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壳聚糖降脂作用机理研究

作　者: 刘静娜
导　师: 夏文水
学　校: 江南大学
专　业: 食品科学
关键词: 壳聚糖 降脂 脂肪 胆汁酸 胆固醇 基因表达 过氧化 异硫氰酸荧光素壳聚糖
分类号: R96
类　型: 博士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


壳聚糖是一种具有降脂作用的阳离子多糖,在国内外受到广泛的关注。但是壳聚糖由于原料以及制备方法等不同,产品性质差别大,导致其生理活性也迥然有异;而且虽然市场上已有壳聚糖降脂产品热销,但其降脂作用机理目前还不是很清楚。因此,本论文在制备具有显著降脂效果的壳聚糖的基础上,从体外降脂作用和动物体内分布与排泄、影响脂质代谢的分子机制、降低脂质过氧化等方面,对壳聚糖的降脂机理进行了系统深入的研究。本研究对壳聚糖在功能性食品的开发以及天然降血脂药物的开发具有理论学术意义和实际应用价值。采用碱熔法制备了一系列不同脱乙酰度(DD)、相对分子质量和粒径的壳聚糖,在体外模拟人体胃肠消化环境中,对其与脂肪、胆固醇以及胆盐的结合能力进行了研究,并采用动物实验比较了不同脱乙酰度和不同相对分子质量壳聚糖的降脂效果,结果显示,体外实验中,壳聚糖结合油的能力较为显著,且结合能力随着脱乙酰度或相对分子质量的增大而增强;不同壳聚糖结合胆盐量的范围为1.75～7.75 mg/g,当样品脱乙酰度相同时,结合胆盐能力随着相对分子质量的增加而增强;壳聚糖的粒径对胆固醇结合能力影响较大,片状壳聚糖显示了最差的结合能力;动物实验中,对于DD73%、81%和90%的三种壳聚糖,脱乙酰度较高的壳聚糖能更有效地抑制体重增长、显著地降低血清总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C),升高高密度脂蛋白(HDL-C)水平,对血清甘油三酯(TG)水平影响较小;相对分子质量对减肥效果影响较明显,高相对分子质量比低相对分子质量的壳聚糖更显著降低了大鼠的饲料利用率和体重增长量以及血清TG水平。对壳聚糖在动物体内的分布与排泄进行了研究。建立了异硫氰酸荧光素标记壳聚糖(FITC-CIS)在小鼠血浆和组织样品中的检测方法,并给小鼠口服FITC-CIS后在不同时间观察壳聚糖在组织和血液中的分布、消化道中含量变化以及尿液、粪便中的排泄,结果表明,检测方法适用于FITC-CIS在动物体内的药动学研究;FITC-CIS主要分布在小鼠的肝、肾和肌肉中,在给药1 h后,肝中浓度最高,随后的时间点中,均为肾中含量最高,肝脏是脂肪代谢的重要场所,壳聚糖快速进入肝脏影响了脂类的代谢,发挥了降脂作用;在胃中,壳聚糖浓度随时间逐渐降低,且发现了壳聚糖对脂肪液滴的吸附,在小肠和大肠中,浓度最高的时间点分别为1 h和2 h;粪便和尿液中,壳聚糖浓度最高的时间点分别与大肠和肾脏中壳聚糖浓度相对应,粪便中在FITC-CIS口服后2.5～5 h之间排泄最多,其中的壳聚糖以原药形式存在,而尿液中壳聚糖在6～12 h之间排泄最多,且发现部分壳聚糖被降解。这些结果直接证明了壳聚糖能在消化道中结合脂肪从而不经消化直接随粪便排出,且有一部分壳聚糖能发生降解,对体内脂质代谢过程进行调节。用降脂效果最佳的壳聚糖饲喂高脂血症大鼠和正常大鼠,比较其对高脂血症的预防和治疗效果,并以降血脂药物考来烯胺作为阳性对照,结果表明,与高脂对照相比,壳聚糖组大鼠体脂含量显著下降,肝脏指数显著下降,脂肪肝症状显著减轻,血清中TG、TC和LDL-C浓度显著降低,HDL-C浓度显著上升,肝脂含量(TC和TG)也显著降低,说明壳聚糖具有显著的降脂效果;大鼠摄入含有壳聚糖的高脂饲料后,粪便中排出的脂肪和胆固醇的量均显著高于高脂对照组的大鼠,且粪脂中脂肪酸成分与饲料中脂肪酸成分相同,表明壳聚糖能减少机体对食物中脂肪的吸收;肝脏肝脂酶和脂蛋白脂酶活性显著增强表明壳聚糖能调节脂质代谢酶活性;壳聚糖能预防长期摄入高脂食物所引起的高脂血症,也能减轻已患高脂血症的大鼠的血脂水平以及肝脏脂肪累积;等量的考来烯胺比壳聚糖能更有效地降低血清胆固醇水平,并且完全抑制了脂肪肝的形成,但是也能显著升高血清TG水平,且副作用明显。从分子水平研究了壳聚糖对大鼠肝脏中脂质代谢相关蛋白的调节,结果表明,壳聚糖能显著上调高脂饲料引起的低密度脂蛋白受体(LDL-R)mRNA下降以及过氧化物酶体增殖物激活受体α(PPARα)的表达,轻微上调卵磷脂胆固醇酰基转移酶(LCAT)和7α羟化酶(CYP7A1)的mRNA水平,下调β-羟基β-甲基戊二酸单酰CoA还原酶(HMG CoA还原酶)的mRNA水平,表明壳聚糖能在分子水平上调节胆固醇和脂质代谢的动态平衡,发挥降脂功效。从体外和体内研究了壳聚糖抗脂质氧化的作用及机理,结果表明,添加量为0.02%的壳聚糖对猪油和粗榨菜油均有抗氧化作用,但不如等量的常规抗氧化剂维生素C(Vc)效果明显,而当添加量增大后,壳聚糖与Vc在实验后期抗氧化能力接近,表明壳聚糖具有体外抗氧化能力,但效果不是很明显,可能与壳聚糖的性质有关;壳聚糖能显著降低高脂饮食引起的血清游离脂肪酸(FFA)浓度上升,降低脂质过氧化物代谢产物丙二醛(MDA)的含量,提高机体主要的抗氧化酶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)的活性,表明壳聚糖在体内通过调节抗氧化酶活性降低脂质过氧化程度,从而促进降脂效果。本论文的研究明确了具有显著降脂作用的壳聚糖性质,建立了一种新型的荧光标记壳聚糖在血浆和组织样品中的检测方法,从壳聚糖对脂质代谢基因表达的影响结合体内分布排泄和抗脂质过氧化以及体外结合脂质能力等途径进一步阐明了壳聚糖的降脂机理。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-12
第一章 绪论  12-28
  1.1 课题目的和意义  12-13
  1.2 国内外研究进展  13-21
    1.2.1 脂类代谢  13-15
      1.2.1.1 食物中脂类的消化和吸收  13-14
      1.2.1.2 血浆脂蛋白代谢  14-15
    1.2.2 高脂血症及降脂药物研究进展  15-16
    1.2.3 壳聚糖及其衍生物的降脂效果  16-20
      1.2.3.1 体外研究  16-17
      1.2.3.2 动物实验  17-18
      1.2.3.3 人体试验  18-19
      1.2.3.4 壳聚糖性质对降脂效果的影响  19-20
    1.2.4 壳聚糖抗氧化活性  20
    1.2.5 壳聚糖降脂机理研究  20-21
  1.3 课题的研究内容  21-24
    1.3.1 研究技术路线  21-22
    1.3.2 研究内容  22-24
  参考文献  24-28
第二章 不同性质壳聚糖体外和体内降脂效果研究  28-49
  2.1 前言  28
  2.2 材料与方法  28-32
    2.2.1 实验材料  28
    2.2.2 壳聚糖性质的测定  28-29
      2.2.2.1 脱乙酰度的测定  29
      2.2.2.2 壳聚糖相对分子质量的测定  29
      2.2.2.3 粒径的测定  29
      2.2.2.4 灰分的测定  29
      2.2.2.5 堆积密度的测定  29
      2.2.2.6 壳聚糖以及饲料在酸性环境中粘度的变化  29
    2.2.3 壳聚糖与油脂的结合  29-30
    2.2.4 壳聚糖与胆酸盐的结合  30
    2.2.5 壳聚糖与胆固醇的结合  30
    2.2.6 实验动物  30
    2.2.7 动物饲料  30
    2.2.8 动物分组  30-31
    2.2.9 动物饲养  31
    2.2.10 血脂测定  31-32
    2.2.11 肥胖评定  32
    2.2.12 数据统计  32
  2.3 结果与讨论  32-46
    2.3.1 壳聚糖的物化性质  32-33
      2.3.1.1 壳聚糖产品性质  32
      2.3.1.2 壳聚糖在模拟胃环境中的粘度变化  32-33
    2.3.2 壳聚糖对油脂的结合能力  33-35
      2.3.2.1 不同性质壳聚糖对油脂的结合量  33-34
      2.3.2.2 壳聚糖与油脂结合物的结构分析  34-35
    2.3.3 壳聚糖对胆盐的结合能力  35-36
      2.3.3.1 不同性质壳聚糖对胆盐的结合量  35-36
      2.3.3.2 壳聚糖与考来烯胺结合胆盐能力的比较  36
    2.3.4 壳聚糖对胆固醇的结合能力  36-38
    2.3.5 不同性质壳聚糖对动物体重及摄食量的影响  38-40
    2.3.6 脱乙酰度对壳聚糖降血脂效果的影响  40-43
    2.3.7 相对分子质量对壳聚糖降血脂效果的影响  43-46
  2.4 本章小结  46-47
  参考文献  47-49
第三章 荧光标记壳聚糖在小鼠体内的分布和排泄  49-66
  3.1 前言  49
  3.2 材料与方法  49-51
    3.2.1 实验材料  49
    3.2.2 受试动物  49
    3.2.3 FITC-CIS 在小鼠体内分布  49-51
      3.2.3.1 受试途径与受试物  49-50
      3.2.3.2 FITC-CIS 标准溶液的配制  50
      3.2.3.3 样品处理方法  50
      3.2.3.4 方法学确证  50-51
      3.2.3.5 壳聚糖在小鼠体内分布实验  51
      3.2.3.6 随行标准曲线和质控  51
      3.2.3.7 数据处理  51
  3.3 结果与讨论  51-64
    3.3.1 荧光检测方法的建立  51-54
      3.3.1.1 标准曲线和最低定量限  51-53
      3.3.1.2 准确度和精密度  53-54
      3.3.1.3 稳定性  54
    3.3.2 FITC-CIS 在小鼠体内的组织分布和排泄  54-64
      3.3.2.1 FITC-CIS 在各样品中的随行标准曲线  54-55
      3.3.2.2 FITC-CIS 口服后在组织和血液中的分布  55-58
      3.3.2.3 FITC-CIS 口服后在消化道内容物中的分布  58-61
      3.3.2.4 FITC-CIS 口服后在粪便和尿液中的排泄  61-64
  3.4 本章小结  64-65
  参考文献  65-66
第四章 壳聚糖对大鼠脂质代谢的影响  66-89
  4.1 前言  66
  4.2 材料与方法  66-71
    4.2.1 实验材料  66-67
    4.2.2 实验动物  67
    4.2.3 动物饲料  67
    4.2.4 动物分组  67
    4.2.5 动物取样  67
    4.2.6 分析方法  67-71
      4.2.6.1 脏器指数  67
      4.2.6.2 血脂测定  67
      4.2.6.3 肝脂测定  67-68
      4.2.6.4 脂肪酶测定  68
      4.2.6.5 粪便中脂肪和胆固醇含量测定  68-69
      4.2.6.6 饲料及粪便中脂肪酸成分分析  69
      4.2.6.7 组织病理学  69
      4.2.6.8 大鼠肝脏CYP7A1、HMG-CoA 还原酶、LDL-R 和LCAT、PPARαmRNA 水平表达  69-71
    4.2.7 数据统计  71
  4.3 结果与讨论  71-86
    4.3.1 各组饲料粘度比较  71
    4.3.2 大鼠各脏器指数及盲肠pH  71-72
    4.3.3 肝脏及心脏主动脉组织病理学观察  72-75
      4.3.3.1 肝脏解剖观察  72
      4.3.3.2 肝脏病理学观察  72-74
      4.3.3.3 心脏主动脉病理学观察  74-75
    4.3.4 粪便脂类排泄及成分分析  75-77
    4.3.5 血清和肝脏胆固醇、甘油三酯水平及动脉粥样硬化指数  77-79
      4.3.5.1 血清脂质水平  77-78
      4.3.5.2 动脉粥样硬化指数  78
      4.3.5.3 肝脏胆固醇和甘油三酯水平  78-79
    4.3.6 血清和肝脏中肝脂酶和脂蛋白脂酶活性  79
    4.3.7 壳聚糖对肝脏脂质代谢相关蛋白基因表达的影响  79-86
      4.3.7.1 LDL-R mRNA 水平表达  79-81
      4.3.7.2 LCAT mRNA 水平表达  81-82
      4.3.7.3 HMG-CoA 还原酶 mRNA 水平表达  82-83
      4.3.7.4 CYP7A1 mRNA 水平表达  83-84
      4.3.7.5 PPARαm RNA 水平表达  84-86
  4.4 本章小结  86-87
  参考文献  87-89
第五章 壳聚糖降低脂质过氧化及机理研究  89-97
  5.1 前言  89
  5.2 材料与方法  89-91
    5.2.1 实验材料  89
    5.2.2 壳聚糖抗氧化能力  89
    5.2.3 壳聚糖在大鼠体内抗氧化实验  89-91
      5.2.3.1 实验动物  89-90
      5.2.3.2 动物饲料  90
      5.2.3.3 动物分组  90
      5.2.3.4 动物取样  90
      5.2.3.5 血清游离脂肪酸(FFA)测定  90
      5.2.3.6 丙二醛(MDA)测定  90
      5.2.3.7 超氧化物歧化酶(SOD)活力测定  90-91
      5.2.3.8 过氧化氢酶(CAT)测定  91
      5.2.3.9 谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)测定  91
      5.2.3.10 数据统计  91
  5.3 结果与讨论  91-95
    5.3.1 壳聚糖的抗氧化能力  91-93
      5.3.1.1 壳聚糖在猪油中的抗氧化作用  91-92
      5.3.1.2 壳聚糖在菜籽油中的抗氧化作用  92-93
    5.3.2 壳聚糖对高脂血症大鼠抗氧化作用  93-95
      5.3.2.1 壳聚糖对血清游离脂肪酸的影响  93
      5.3.2.2 壳聚糖对血清MDA 的影响  93-94
      5.3.2.3 壳聚糖对血清过氧化物酶（SOD、CAT、GSH-PX）的影响  94-95
  5.4 本章小结  95-96
  参考文献  96-97
主要结论  97-99
主要创新点  99-100
致谢  100-101
发表的与博士论文相关的文章  101

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