火棘果醇提物的消化调节功能及减肥降脂机理研究

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火棘(Pyracantha fortuneana(Maxim.)Li)为蔷薇科火棘属的灌木植物,其果实火棘果被称作“救军粮”,长期被作为药食两用资源使用。我国火棘果资源丰富,但其功效及作用机制尚缺乏深入研究,限制了该资源的高值化利用。因此,确定火棘果主要功效及作用机理是开发火棘资源亟待解决的关键问题。本研究依据中医药古籍对火棘果功效的描述,系统地评价了火棘果醇提物(P.fortuneana fruit alcohol extract,PFE)在不同消化功能异常大鼠模型中的作用,同时,结合多种组分的活性评价和关联分析揭示了PFE潜在有效成分,并进一步在体外和体内研究有效成分的功效及其机理,最后评价了PFE的安全性。取得的主要创新性研究结果如下:(1)发现PFE对消化功能异常具有改善作用,并具有减肥降脂功效。通过构建两种消化功能受损模型,即饮食不规律及过度劳累所致的消瘦大鼠模型和高脂膳食(HFD)诱导的肥胖大鼠模型,分别观测体征及胃肠功能等指标,发现PFE具有改善体重和排便异常、修复肠结构、维持胃肠激素正常水平、增强肠屏障等功能,揭示了PFE对消化系统的保护作用。比较两组结果,发现PFE在肥胖模型中的作用效果更佳,提示PFE具有一定的减肥降脂功效。(2)揭示PFE中减肥降脂的有效成分为黄酮类和萜类化合物。成分分析发现PFE含有丰富的黄酮类和三萜类化合物。PFE中总三萜含量为5.5±0.2 mg/g PFE(干重),含有齐墩果酸、熊果酸及其衍生物等化合物。PFE有效成分分析从两方面进行,一方面,基于中医理论中的归经分类,对90种药食两用植物进行归经与成分的关联分析,发现与脾经关联性较强的化学成分为黄酮类和萜类物质,推测其可能为有效组分。另一方面,采用不同溶剂对PFE进行提取,对所得四种组分进行动物实验研究,发现乙酸乙酯相和水相均具有减肥效果,两相中均呈现黄酮类和三萜类成分的富集,揭示PFE的有效成分为黄酮类和萜类化合物。(3)体外实验揭示PFE及其黄酮类、三萜类组分可通过抑制消化酶活性、提升肠屏障结构完整性、调节脂质代谢发挥减肥降脂功效。体外消化酶实验发现PFE及其组分抑制α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶和胰脂肪酶的活性,黄酮组分作用最显著;肥胖与肠屏障功能密切相关,在Caco-2细胞模型中,PFE及其组分提高了三种肠紧密连接蛋白ZO-1、Occludin和Claudin-1的表达量,恢复损伤的肠屏障,且黄酮和三萜组分的作用更为显著;在Hep G2细胞模型中,PFE提高Apo-A1的分泌及其和LDL受体的结合活性,参与胆固醇逆转运,调节脂质代谢,形成减肥降脂功效。(4)体内实验发现PFE通过调节糖脂代谢、恢复肠屏障功能、调整肠道菌群结构,从而发挥减肥降脂作用。摄入PFE的肥胖大鼠肠道葡萄糖转运蛋白2的表达量下降、胰高血糖素原及禁食诱导脂肪细胞因子的表达量提升,表明PFE可抑制糖脂吸收及储存;ZO-1及Occludin的表达水平恢复,证实PFE可提升肠屏障完整性。同时,肠道菌群研究发现PFE缓解了HFD引发的菌群结构变化,降低了厚壁菌门与拟杆菌门的比值,提升了益生菌群如放线菌门、双歧杆菌目等相对丰度,同时降低了有害菌群如梭菌目、螺杆菌科等的相对丰度。菌群与消化系统功能的关联分析结果显示,双歧杆菌目、S24-7与肠屏障功能呈正相关,颤螺旋菌属、柔膜菌目与糖的吸收呈正相关,证实PFE可以通过调节肠道菌群来提高肠结构完整性并抑制糖的吸收。此外,大鼠肝脏转录组测序结果表明,PFE显著上调的基因主要富集在脂肪酸分解代谢、胰岛素抵抗等通路,验证PFE通过调节糖脂代谢发挥减肥降脂作用。(5)动物实验评价PFE属于无毒类,具有较高的安全性。对PFE进行动物急性毒性、30天喂养、小鼠骨髓细胞微核和小鼠精子畸形试验。各实验中均未出现死亡现象,小鼠最大耐受量大于5 g/kg。急性毒性试验和30天喂养试验中,摄入PFE的小鼠体重与正常组无显著差异,血常规及肝肾功能指标均处于正常范围,各器官组织学观察未见异常;骨髓细胞微核试验和精子畸形试验结果均呈阴性。综上,本研究证实火棘果醇提物可改善消化系统功能,其通过调节糖脂代谢、提升肠屏障功能,发挥减肥降脂作用。此外,火棘果醇提物具有较高的安全性,可用于火棘果特殊功能食品及相关产品的开发。
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