RS4型抗性淀粉對高脂飲食C57BL/6J小鼠炎癥因子的影響

王 欣，鄔應龍

（四川農(nóng)業(yè)大學食品學院，四川 雅安 625014）

RS4型抗性淀粉對高脂飲食C57BL/6J小鼠炎癥因子的影響

王 欣，鄔應龍*

（四川農(nóng)業(yè)大學食品學院，四川 雅安 625014）

目的：研究3種RS4型抗性淀粉對高脂飲食C57BL/6J小鼠炎癥因子的影響。方法：雄性C57BL/6J小鼠隨機分成6組：基礎對照（control，CL）組、高脂飲食（high-fat，HF）組及高脂飼料中分別添加15%甘薯淀粉（sweet potato starch，SPS）、羥丙基甘薯淀粉磷酸酯（hydroxypropyl cross-linked sweet-potato modified starch，HPCL-SPS）、交聯(lián)辛烯基琥珀酸甘薯淀粉酯（cross-linked octenyl succinic anhydride sweet-potato modified starch，CLOSA-SPS）、檸檬酸乙?；适淼矸埘ィ╟itric acid acetylated sweet-potato modifi ed starch，CAAC-SPS）飼喂12周，處死后測定血清中游離脂肪酸（free fatty acid，F(xiàn)FA）、腫瘤壞死因子α（necrosis factor-α，TNF-α）、白介素6（interlukin 6，IL-6）、單核細胞趨化蛋白1（monocyte-chemoattractant protein 1，MCP-1）等指標。結果：HF組和HF-SPS組的FFA、TNF-α、IL-6和MCP-1水平明顯高于CL組，HF-HPCL-SPS組、HF-CAAC-SPS組的FFA、TNF-α、IL-6和MCP-1的含量及附睪周圍脂肪大小顯著低于HF組（P＜0.05）。結論：HPCL-SPS、CAAC-SPS可以降低高脂飲食C57BL/6J小鼠血清中FFA和炎癥因子水平，并影響脂肪細胞的大小，可能對由肥胖引起的低度炎癥及相關代謝疾病有一定的改善作用。

RS4型抗性淀粉；肥胖；炎癥因子；脂肪細胞

眾所周知，肥胖是一種低度炎癥狀態(tài)，這種炎癥狀態(tài)可能會引起肥胖相關代謝綜合征的發(fā)生，包括Ⅱ型糖尿病，動脈粥樣硬化和血脂異常癥[1-2]。肥胖相關炎癥的特點之一是血清中炎癥因子（例如腫瘤壞死因子、趨化蛋白等）濃度增加[3]。更多報道[4]指出細胞因子在肥胖引起相關代謝疾病中起著重要的作用，評價局部和系統(tǒng)細胞因子的濃度有助于控制與肥胖相關的代謝綜合征和并發(fā)癥。

研究表明抗性淀粉具有多種生理功能，包括控制血糖和胰島素水平，增強腸道有益菌的增長，預防結腸癌的發(fā)生，同時促進人體對礦物質(zhì)元素的吸收，還有利于脂肪的氧化，具有一定的降脂作用[5-7]。大多數(shù)研究人員根據(jù)淀粉的來源和人體實驗的結果，將抗性淀粉分為4類：RS1型包括植物組織包埋不消化的淀粉顆粒；RS2型主要存在于馬鈴薯、高直鏈玉米和未成熟的香蕉中；RS3型是指糊化后在冷卻或儲存過程中結晶而難以被淀粉酶分解的淀粉；RS4型是通過酯化、交聯(lián)等手段變性的化學改性淀粉，例如檸檬酸淀粉酯和二淀粉磷酸酯?？剐缘矸塾欣谘强刂普{(diào)節(jié)和脂質(zhì)代謝[8]。Shimotoyodome等[9]研究發(fā)現(xiàn)RS4抗性淀粉可以增強肝臟脂肪酸氧化能力和相關基因的表達，并降低了血液中胰島素的含量，RS4比RS2更有效的改善了高脂飲食引起C57BL/6J小鼠的餐后血糖并增強肝臟中脂肪分解作用。

本實驗主要研究攝入RS4型抗性淀粉對高脂飲食C57BL/6J小鼠腫瘤壞死因子α（necrosis factor-α，TNF-α）、白介素6（interlukin 6，IL-6）和單核細胞趨化蛋白1（monocyte-chemoattractant protein 1，MCP-1）炎癥因子的分泌及脂肪細胞的影響，從而為RS4型抗性淀粉預防肥胖相關代謝疾病提供相應的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

甘薯淀粉（sweet potato starch，SPS）、羥丙基甘薯淀粉磷酸酯（hydroxypropyl cross-linked sweet-potato modifi ed starch，HPCL-SPS）、交聯(lián)辛烯基琥珀酸甘薯淀粉酯（cross-linked octenyl succinic anhydride sweet-potato modified starch，CLOSA-SPS）、檸檬酸乙?；适淼矸埘ィ╟itric acid acetylated sweet-potato modifi ed starch，CAAC-SPS） 實驗室自制；游離脂肪酸（free fatty acid，F(xiàn)FA）試劑盒、TNF-α、 IL-6、MCP-1酶聯(lián)免疫試劑盒 南京建成生物工程研究所。

1.2 實驗動物

C57BL/6J清潔級小鼠，雄性，購于四川大學實驗動物中心。

1.3 抗性淀粉的含量及測定

HPCL-SPS、CLOSA-SPS及CAAC-SPS制備方法分別參照文獻[10-13]?？剐缘矸酆康臏y定方法參照Englyst等[14]提出的體外模擬酶水解法并進行一定的改進。

1.4 動物分組及飲食

72只體質(zhì)量（20±2）g的雄性C57BL/6J清潔級小鼠。適應性飼喂1周后，隨機分成6組，每組1 2只，分別是基礎對照（c o n t r o l，C L）組、高脂飲食（h i g h f a t，H F）組、H F-S P S組、H F-H P C L-S P S組、H F-C L O S A-S P S組、HF-CAAC-SPS組。小鼠自由采食飲水（飼料參照AIG-93配方，實驗室自制，具體成分見表1），每籠飼養(yǎng)2只，明暗交替10 h/14 h，溫度控制（23±2）℃。

表1 飼料配方表Table 1 Ingredients of the experimental diets

1.5 采樣及測定

12周喂養(yǎng)結束后，動物禁食12 h，眼球采血，分離血清用于測定FFA、TNF-α、IL-6和MCP-1的含量。小鼠處死后解剖取附睪周圍脂肪于10%的甲醛溶液中固定，做石蠟切片，HE染色，顯微鏡視野下觀察并拍照。脂肪組織切片在顯微鏡下隨機選取兩個視野高倍鏡拍照，用Image Pro-Plus 6.0軟件測量脂肪細胞面積大小。

1.6 統(tǒng)計學分析

2 結果與分析

2.1 抗性淀粉的含量

表2 抗性淀粉含量Table 2 RS content of native and modified SPS

由表2可知，SPS經(jīng)不同的化學變性后，其抗性淀粉的含量都有所提高，其中羥丙基交聯(lián)變性處理和檸檬酸乙?；幚慝@得較高的抗性淀粉含量。

2.2 血清中FFA的含量

圖1 RS4抗性淀粉對小鼠血清中FFA含量的影響Fig.1 Serum FFA concentration in mice from each group

由圖1可知，CL組小鼠血清中FFA的濃度與其余各組相比均有顯著性差異（P＜0.05），HF-SPS組和HF-CLOSA-SPS組與HF組相比無顯著性差異，而添加了HPCL-SPS及CAAC-SPS組與HF組相比，顯著降低了小鼠血清中FFA的濃度（P＜0.05）。血循環(huán)中FFA水平的升高，可導致進入肝臟的FFA增加，使甘油三酯的合成增加，破壞正常的脂代謝，HPCL-SPS和CAAC-SPS有效地抑制了FFA水平的增加，可能在維持正常的脂代謝水平上有一定的作用。

2.3 血清中TNF-α的含量

圖2 RS4抗性淀粉對小鼠血清中TNNFF--α含量的影響Fig.2 Serum TNF-α concentration in mice from each group

由圖2可知，12周飼養(yǎng)后，HF組血清中TNF-α水平明顯高于CL組（P＜0.05），而添加SPS組小鼠血清中的TNF-α含量與HF組相比并無顯著性差異（P＞0.05）；高脂飼料中添加HPCL-SPS、CLOSA-SPS及CAAC-SPS都在一定程度上降低了血清中TNF-α的含量，其中HF-HPCL-SPS組及HF-CAAC-SPS組血清中含量分別為（384.3±11.1）、（399.0±22.9）ng/L，與HF組（（543.4±7.3）ng/L）有顯著性差異（P＜0.05）。Tian等[15]發(fā)現(xiàn)羥乙基淀粉能抑制核轉(zhuǎn)錄因子路徑的活化，降低血漿中TNF-α質(zhì)量濃度，從而對改善炎癥狀態(tài)有一定的作用。這與本研究結果一致，因此推測RS4型抗性淀粉降低了炎癥因子的分泌，有可能是通過抑制核轉(zhuǎn)錄因子的活化來實現(xiàn)的。

2.4 血清中IL-6的含量

圖3 RS4抗性淀粉對小鼠血清中IL-6含量的影響Fig.3 Serum IL-6 concentration in mice from each group

由圖3可知，CL組血清中IL-6的含量低于其余各組（P＜0.05），其中HF組和HF-SPS組中的含量分別達到（133.0±8.7）、（143.0±2.9）ng/L。飼料中添加HPCL-SPS和CAAC-SPS組小鼠血清中IL-6的含量與HF組和HF-SPS組相比有明顯的降低（P＜0.05）；添加CLOSA-SPS組小鼠血清較HF組和HF-SPS組也有所降低（P＜0.05），其含量達（123.1±3.7）ng/L，降低程度較小。

2.5 血清中MCP-1的含量

圖4 RS4抗性淀粉對小鼠血清中MCP-1含量的影響Fig.4 Serum MCP-1 concentration in mice from each group

由圖4可知，HF組血清中MCP-1的含量顯著高于CL組（P＜0.05），HF-CLOSA-SPS組血清中MCP-1與HF組相比沒有顯著性差異（P＞0.05），添加了HPCL-SPS和CAAC-SPS組血清中MCP-1的含量分別為（84.0±5.2）、（103.3±5.2）n g/L，與HF組（（142.6±6.3）ng/L）相比具有顯著性差異（P＜0.05）。

2.6 脂肪細胞組織切片顯微鏡觀察結果

圖5 脂肪組織切片顯微觀察圖（×400400）Fig.5 Microscopic observation of adipose tissue secti on in mice from each group (× 400)

圖6 RS4型抗性淀粉對高脂飲食C57BL/6J小鼠附睪脂肪細胞面積的影響Fig.6 Effect of RS4 on the adipocyte size in C57BL/6J mice fed high-fat diet

由圖5可知，HF組小鼠的脂肪細胞明顯大于CL組小鼠，進一步由脂肪細胞面積的測定數(shù)據(jù)（圖6）可知，高脂飲食引起了小鼠脂肪細胞面積的增大，而添加HPCLSPS、CAAC-SPS改善了由 高脂飲食引起的脂肪細胞面積增大，與HF組相比具有顯著性差異（P＜0.05）。同時，脂肪組織切片還顯示HPCL-SPS、CAAC-SPS影響了脂肪細胞的分布，在高脂飲食下，僅有少數(shù)脂肪細胞開始肥大，明顯的改善了脂肪細胞的分布和大小。研究[16]表明肥胖患者的脂肪細胞增生肥大，當體質(zhì)量減輕時，脂肪細胞面積也會隨之減小，RS4型抗性淀粉能夠改善高脂飲食引起的脂肪細胞肥大，可能是因為其具有控制體質(zhì)量和減少脂肪積聚的作用。

3 討 論

本實驗研究了RS4型抗性淀粉對高脂飲食C57BL/6J小鼠的影響。結果表明HPCL-SPS和CAAC-SPS可以改善由高脂飲食引起的炎癥因子的分泌，其可能的機制是抑制了核轉(zhuǎn)錄因子路徑，從而減少了炎癥因子的分泌[15]；CLOSA-SPS的作用效果并不明顯，可能是因為所含抗性淀粉的含量及種類有所不同。很多學者研究發(fā)現(xiàn)高脂飲食會引起體內(nèi)炎癥因子分泌的增加，這與本實驗研究中HF組血清中炎癥因子水平與CL組相比有顯著性差異（P＜0.05）相一致。Li等[17]研究飼喂高脂飲食小鼠腸道中炎癥因子的表達，發(fā)現(xiàn)腸系膜脂肪TNF-α的表達增加，高脂飲食會增加血清中FFA的濃度，當FFA達到飽和時就會激活巨噬細胞和脂肪細胞Toll樣受體，進一步增加TNF-α、MCP-1等炎癥因子的分泌，同時會引起脂肪細胞肥大[18-19]，MCP-1會引起巨噬細胞的募集，隨后導致脂肪組織浸潤，進入炎癥狀態(tài)。近來研究表明食用膳食纖維可以改善炎癥[20]，其參與了抗炎機制從而預防糖尿病和心血管疾病?？剐缘矸圩鳛橐环N公認的優(yōu)良膳食纖維也可能是降低炎癥因子的一個原因。

同時結果顯示HPCL-SPS和CAAC-SPS影響了脂肪組織的大小及分布，高脂飲食會影響脂肪細胞的形態(tài)和大小，肥胖中脂肪組織的增加與組織學、生化指標及炎癥特征密切相關[21]。很多學者報道了高脂飲食會引起脂肪細胞大小、高甘油三酯血癥和總膽固醇的水平增加[22]。本研究中，飼喂高脂飼料的小鼠脂肪細胞較正常對照組有明顯的增大，更大的脂肪細胞會分泌更多的炎癥因子。這是因為脂肪組織是分泌炎癥因子的重要器官，像TNF-α、IL-6這些參與脂質(zhì)代謝和炎癥反應的細胞因子[23-24]。本實驗集中分析了小鼠附睪周圍脂肪細胞的大小，這是由于人體及嚙齒類動物的內(nèi)臟脂肪比皮下脂肪更能增加肥胖的致病性（如炎癥和代謝綜合征）[25]。了解不同的脂肪組織與這一致病性的關系是十分重要的，但這個方面還有待進一步的研究。

結果表明：HPCL-SPS和CAAC-SPS能降低高脂飲食C57BL/6J小鼠血清中FFA的含量，且改善附睪周圍脂肪細胞的大小，具有潛在抵抗肥胖的作用；此外，降低了血清中炎癥因子TNF-α、IL-6和MCP-1的水平，從而能改善與肥胖相關的炎癥反應，具有控制代謝疾病的潛在作用。但本實驗未對RS4型抗性淀粉對小鼠食用不同配方高脂飼料的影響進行研究，且不同種類的RS4型抗性對炎癥因子影響的具體機制還有待研究。

參考文獻：

[1] MAURY E, BRICHARD S M. Adipoki ne dysregulation, adipose tissue inflammation and metabolic syndrome[J]. Molecular and Cellular Endocrinology, 2010, 314: 1-16.

[2] WANG Zhaoxia, NAKAYAMA T. Inflammation, a link between obesity and cardiovascular disease[J]. Mediators of Inflammation, 2010, 115(10): 1-17.

[3] ANTUNA-PUENTE B, FEVE FELLAHI B, BASTARD J P. Adipokines: the missing link between insulin resistance and obesity[J]. Diabetes & Metabolism, 2008, 34(1): 2-11.

[4] BULLO M, CASAS-AGUSTENCH P, AMIGO-CORREIG P, et al. Inflammation, obesity and comorbidities: the role of diet[J]. Public Health Nutrition, 2006, 10(10A): 1164-1172.

[5] FUENTES-ZARAGOZA E, RIQUELME-NAVARRETE M J, S?NCHEZ-ZAPATA E, et al. Resistant starch as functional ingredient: a review[J]. Food Research International, 2010, 43(4): 931-942.

[6] ZHOU J, MARTIN R J, TULLEY R T, et al. Dietary resistant starch upregulates total GLP-1 and PYY in a sustained day-long manner through fermentation in rodents[J]. American Journal of Physiology, 2008, 295(5): E1160-E1166.

[7] SO P W, YU W S, KUO Y T, et al. Impact of resistant starch on body fat patterning and central appetite regulation[J]. PLoS ONE, 2007, 4(2): e1309-e1316.

[8] SAJILATA M G, SINGHAL R S, KULKARNI P R. Resistant starch: a review[J]. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 2006, 5: 1-17.

[9] SHIMOTOYODOME A, SUZUKI J, FUKUOK A. Ichiro tokimitsu, and tadashi hase, RS4-type resistant starch prevents high-fat dietinduced obesity via increased hepatic fatty acid oxidation and decreased postprandial GIP in C57BL/6J mice[J]. Am J Physiol Endocrinol Metab, 2010, 298(5): E652-E662.

[10] 陳杭. 羥丙基糯米淀粉的制備、性質(zhì)及琥珀酸酯化改性研究[D]. 雅安: 四川農(nóng)業(yè)大學, 2007.

[11] LEE H L, YOO B. Effect of hydroxypropylation on physical and rheological properties of sweet potato starch[J]. LWT-Food Science and Technolog y, 2010, 44(3): 1-6.

[12] 吳磊. 交聯(lián)酯化甘薯淀粉的制備、性質(zhì)和應用研究[D]. 廣州: 華南理工大學, 2009.

[13] LEE H L, YOO B. Dynamic rheological and thermal properties of acetylated sweet potato starch[J]. Starch-St?rke, 2009, 61(7): 407- 413.

[14] ENGLYST H N, KINGMAN S M, CUMMINGS J H. Classification and measurement of nutritionally important starch fractions[J]. European Journal of Clinical Nutrition, 1992, 46(Suppl 1): 33-50.

[15] TIAN J, LIN X, LI Y H. Influence of hydroxyethyl starch on lipopolysaccharide-induced tissue nuclear factor kappa B activation and systemic TNF-α expression[J]. Acta Anaesthesiologica Scandinavica, 2005, 49(9): 1311-1317.

[16] JANINE A, MARCA B. Consumption of resistant starch decreases postprandial lipogenesis in white adipose tissue of the rat[J]. Nutrition Journal, 2006, 5: 25-30.

[17] LI H, LELLIOTT C, HAKANSSON P, et al. Intestinal, adipose, and l iver inflammation in diet-induced obese mice[J]. Metabolism, 2008, 57: 1704-1710.

[18] BRUUN J M, LIHN A S, PEDERSEN S B, et al. Monocyte chemoattractant protein-1 release is higher in visceral than subcutaneous human adipose tissue(AT): implication of macrophages resident in the AT[J]. Clin Endocrinol Metab, 2005, 90: 2282-2289.

[19] TILG H, MOSCHEN A R. Insulin resistance, inflammation, and nonalcoholic fatty liver disease[J]. Trends Endocrinol Metab, 2008, 19(37): 1-9.

[20] ESPOSITO K, PONTILLO A, DI PALO C, et al. Effect of weight loss and lifestyle changes on vascular inflammatory markers in obese women: a randomized trial[J]. Journal of the American Medical Association, 2003, 289(14): 799-804.

[21] AHIMA R S. Adipose tissue as an endocrine organ[J]. Obesity(Silver Spring), 2006, 14(Suppl 5): 242-249.

[22] BUETTNER R, SCHOLMERICH J, BOLLHEIMER L C. High-fat diets: modeling the metabolic disorders of human obesity in rodents[J]. Obesity (Silver Spring), 2007, 15: 798-808.

[23] MONICA B, PATRICIA C A, PILAR A, et al. Inflammation, obesity and comorbidities: the role of diet[J]. Public Health Nutrition, 2006, 10(10A): 1164-1172.

[24] OLEFSKY J M, GLASS C K. Macrophages, inflammation, and insulin resistance[J]. Annual Review of Physiology, 2010, 72: 219-246.

[25] STRISSEL K J, STANCHEVA Z, MIYOSHI H, et al. Adipocyte death, adipose tissue remodeling, and obesity complications[J]. Diabetes, 2007, 56: 2910-2918.

Effect of RS4-Type Resistant Starch on Inflammatory Cytokines in C57BL/6J Mice Fed High-Fat Diet

WANG Xin, WU Ying-long*
(College of Food Science, Sichuan Agricultural University, Ya’an 625014, China)

Objective: To analyze the effects of three kinds of RS4 resistant starch on infl ammatory cytokines in C57/BL6J mice fed high-fat diet. Methods: A total of 72 C57BL/6J male mice were randomly divided into six groups with 12 mice in each group: control group (CL), high-fat group (HF) and HF-SPS, HF-HPCL-SPS, HF-CLOSA-SPS and HF-CAAC-SPS groups, fed a high fat diet containing 15% sweet potato starch (SPS), hydroxypropyl cross-linked sweet-potato modifi ed starch (HPCL-SPS), cross-linked octenyl succinic anhydride sweet-potato modifi ed starch (CLOSA-SPS) and citric acid acetylated sweet-potato modifi ed starch (CAAC-SPS), respectively. After 12 weeks of feeding, the levels of serum free fatty acid (FFA), necrosis factor-α(TNF-α), interlukin6 (IL-6) and monocyte-chemoattractant protein 1 (MCP-1) were determined. Results: The levels of serum FFA, TNF-α, IL-6 and MCP-1 of HF group and HF-SPS group were signifi cantly higher than those in CL group. The size of epididymal adipocyte and the levels of serum FFA, TNF-α, IL-6 and MCP-1 were reduced by HPCL-SPS and CAAC-SPS treatments. Conclusions: HPCL-SPS and CAAC-SPS can suppress the serum F FA and infl ammatory cytokines and affect the size of epididymal adipocyte in C57BL/6J mice fed high-fat diet, and thus, have an improvement on obesity-related low-grade infl ammatory state and metabolic diseases.

RS4-type resistant starch; obesity; infl ammatory cytokines; adipocyte

R589

A

1002-6630(2014)01-0239-05

10.7506/spkx1002-6630-201323047

2013-01-09

四川省科技支撐計劃項目（2009NZ0077-007）；四川農(nóng)業(yè)大學“211”工程雙支計劃項目（2010）

王欣（1987—），女，碩士研究生，研究方向為功能性食品。E-mail：wangx17@hotmail.com

*通信作者：鄔應龍（1963—），男，教授，博士，研究方向為功能性食品。E-mail：wuyinglong99@163.com