《食品科学》：中国农业大学江正强教授等：褐藻寡糖对NG-硝基-L-精氨酸甲酯诱导小鼠高血压的改善作用

高血压是心血管疾病的重要危险因素，其主要危害在于血管内皮功能障碍导致的靶器官损伤。血管内皮功能障碍的病理生理学作用主要通过抑制血管舒张因子NO合成和增加收缩因子内皮素1（ET-1）释放。目前，改善血管内皮功能障碍已成为治疗高血压的重要手段。

功能性寡糖（低聚糖）是由2～10 个单糖经糖苷键连接而成的低聚合度糖。许多研究表明功能性寡糖具有调节血糖、调节脂质代谢、增强免疫力、降血脂和降血压等功效 。 褐藻寡糖（AOS）具有抗菌、抗炎、抗氧化和预防神经退行性疾病等功能，在食品、医药和绿色农业等领域受到广泛关注 。 近年来，研究发现AOS对心血管系统具有保护作用。

中国农业大学食品科学与营养工程学院 中国轻工业食品生物工程重点实验室的陈峻波、江君、江正强*等以自制AOS为原料，建立高血压小鼠模型观察其降血压作用，并探讨其抗高血压机制，旨在为研发具有抗高血压作用的天然功能食品配料提供理论依据。

1 AOS对小鼠血压变化的影响

如图1A～C所示，各组小鼠初始血压值无显著差异。

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-NAME诱导6 周后，模型组小鼠SBP＞140 mmHg和DBP＞90 mmHg，显著高于正常组（

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＜0.05），表明高血压模型成功构建；相比于模型组，卡托普利组小鼠SBP显著降低了30.5 mmHg，DBP显著降低了18.4 mmHg，MBP显著降低了22.5 mmHg。AOS干预6 周后显著抑制小鼠血压升高。与模型组相比，AOS低、中和高剂量组SBP、DBP和MBP均显著降低（

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＜0.05）。其中，AOS高剂量组SBP、DBP和MBP分别显著降低了22.4、15.2 mmHg和17.3 mmHg（

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＜0.05）。相比于中剂量组和低剂量组，AOS高剂量组降血压效果最好，显著降低了高血压小鼠SBP（22.4 mmHg），表明AOS对小鼠的降血压作用呈剂量依赖性。如图1D、E所示，各组小鼠的摄食量和BW无显著差异。

2 AOS对小鼠组织形态的影响

如表1所示，相比于正常组，模型组HW/BW显著升高24.2%，而KW/BW显著降低19.5%。相比于模型组，卡托普利组HW/BW显著降低17.5%，而KW/BW显著升高17.7%。AOS干预6 周后能够逆转上述病理变化，差异具有统计学意义。AOS高剂量组HW/BW显著降低了16.5%，KW/BW显著增加了18.5%。结果表明，AOS能够显著改善高血压引起的心脏和肾脏病理变化。

如图2所示，正常组肾小球组织结构正常，肾小管形态结构完整、清晰可见，肾小管上皮细胞排列紧密有序，核仁清晰，间质无炎细胞浸润，未见明显病变。与正常组相比，模型组肾小球萎缩，基膜增厚，系膜基质增多，面积增大，肾小管管腔扩张，上皮细胞排列紊乱且出现空泡变性，肾间质有炎症细胞浸润。与模型组相比，给予卡托普利后，肾小球萎缩程度明显减轻，表现为肾小管轻微水肿，肾小管上皮细胞个别出现空泡变性；AOS干预后，肾小球形态改变、肾小管管腔扩张和上皮细胞肿胀程度减轻，肾间质无炎症细胞浸润。与脏器指数分析结果相印证（表1），AOS能改善高血压诱发肾脏组织病理损伤，对肾脏起保护作用。

由图3A可知，正常组心肌细胞结构正常、分布均匀，横纹结构清晰，无明显病理损伤改变。与正常组相比，模型组心肌细胞横截面积增大、排列紊乱、梭形改变，心肌细胞间隙增加，横纹结构不清晰。阳性组心脏细胞排列整齐，横纹清晰可见，损伤不明显。相比于模型组，AOS组病理损伤有所减轻。AOS干预后，不同程度改善了心肌细胞排列紊乱和心肌肥大的情况。如图3B所示，正常组无明显胶原纤维沉积，模型组心肌间的胶原纤维蓝染明显，CVF增加了11.7%。相比于模型组，AOS干预组与卡托普利组心肌间胶原纤维蓝染区域显著变小。AOS低、中、高剂量组和卡托普利组的心肌间质CVF分别降低了7.1%、9.0%、10.1%和10.3%（图3C）。综上，AOS能够改善高血压引起的心肌细胞肿大和心肌纤维化，抑制心肌重构。

胸主动脉组织病理变化见图4。HE染色结果显示空白组小鼠主动脉结构完整，血管腔大小正常，未见明显病理改变。相比于正常组，模型组小鼠的血管内膜出现增生，中膜厚度显著增加61.4%，管腔面积显著减小45.2%，发生重构现象（图4A、B）。如图4D、E所示，卡托普利组和AOS低、中、高剂量组小鼠主动脉病理损伤均得到不同程度改善。与模型组相比，卡托普利组主动脉中膜厚度显著降低26.2%，管腔面积显著增加80.8%；AOS中剂量和高剂量组主动脉中膜厚度分别显著降低20.7%和25.2%，管腔面积分别显著增加47.2%和37.4%。进一步通过Masson染色发现，与正常组相比，模型组主动脉CVF增加227.5%，纤维化程度严重（图4C）。与模型组相比，卡托普利能显著改善高血压小鼠主动脉纤维化程度，主动脉CVF降低58.1%；AOS高剂量组小鼠主动脉血管壁中胶原纤维蓝染区域显著减少，CVF降低56.9%。结果表明AOS降低了血管纤维化程度，抑制高血压导致的血管病理性重构。

3 AOS对小鼠血清中T-AOC、LDH、CK、BUN、Cr和UA水平的影响

血清生化分析结果如表2所示。相比于正常组小鼠，模型组小鼠血清中T-AOC显著降低，而BUN、Cr、UA、LDH和CK水平均显著升高。与模型组相比，卡托普利组T-AOC显著增加36.7%，血清中BUN、Cr、UA、LDH和CK水平分别显著降低54.4%、57.6%、34.6%、14.7%和45.3%。AOS不同剂量组均显著提高小鼠抗氧化能力，降低肾脏损伤标志物含量和心脏损伤标志特异性酶活性，其中AOS高剂量组的改善效果最好。与模型组相比，AOS高剂量组T-AOC显著增加24.1%，血清中BUN、Cr、UA、LDH和CK水平分别显著降低38.0%、46.5%、45.2%、15.9%和46.4%。

4 AOS对高血压小鼠心脏、肾脏和主动脉组织氧化应激标志物的影响

高血压小鼠组织氧化应激标志物变化结果如图5所示。与正常组相比，模型组小鼠肾脏、心脏和主动脉组织中GSH含量、SOD活性和CAT活性显著降低，MDA含量显著升高。与模型组相比，AOS高剂量组肾脏组织中GSH含量及SOD、CAT活性分别显著升高36.9%、61.2%、87.2%，MDA含量显著下降36.8%；心脏组织中GSH含量及SOD、CAT活性分别显著升高44.1%、69.7%、71.9%，MDA含量显著下降37.4%；主动脉组织中GSH含量及SOD、CAT活性分别显著升高56.1%、95.5%、132.6%，MDA含量显著下降40.1%。结果表明AOS能够有效提高机体抗氧化活性，抑制脂质过氧化产物合成，减少机体的氧化应激损伤。

5 AOS对高血压小鼠血管内皮功能的影响

血管内皮功能障碍是高血压最早期和最主要的病理特征。如图6所示，与正常组相比，模型组小鼠血清中Ang II和ET-1质量浓度分别显著升高58.8%和76.6%，而NO浓度和eNOS蛋白相对表达水平分别显著降低76.7%和69.3%。与模型组相比，卡托普利组和AOS低、中、高剂量组小鼠血清中Ang II质量浓度分别显著降低33.7%、20.3%、24.1%和29.5%（图6A）；ET-1质量浓度分别显著降低29.2%、17.4%、23.0%和26.2%（图6B）；NO浓度分别显著增加263.4%、199.9%、220.0%和246.5%（图6C）；eNOS蛋白相对表达水平分别显著增加175.6%、75.5%、93.5%和152.9%（图6D）。结果表明，AOS可以促进主动脉中eNOS蛋白的表达水平，提高NO合成量，同时减少血清中ET-1和Ang II释放量，改善内皮功能。

高血压是一种常见慢性疾病，主要病理特征包括机体氧化应激水平升高、靶器官损伤和心血管功能障碍等。近年来，AOS因具有抗氧化、减轻炎症、调节免疫功能、改善肠道菌群结构等作用而备受关注。在降血压方面，AOS的作用机制仍存在争议。Ueno等发现，自发性高血压大鼠饲喂AOS后对其心血管和早期肾脏损伤具有保护作用，作用机制可能是AOS直接作用于心血管系统。Terakado等的研究表明AOS可能是通过血液循环作用和肠道抑制钠吸收从而降低Dahl S大鼠血压。另有研究发现低分子质量海藻酸钾也具有降血压作用，其作用机制是通过调节血浆中利钠肽A、心房钠尿肽和Ang II的表达，降低血浆脂多糖水平以及厚壁菌门与拟杆菌门的比例。因此，AOS的降血压作用机制还需要进一步探讨。

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-NAME通过抑制eNOS表达破坏内皮细胞舒张与收缩机制之间的平衡，持续地促进外周血管收缩，引发血管内皮功能障碍，导致血压升高 。

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-NAME在啮齿类动物中诱发的高血压机制与人类高血压相似，广泛用于揭示降压药的药理作用机制 。因此，本实验利用

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-NAME构建高血压小鼠模型，以探究AOS的抗高血压作用及其机制。

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-NAME长期诱导小鼠会导致血压持续升高，引起机体靶器官损伤，如肾脏损伤、心肌肥大和血管重构等症状 。膳食补充AOS呈剂量依赖性地抑制小鼠的SBP、DBP和MBP升高（图1），有效预防了小鼠高血压的发生。与模型组相比，AOS显著降低小鼠心脏脏器指数和提高肾脏脏器指数（表1），并改善小鼠肾脏和心脏的组织形态变化（图2、3），减轻肾脏和心脏的负荷。除了组织形态学变化，高血压小鼠血清中肾脏功能损伤标志物含量和心肌损伤标志酶活性在模型组中均显著升高。心肌酶活力增加是因为

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-NAME引起心肌细胞损伤，致使细胞膜通透性增强或破裂，导致心肌酶泄漏；BUN、Cr和UA水平升高是由于长期服用

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-NAME导致严重的肾脏损伤 。AOS不同程度降低了上述标志物水平（表2），进一步证明了AOS对高血压小鼠肾脏和心脏的保护作用。此外，

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-NAME诱导的高血压与血管重构有关，如血管中膜厚度和胶原纤维沉积增加、管腔面积减小等 。AOS显著降低了高血压小鼠主动脉中膜厚度和CVF，且增大了管腔面积（图4）。结果表明，AOS可改善心脏和肾脏损伤，抑制心血管重构。

高血压发展过程中引起的机体靶器官损伤与氧化应激水平升高有关。

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-NAME诱导eNOS脱偶联产生的超氧阴离子O 2- 可与NO快速反应生成过氧亚硝酸盐，导致内皮氧化应激增加 。血管内皮细胞容易受到氧化应激的影响，导致收缩和舒张功能之间的动态平衡被破坏。在体内抗氧化作用是通过GSH直接清除活性氧或活性氮，以及SOD和CAT等抗氧化酶引发自由基分解。抗氧化剂含量和抗氧化酶活性可直接反映机体氧化损伤情况。MDA是在机体内氧自由基代谢过程中生成的脂质过氧化产物，能够反映机体脂质过氧化自由基的存在及反应程度 。Saengnak等 发现在

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-NAME高血压模型中GSH、SOD和CAT水平显著降低，脂质过氧化产物MDA含量增加，而酸枣水-甲醇提取物改善了这些氧化应激指标。本研究中，与模型组相比，AOS组小鼠肾脏、心脏和主动脉组织匀浆中MDA水平显著降低，表明AOS具有抑制脂质过氧化作用。此外，AOS还显著提高了GSH、CAT和SOD水平，增强机体的抗氧化能力（图5）。抗氧化和自由基清除能力是发挥抗高血压作用的重要原因 。相比于其他功能性寡糖，AOS具有显著自由基清除作用，是一种有效的抗氧化剂 。大量研究表明，AOS对心血管的保护作用与抗氧化作用有关。AOS可以显著增加人脐静脉内皮细胞（HUVECs）中抗氧化酶活性和自由基清除剂含量，通过integrin-α/FAK/PI3K信号通路抑制H 2 O 2 诱导HUVECs的氧化应激和凋亡 。AOS处理降低了3-硝基酪氨酸含量和超氧化物的生成，显著减小心肌梗死面积，改善心脏功能，预防小鼠心肌缺血/再灌注损伤 。AOS以剂量依赖性方式显著降低了血清脂质过氧化水平，并通过抑制TGF-β1/p-Smad2信号通路抑制肺血管重塑和右心室肥厚，降低肺动脉高压 。此外，人群实验发现AOS（聚合度＝5）还可通过增加手术后骨肉瘤患者体内抗氧化活性，抑制骨肉瘤细胞的生长，发挥抗肿瘤作用 。因此，AOS的降血压作用可能与其在体内的抗氧化作用有关。

血管内皮功能障碍导致NO生物利用度降低是

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-NAME诱发高血压的主要病理因素 。eNOS通过cGMP介导信号转导途径产生的NO能够维持血管的持续扩张，有助于控制血流、血压和血小板聚集，因而通过激活eNOS/NO信号通路诱导eNOS表达以维持循环中的NO水平是治疗高血压疾病的重要途径 。Wang Kun等 发现柚皮苷通过抑制PI3K-Akt-mTOR途径介导的自噬激活eNOS/NO信号传导，改善了由高糖/高脂诱导的内皮细胞功能障碍。壳寡糖可通过抑制炎症和氧化应激，增加NO和eNOS的水平，改善内皮功能障碍，从而表现出显著的抗高血压活性 。为进一步明确AOS抗高血压的潜在机制，本研究检测了小鼠血清中NO含量以及主动脉组织中eNOS蛋白表达水平。结果表明，模型组小鼠NO含量和eNOS表达均显著降低，而AOS组中NO和eNOS水平得到恢复（图6）。体外实验表明，AOS也能通过上调NOS表达，诱导RAW264.7细胞中NO产生 。正常机体可通过NO持续破坏NADPH氧化酶从而减少活性氧的产生，抑制氧化应激，因此推断AOS在体内的抗氧化作用也与NO水平相关。此外，ET-1是最持久、最强效的血管收缩肽，也是人体细胞增殖的驱动力，可引起血管壁增生和狭窄，导致血管平滑肌肥大和增生 。AOS干预后，显著抑制了小鼠体内ET-1升高（图6）。临床试验发现AOS可通过miR-29b间接影响Toll样受体信号传导，从而抑制主动脉血管内皮功能障碍引起的动脉瘤术后复发 。可见，AOS可能是通过激活eNOS/NO信号传导提高NO的生物利用度，以及抑制ET-1过度分泌，改善血管内皮功能障碍，从而维持小鼠血压稳态。在NO缺乏的高血压模型中，心血管病理性改变是由RAS过度激活引起 。机体NO合成减少会导致肾素、血管紧张素转化酶、Ang II和其1型受体（Ang II type 1 receptor，AT1R）水平增加 。Ang II是RAS中最重要的活性肽，通过激活AT1R引起血管收缩和血流动力学改变 。当AOS或卡托普利干预后，高血压小鼠体循环中Ang II水平显著降低（图6）。因此，AOS的降血压作用与卡托普利相似，其机制可能还与抑制RAS过度活化有关。

结论

本实验采用AOS对

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-NAME诱导高血压小鼠的血压稳态进行调节。膳食补充AOS显著降低了高血压小鼠SBP（22.4 mmHg），同时减轻靶器官损伤，这与AOS能够激活小鼠主动脉中eNOS/NO信号传导、抑制RAS过度活化、增强机体抗氧化能力和降低氧化应激水平相关。本研究发现AOS能有效改善

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-NAME诱发的血管内皮功能障碍，降低高血压疾病发生的风险。因此，AOS有望作为功能性食品配料，发挥降血压的功能活性。

作者简介

通信作者：

江正强，男，汉族，中共党员，中国农业大学食品科学与营养工程学院教授，博士生导师，长江学者特聘教授，国家杰出青年科学基金获得者。入选国家百千万工程有突出贡献中青年专家、国务院政府特殊津贴、国家“万人计划”领军人才、农业科研杰出人才及其创新团队、科技部中青年科技创新领军人才、光华工程科技奖、中国青年科技奖、教育部新世纪优秀人才、全国优秀百篇博士论文等。现为中国轻工食品生物工程重点实验室主任，中原食品实验室常务副主任，国家重点研发计划首席科学家。1995年参加工作，2004年晋升为教授。曾在日本、法国、德国等进行长期交流合作研究。现任中国农业工程学会农产品加工及贮藏工程分会理事长、中国食品科学技术学会酶制剂分会副理事长、中国发酵产业协会酶制剂和益生元分会副理事长、中国食品工业协会常务理事等，兼任《Food Chemistry》和《食品科学》等多种期刊编委。主要研究方向食品生物技术、食品酶与发酵工程、营养健康食品等。发表学术论文300多篇，其中SCI收录论文200多篇，著有专著6 部，授权发明专利70多项。荣获国家科技进步二等奖2 项、国家科技发明二等奖1 项、光华工程科技奖2 项、中国青年科技奖1 项和多项省部级奖励。

第一作者：

陈峻波，男，中国农业大学食品科学与营养工程学院在读博士研究生，研究方向为食品生物技术。

本文《 褐藻寡糖对NG-硝基-L-精氨酸甲酯诱导小鼠高血压的改善作用 》来源于《食品科学》2024年45卷第22期118-126页，作者：陈峻波、李延啸、闫巧娟、江君、杨绍青、江正强。DOI: 10.7506/spkx1002-6630-20240527-221 。点击下方 阅读原文 即可查看文章相关信息。

实习编辑：安宏琳；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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