显著降低肥胖大鼠血清胰岛素和瘦素水平(P0.05)。这个结果说明,SOEO-MC能在一定程度上改善肥胖大鼠体内胰岛素和瘦素的抵抗。但SOEO-MC对肥胖大鼠血清中神经肽Y水平的影响不明显,各组大鼠神经肽Y含量相对稳定。我们还发现,SOEO-MC能够使激素敏感性脂肪酶和肉碱脂酰转移酶1基因分别上调6.2倍和1.7倍,明显下调乙酰CoA羧化酶和过氧化物酶体增殖物激活受体-γ基因,这说明SOEO-MC促进了肥胖大鼠脂肪的分解和氧化,抑制了脂肪酸的生物合成和脂肪细胞的分化。此外,SOEO-MC能够显著上调解偶联蛋白2基因的表达(P0.05),解除部分正常呼吸链中应有的电子传递与磷酸化两者之间偶联关系,增加机体的产热。(3)SOEO-MC对大鼠肠道菌群的影响及不同表型SD大鼠肠道菌群的物种分布规律研究。实验对不同表型的大鼠(正常对照大鼠(LFD)、肥胖对照大鼠(HFD)、SOEO-MC膳食干预大鼠(HFD-MC)、低脂易胖大鼠(EF)、高脂耐受大鼠(HT))肠道菌群16SrDNA的V4区域进行高通量测序。从?-多样性进行分析,在不考虑丰度情况下,食用低脂饲料的大鼠样品(LFD、EF)与食用高脂饲料的大鼠样品(HFD、HFD-MC、HT)物种多样性差异较大,这个结论提示:不同的饮食可能会造成不同个体间肠道菌群组成不同;在考虑物种组成和丰度的条件下,正常大鼠(LFD)、高脂耐受大鼠(HT)均与肥胖大鼠(HFD)物种多样性差异较小,说明瘦弱与肥胖表型个体肠道菌群间的大部分物种组成和丰度相对稳定,而个别非优势菌群可能对表型起到关键作用。进一步对大鼠门水平的物种组成和丰度进行分析,结果表明,各组样品肠道菌群中硬壁菌门和拟杆菌门均占主导地位,且在LFD和HFD组中,硬壁菌门和拟杆菌门相对丰度差异并不大,这说明LFD和HFD中不同的表型可能是非优势菌群引起的;EF组革兰氏阴性细菌(拟杆菌门和变形菌门)的含量较高,共占比78%,这可能导致了该组大鼠低脂易胖的表型;在HT组中,大鼠在高脂膳食下出现瘦弱体型,这是其肠道菌群中硬壁菌门(丰度较低)和拟杆菌门(丰度较高)共同作用的结果。对各组大鼠属水平物种组成和丰度进行研究可知,SOEO-MC提高了肥胖大鼠肠道菌群中双歧杆菌属和乳酸菌属的丰度,这有利于降低肠道内毒素水平,保护肠屏障并减少对总胆固醇的吸收;而HFD-MC组内毒素水平显著低于HFD组,该结果则证实了上面的结论。(4)SOEO-MC对肥胖型SD大鼠体内氧化应激的影响。在本实验中,我们发现,SOEO-MC处理能够使肥胖大鼠血清中丙二醛含量显著下降(P0.05),使肝脏中的羰基化蛋白含量下降17.8%。该结果说明,SOEO-MC减轻了肥胖大鼠血清中的脂质过氧化和肝脏中的蛋白质羰基化,缓解了机体氧化应激水平。同时,SOEO-MC处理使肥胖大鼠血清中谷胱甘肽含量提高21.3%,使脂肪组织中过氧化氢酶活性提高67.3%,使血清、肝脏和脂肪组织中超氧化物歧化酶活性分别提高10.3%、15.2%和17.7%。这些结果证实,SOEO-MC能够明显提高肥胖大鼠体内的抗氧化酶类水平和抗氧化能力。Nrf2基因能够调控多种抗氧化因子的表达,通过测定该基因在大鼠组织中的表达量可以发现,HFD-MC组脂肪组织Nrf2基因比HFD组显著上调(P0.05),这与脂肪组织中丙二醛、过氧化氢酶和谷胱甘肽的活性(或含量)显著升高相一致;但在肝脏中Nrf2基因的表达差异并不显著。此外,通过相关性分析可知,血清丙二醛含量与脂肪率具有较强的正相关性(R~2=0.7648,P0.05);脂肪组织中超氧化物歧化酶活性与脂肪率呈显著的负相关(R~2=0.6303,P0.05),这也与上文的研究结果一致。
【学位授予单位】:西南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TS201.4

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【参考文献】
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