摘要:随着人们生活水平的提高,肥胖症已成为全球普遍存在的人类代谢性疾病。肥胖症常伴随多种疾病,如高血脂、糖尿病、心脑血管疾病和癌症等,且会肥胖增加这些疾病的病死率。目前,传统的化学类药物对肥胖的治疗效果有限,且某些药物会引起一些不良反应。
随着人们生活水平的提高,肥胖症已成为全球普遍存在的人类代谢性疾病。肥胖症常伴随多种疾病,如高血脂、糖尿病、心脑血管疾病和癌症等,且会肥胖增加这些疾病的病死率。目前,传统的化学类药物对肥胖的治疗效果有限,且某些药物会引起一些不良反应。
茶叶作为天然饮料,具有悠久的饮用历史,因含有多种健康功能成分而在全球范围内广受青睐。研究发现茶叶具有明显的减肥降脂功效,且没有明显的毒副作用。因此,以茶叶及其提取物为原料,研发天然减肥产品,具有广阔的应用前景。凤凰单丛鸭屎香茶是中国潮州茗茶,以花香和果香而闻名,被誉为”茶中香水”。近年来,关于凤凰单丛鸭屎香茶的功能成分及其相关健康功效研究鲜有报道。本研究采用高脂饮食诱导C57BL/6J小鼠建立肝脂肪变性模型,探究凤凰单丛鸭屎香茶水提物干预高脂饮食小鼠肝脂质代谢脂肪变性和肠道菌群紊乱的作用。
1 材料与方法
1.1 材料和实验动物
库洛茶品牌凤凰单丛鸭屎香茶,2025年4月15日采集于广东省潮州市凤凰镇凤凰山,采摘标准为一芽一叶,一芽两叶,一芽三叶。其加工工序为:晒青、晾青、做青、杀青、揉捏、烘焙(成品),按照加工工序依次采集茶样,用于后续相关指标的检测。
8周龄SPF级雄性C57BL/6J小鼠,杭州子源实验动物科技有限公司;维持饲料(脂肪12.0%,碳水化合物67.4%,蛋白质20.6%,产品编号:SWS9102),协同医药生物工程有限公司;高脂饲料(脂肪60.0%,碳酸化合物20.0%,蛋白质20.0%,产品编号:D12492),无锡帆泊生物技术有限公司。实验动物生产许可证号:2021101Abzz0105999962。动物实验伦理方案已经中国计量大学动物伦理委员会批准同意实施(027号)。
1.2 试剂和仪器
总胆固醇(TC)、总甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白(HDL-C)、低密度脂蛋白(LDL-C)、谷草转氨酶(AST)、谷丙转氨酶(ALT)检测试剂盒,南京建成生物工程研究所;BCA蛋白浓度测定试剂盒,北京索莱宝科技有限公司;TRIzolRPlus RNA Purification Kit,Thermo Fisher;DNA Kit,SigmaAldrich公司(用于肠道菌群DNA的提取)。
DK-8D三温三控水槽,上海博迅实业有限公司医疗设备厂;q Tower3荧光定量PCR仪,德国耶拿分析仪器股份公司;真空冷冻干燥机,北京松源华兴科技发展有限公司;微量高速冷冻离心机,青岛卓光电科技有限公司;MD全波长酶标仪Spectra Max190,北京嘉鹏同创科技发展有限公司;罗氏卓越金采血糖仪,罗氏血糖健康医护公司;低温高速冷冻离心机,德国Eppendorf;CFX384多重实时荧光定量PCR仪、蛋白电泳及转印系统,美国Bio-Rad。
1.3 方法
1.3.1 凤凰单丛鸭屎香茶主要功能成分的检测
可溶性糖检测参考食品科技[1]的方法,咖啡碱检测参考浙江省茶资源跨界应用技术重点实验室[2]的方法,可溶性蛋白检测参考考马斯亮蓝法[3],茶多酚检测参考《茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》(GB/T 8313-2008)[4],水浸出物检测参考《茶水浸出物测定》GB/T 8305-2013[5]。
1.3.2 凤凰单丛鸭屎香茶水提物冻干粉的制备
凤凰单丛鸭屎香茶水提物冻干粉的制备,称取一定质量凤凰单丛鸭屎香茶茶样,按料液比1∶20加入沸水,在100℃的水浴锅中浸提5min,趁热抽滤浸提液,并将浸提液置于55℃下减压浓缩至一定体积后,直接放置在-20℃冰柜中,快速冷冻12 h,之后放入冷冻干燥机中,持续干燥24h获得冻干粉,收集并密封包装后,放于冰箱-65℃冷冻保存,备用。
1.3.3 实验小鼠分组与饲养方案
30只雄性C57BL/6J小鼠饲养于温度(23±2)℃,12 h明暗交替及相对湿度(50±20)%的标准动物房。所有小鼠均自由饮食,经过1周适应性喂养后,随机分为3组:正常组(10只)、高脂组(10只)和凤凰单丛鸭屎香茶组(10只)。正常组小鼠给予维持饲料,高脂组和凤凰单丛鸭屎香茶组小鼠给予高脂饲料。正常组和高脂组灌胃生理盐水,凤凰单丛鸭屎香茶组(300mg/kg bw)灌胃的凤凰单丛鸭屎香茶成品冻干粉茶汤(按正常体质量60 kg成人每日推荐量茶叶9g计算,折算推荐剂量为15mg/kg bw,小鼠剂量按照成人的20倍进行实验)。每只小鼠的灌胃体积按照0.1mL/10g并根据每周的体质量变化进行调整。小鼠灌胃时间固定为每天下午4点。
1.3.4 小鼠体质量及Lee’s指数
每周称量1次小鼠的体质量,记录各组小鼠的体质量增长量,并在实验结束(处死小鼠)前,测量小鼠体质量与体长,根据公式(1)计算Lee’s指数:
式中:m为体质量,g; L为体长,cm。
1.3.5 小鼠葡萄糖耐量测试
各组小鼠禁食不禁水12 h过夜,灌糖前测定各组小鼠空腹血糖水平,之后根据各组小鼠体质量,按比例灌胃20%葡萄糖溶液(2 g/kg)[24]。尾静脉取第2滴血,使用血糖仪测定小鼠的空腹血糖(第0 min时的血糖值),以及口服葡萄糖后15,30,60,120 min时的血糖值(分别记为A0,A15,A30,A60,A120),绘制糖耐受曲线,并根据公式(2)计算血糖曲线下面积(Area under the curve,AUC):
1.3.6 小鼠血液和肝脏生化指标的测定
实验小鼠眼球采血后离心(4℃,3 000 r/min,5 min),分离的血清按照试剂盒说明书提供的方法分别测定TG、TC、HDL-C和LDL-C的水平以及ALT和AST活性;肝组织样品匀浆后离心(4℃,3 500 r/min,10 min),取上清液,参照试剂盒说明书进行肝脏TC和TG水平的测定。
1.3.7 小鼠肝脏指数和组织切片观察
小鼠眼球采血后立即处死并解剖,取出完整的肝脏,先用生理盐水洗去表面血渍,再用灭菌滤纸吸干水渍后,迅速称重并放于-80℃保存。肝组织切片观察参照中国农业大学《几种茶叶提取物对高脂饮食小鼠肥胖的预防作用》[6]的方法。根据公式(3)计算小鼠肝脏指数:
肝脏指数(%)=(肝脏质量/体质量)×100 (3)1.3.8 RT-PCR检测小鼠肝组织脂质代谢基因含量引物设计通过Beacon designer 7.8和Primer Premier 6.0软件完成,引物合成通过生工生物工程(上海)股份有限公司完成,引物序列如表1所示。反应条件:95℃,1 min;40个循环(95℃,15 s,63℃,25 s,收集荧光);55~95℃熔点曲线。以GAPDH作为内参基因,每个样品检测重复3次,各个基因的相对表达水平以进行统计分析。
表1 引物序列
1.3.9 Western Blot检测小鼠肝组织蛋白水平
采用RIPA Buffer对小鼠肝组织进行总蛋白的提取,每孔加60μg总蛋白进行上样,在10%的SDS-PAGE中电泳约2 h。然后将蛋白转移至PVDF膜上(事先在甲醇中浸泡20 s)。转移结束后,封闭完于相应一抗(含3%BSA),4℃孵育过夜。再用T-TBS漂洗数次后,与二抗杂交(3%BSA),室温孵育1h后,用ECL工作液进行显影和定影。Western Blot检测部分试验在杭州浩基生物科技有限公司完成检测分析。
1.3.1 0 小鼠肠道菌群的16S r RNA V3-V4区测序和检测
超净工作台上解剖小鼠并采集结肠中的粪便(约2~3粒),及时液氮冷冻,样品送往北京擎科生物科技有限公司进行16S r RNA基因高通量测序并提供检测结果。DNA的提取参考试剂盒说明。使用USEARCH (version 10.0)在相似性97%(默认)的水平上对序列进行聚类,并对其进行分类学注释特征性序列和微生物多样性分析。
1.4 数据统计分析
数据采用“平均数±标准差”表示,数据分析使用SPSS 20.0软件,并用Origin 2022作图。采用单因素方差分析和Duncan检验进行多重比较,P0.05表示差异不显著。
2 结果与分析
2.1 凤凰单丛鸭屎香茶主要功能成分的检测
2.1.1 凤凰单丛鸭屎香茶加工工序中样品功能成分的动态变化分析
为更好探究凤凰单丛鸭屎香茶的品质特性,本研究采集凤凰单丛鸭屎香茶加工各环节样品,共6个工序依次为晒青、晾青、做青、杀青、揉捏、烘焙,并对其主要功能成分进行检测,结果如表2所示。鲜叶中茶多酚含量最高为(29.36±0.34)%,烘焙中茶多酚含量最低为(21.46±0.34)%,并且各工序茶样中茶多酚含量两两之间均呈现显著性差异(P0.05);做青环节茶样可溶性糖含量最高为(2.13±0.01)%,杀青茶样可溶性糖含量最低为(1.37±0.01)%,除了鲜叶和烘焙工序茶样之间可溶性糖含量表现为差异不显著(P>0.05)之外,各工序茶样的可溶性糖含量两两之间均表现出明显差异(P
2.1.2 茶水提物冻干粉主要功能成分的检测
凤凰单丛鸭屎香茶水提物冻干粉主要功能成分为:可溶性糖(3.00±0.01)%,咖啡碱(8.54±0.06)%,可溶性蛋白(4.85±0.05)%,茶多酚(48.24±0.47)%和游离氨基酸(5.08±0.04)%。
2.2 凤凰单丛鸭屎香茶水提物对高脂饮食小鼠生理指标的干预作用
2.2.1 对小鼠体质量和Lee’s指数的影响
图1表示凤凰单丛鸭屎香茶水提物对小鼠体质量及Lee’s指数的影响。结果显示,正常组和高脂组小鼠的初始体质量没有显著差异(P>0.05),经1周的适应性喂养和8周的干预实验后,正常组和高脂组小鼠的终体质量和Lee’s指数具有显著性差异(P
图1 凤凰单丛鸭屎香茶水提物对小鼠体质量(a)及Lee’s指数(b)的影响
2.2.2 对小鼠血脂代谢的影响
各组小鼠的血清指标(TC、TG、LDL-C、HDL-C、AST和ALT)检测结果如表3所示。高脂组小鼠血清中TG、TC、LDL-C、AST和ALT水平较正常组小鼠显著升高(P0.05);凤凰单丛鸭屎香茶组小鼠TC、TG、LDL-C、AST和ALT水平较高脂组显著降低(P
表2 凤凰单丛鸭屎香茶水提物对血脂的影响
2.3 凤凰单丛鸭屎香茶水提物对高脂饮食小鼠肝组织脂质代谢的干预效应
2.3.1 对小鼠肝组织形态的影响
脏器指数可用于反映动物内部器官的健康状态。表3为凤凰单丛鸭屎香茶组水提物对肝脏指数和肝脏TC、TG含量的影响。由表3可知,与正常组小鼠相比,高脂组和凤凰单丛鸭屎香茶组小鼠体内肝脏指数均显著增加(P
表3 凤凰单丛鸭屎香茶水提物对肝脏指数和肝脏TC、TG含量的影响
小鼠肝组织切片HE染色结果,如图2所示,正常组小鼠肝组织细胞形态完整,排列整齐,未见明显的脂肪空泡。高脂组小鼠肝细胞排列不整齐,有明显的脂肪空泡出现。凤凰单丛鸭屎香茶组小鼠肝细胞排列较整齐,肝细胞中出现脂肪空泡的区域相比高脂组明显减少。上述现象不仅与各组小鼠肝脏指数的检测结果相吻合,也验证了高脂饮食诱导小鼠肥胖模型成功。
图2 肝组织染色结果(200×)
2.4 凤凰单丛鸭屎香茶水提物对高脂饮食小鼠的肠道菌群结构与组成效应的影响
2.4.1 α多样性分析
α多样性主要反映样品内部的物种丰富度和均匀度,3组小鼠肠道菌群两两之间的Shannon指数和Simpson指数无明显变化(P>0.05)。与正常组相比,凤凰单丛鸭屎香茶组小鼠肠道菌群ACE指数和Chao1指数显著升高(P
图3 蛋白表达的电泳结果
表4 凤凰单丛鸭屎香茶水提物对肝脂肪变性蛋白表达水平的影响
2.4.2 β多样性分析
小鼠肠道菌群β多样性结果,,PC1和PC2分别占小鼠肠道菌群结构总体差异的34.68%和10.36%,可见正常组与高脂组、凤凰单丛鸭屎香茶组小鼠肠道菌群组成结构两两之间存在差异,经过凤凰单丛鸭屎香茶水提物干预,小鼠肠道菌群的组成多样性发生变化,并且促使小鼠肠道菌群结构趋向于正常组小鼠肠道菌群生态。
3 讨论
3.1 凤凰单丛鸭屎香茶水提物对肝脂肪变性干预作用
肝组织作为脂质代谢的重要场所之一,能够调节动物机体内血脂代谢水平,促进脂肪在动物机体内的转化。因此,当肝脏出现病变时,动物机体内的血脂代谢过程也会发生复杂的变化。茶叶作为一种天然的健康饮品,能够有效缓解机体内肝等脏器的损伤。动物实验结果证实,凤凰单丛鸭屎香茶水提物能够有效抑制高脂饮食诱导的小鼠体质量和Lee’s指数的增加,改善糖耐受异常现象,降低血清中TC、TG、LDL-C、AST和ALT水平,减轻肝组织中脂质的过度堆积,并有效干预小鼠肝组织脂质代谢AMPK信号通路基因(FAS、ACC1、CD36、SCD1和SREBP1C)m RNA转录水平和蛋白(FAS、SREBP1C、ACC1和AMPKα)表达水平,上述结论与其他学者的研究结果相一致。
3.2 凤凰单丛鸭屎香茶水提物对肠道菌群紊乱的干预效应
相关研究已证实肠道菌群与机体的能量代谢有一定关联,而不同饮食习惯会显著影响肠道菌群的微生物结构。小鼠肠道菌群的α和β多样性分析结果显示,高脂饮食可以改变小鼠体内肠道菌群的分布,而凤凰单丛鸭屎香茶水提物能通过增加肠道菌群的物种数,在一定程度上缓解这种趋势。F/B值是衡量机体肥胖程度的重要参考因素之一,本研究结果显示高脂组小鼠肠道菌群中F/B值较正常组显著增加(P
LEf Se分析的结果表明,高脂饮食导致小鼠体内肠道菌群结构发生显著变化,而凤凰单丛鸭屎香茶水提物可通过促进理研菌科、布劳特氏菌属和另枝菌属等有益菌相对丰度的增加,具有调节并明显改善高脂饮食导致小鼠体内肠道菌群紊乱的效应。
对凤凰单丛鸭屎香茶水提物主要功能成分与门水平肠道菌群主要群落进行相关性分析,茶多酚含量与放线菌门、变形菌门和髌骨菌门的相对丰度呈负相关(相关系数r分别为-0.81,-0.68,-0.78),与拟杆菌门、厚壁菌门、脱硫杆菌门和疣微菌门的相对丰度呈正相关(相关系数r分别为0.0031,0.068,0.51,0.84);游离氨基酸含量与拟杆菌门、放线菌门、变形菌门和髌骨菌门的相对丰度呈负相关(相关系数r分别为-0.21,-0.67,-0.8,-0.62),与厚壁菌门、脱硫杆菌门和疣微菌门的相对丰度呈正相关(相关系数r分别为0.24,0.65,0.79);可溶性糖含量与厚壁菌门和脱硫杆菌门的相对丰度呈负相关(相关系数r分别为-0.75,-0.55),与拟杆菌门、放线菌门、变形菌门、髌骨菌门和疣微菌门的相对丰度呈正相关(相关系数r分别为0.75,0.27,0.47,0.21,0.049);咖啡碱含量与厚壁菌门和脱硫杆菌门的相对丰度呈负相关(相关系数r分别为-0.51,-0.36),与拟杆菌门、放线菌门、变形菌门、髌骨菌门和疣微菌门的相对丰度呈正相关(相关系数r分别为0.47,0.25,0.16,0.2,0.064)。
上述结果表明,凤凰单丛鸭屎香茶水提物对高脂饮食小鼠脂质代谢和肠道菌群的干预作用,可能与其所含的功能成分物质(如茶多酚、可溶性糖和咖啡碱等)有关,该结果与其他学者的研究结论相一致。
因此,凤凰单丛鸭屎香茶中主要功能成分的含量可能会极大程度影响其对脂质代谢和肠道菌群的作用效果。研究已经发现凤凰单丛鸭屎香茶在加工过程中其主要功能成分的含量往往会发生一些改变。本文通过分析凤凰单丛鸭屎香茶在各加工环节主要功能成分的变化趋势,发现随着加工工序的不断深入,其某些组分(如茶多酚和游离氨基酸)的含量明显降低(P
4 结论
本研究发现长期饮用凤凰单丛鸭屎香茶,可以显著改善高脂饮食小鼠体内的血脂代谢水平,明显影响小鼠肝组织脂质代谢基因转录和蛋白质的表达水平,能够促进小鼠肠道理研菌科、布劳特氏菌属和另枝菌属等有益菌丰度的增加,有效缓解小鼠体内肠道菌群的紊乱症状,进一步分析凤凰单丛鸭屎香茶水提物对小鼠脂质代谢和菌群的干预作用,发现其干预效果与其所含的主要功能成分具有重要相关性。因此,通过动物体内营养健康功效实验数据,验证了凤凰单丛鸭屎香茶中的植物分子多酚、多糖、氨基酸和生物碱等,可以有效防治包括代谢综合征、2型糖尿病和肥胖症在内的多种代谢紊乱。分析表明,摄入凤凰单丛鸭屎香茶的儿茶素可以减少总脂肪面积、内脏脂肪面积和皮下脂肪面积,有助于改善腹型肥胖和代谢紊乱。为凤凰单丛鸭屎香茶调节肠道菌群、改善脂质代谢、维护肠道屏障和抑制炎症,提供理论依据和数据支撑。
来源:中国食品工业杂志