《食品科学》：中国农业大学江正强教授等：魔芋甘露寡糖对高脂饮食诱导高脂血症小鼠脂质代谢紊乱的改善作用

高脂血症又称血脂异常，是一种代谢紊乱性疾病，与心血管疾病的发病风险密切相关。降低血液中的脂质水平成为预防高脂血症形成的重要手段。目前临床广泛应用他汀类药物治疗高脂血症，长期服用此种药物存在一定副作用，饮食干预更适合高脂血症长期防治。

功能性寡糖（低聚糖）由2～10 个单糖通过糖苷键连接而成，难以在胃肠道中消化，可由肠道微生物代谢，产生多种代谢产物，影响宿主生理健康。近年来，许多研究表明功能性低聚糖通过调节肠道菌群影响小鼠脂代谢。魔芋甘露寡糖（KMOS）是一种水溶性功能寡糖，经过

-甘露聚糖酶水解魔芋粉而得到，其分子结构主要由

-D-甘露糖单元和

-D-葡萄糖单元通过

-(1→4)糖苷键连接而成。KMOS具有抗炎作用，可改善由高糖饮食引起的高血糖和脂肪肝等副作用，提高由地芬诺酯诱导的便秘小鼠肠道蠕动能力、免疫力和改善肠道完整性屏障，抑制小鼠便秘。此外，KMOS能够通过改变动脉粥样硬化小鼠肠道微生物群的组成及丰度，改善小鼠肝脏脂质堆积和肠道炎症，抑制小鼠动脉粥样化。

中国农业大学食品科学与营养工程学院的花朋朋、江正强*和中国农业大学工学院的李延啸等人通过高脂饮食建立高脂血症小鼠模型，随后对其进行为期12 周的KMOS干预，观察小鼠体质量、血清脂质变化、脂质代谢相关基因及蛋白的表达，并探究KMOS对小鼠脂质代谢的调控作用及分子机制，旨在为探讨KMOS可能的抗高脂血症机制的深入研究以及开发一种具有防治高脂血症作用的功能食品提供一定理论依据。

1 KMOS对高脂血症小鼠体质量、器官质量和采食量的影响

如图1所示，实验干预12 周后，ND组、HFD组和KMOS干预组小鼠的体质量分别增加6.65、11.93 g和8.73 g。与HFD组相比，KMOS组小鼠体质量增量显著降低26.8%（

P

＜0.01），而ND组和KMOS组之间无明显差异。此外，KMOS组小鼠的肝脏、附睾脂肪、褐色脂肪和皮下脂肪的质量分别较HFD组下降了18.4%、17.3%、30.0%和23.3%，但均高于ND组。HFD组和KMOS组心脏质量无显著差异（

P

＞0.05）。KMOS干预12 周之后，与ND组相比，HFD组的采食量减少了19.5%，热量摄入量增加了9.6%；与HFD组相比，KMOS组采食量和热量摄入量都增加了1.6%，研究结果表明，KMOS显著抑制了小鼠体质量的增加。

2 KMOS对高脂血症小鼠血清生化指标的影响

HFD组小鼠血清中TC、TG和LDL-C含量水平较ND组显著升高（

P

＜0.05），同时，HDL-C水平显著降低（

P

＜0.01）（表2）。然而KMOS干预之后，相比HFD组，KMOS组小鼠血清中TC、TG和LDL-C显著降低（

P

＜0.05、

P

＜0.01），分别较HFD组下降了34.5%、22.4%和51.8%，HDL-C水平显著提高（

P

＜0.01），比HFD组增加29.3%。KMOS干预显著改善了4 项血脂指标，表明KMOS对改善小鼠血脂异常具有显著作用。

3 KMOS对高脂血症小鼠肝脏组织病理学改变的影响

为评估KMOS对高脂饮食诱导高脂血症小鼠肝脏损伤的改善作用。肝脏组织的H&E染色结果见图2A，ND组小鼠的肝细胞结构完整，无脂肪变性。肝小叶结构清晰，未见明显的炎性细胞浸润。实验12 周后，HFD组小鼠肝细胞排列杂乱，肝细胞形态改变，细胞边界模糊，部分细胞核发生异变，胞质疏松，出现大范围圆形脂滴，空泡变性明显，血管周围肝细胞肿胀，且肝细胞呈脂肪变性。然而KMOS干预组小鼠肝脏的脂滴积聚显著改善，脂滴数量减少且体积缩小，肝脏未见空泡，肝细胞排列恢复有序，肝小叶结构清晰，且无明显炎性细胞浸润，基本恢复到ND组水平。此外，油红O染色结果（图2B）显示，HFD组呈现大量红色大泡状脂滴，而KMOS干预组仅观察到少量红色小泡状脂滴，进一步证实KMOS对肝脏脂肪变性的有效改善。结果表明，KMOS显著减少了肝脏中脂滴的蓄积，并改善了肝脏脂肪变性。

4 KMOS对高脂血症小鼠脂肪组织病理学改变的影响

如图3所示，ND组小鼠的附睾脂肪细胞排列规则，细胞均匀分布，而HFD组小鼠的脂肪细胞排列紊乱，且脂肪细胞体积显著增大。KMOS干预后，附睾脂肪组织细胞的大小减小，与ND组接近，且在同一视野下，脂肪细胞数量增加。相比HFD组，KMOS干预组小鼠附睾脂肪细胞的平均面积显著降低35.9%（

P

＜0.01）。结果表明，KMOS干预有效缓解了高脂饮食诱导的小鼠附睾脂肪细胞肥大。

5 KMOS对高脂血症小鼠肝脏脂质代谢相关基因表达的影响

为了更深入地了解KMOS干预对脂质代谢的潜在机制，采用荧光定量PCR法分析了与肝脏脂肪生成和肝脏脂肪酸β氧化相关基因的表达（图4）。KMOS干预12 周后，与HFD组相比，KMOS组小鼠肝脏中脂肪合成、胆固醇合成和能量代谢相关基因的表达显著下降（

P

＜0.01），具体包括

SREBP1

ACC

HMGCR

AMPK

，其表达量分别降低了40.0%、65.1%、54.6%和74.8%。而与肝脏脂肪酸氧化相关的基因，如

CPT-1A

PPARα

表达显著升高，分别增加了7.9 倍和10.5 倍（

P

＜0.01）。

6 KMOS对高脂血症小鼠肝脏脂质代谢相关蛋白表达的影响

通过蛋白印迹方法检测能量调节、脂肪生成和脂质氧化等关键酶的表达量，探讨KMOS的降血脂机制。如图5所示，与HFD组相比，KMOS干预显著增强了肝脏组织中AMPK/SREBP1/PPARα信号通路的PPARα和pAMPK/AMPK蛋白的表达（

P

＜0.05、

P

＜0.01），同时显著降低了HMGCR和SREBP1蛋白的表达（

P

＜0.01）。与ND小鼠相比，HFD组小鼠肝脏中的HMGCR和SREBP1相对表达量分别显著增加了2.2 倍和93.8%（

P

＜0.01），而PPARα和pAMPK/AMPK相对表达量分别下降了22.2%和79.6%。KMOS干预后，KMOS组小鼠与HFD组相比，PPARα和pAMPK/AMPK相对表达量分别增加了26.4%和3.9 倍，HMGCR和SREBP1相对表达量分别下降了57.8%和42.7%。上述结果与脂质代谢基因的数据结果一致，表明KMOS通过调节AMPK/SREBP1/PPARα信号通路显著改善高脂血症小鼠的肝脏脂质代谢。

7 讨 论

近年来，高脂血症已成为全球重要的公共卫生问题和临床挑战。作为一种典型的代谢性疾病，高脂血症的发病机制复杂，涉及炎症、血脂异常、肝脏脂质蓄积和肠道微生物失调等因素，均可增加动脉粥样硬化、心肌梗死及中风等心血管疾病的风险。众多研究表明，功能性低聚糖具有改善高脂血症及其相关并发症的潜力。来源于海参的岩藻低聚糖可通过调节肠道菌群及其代谢物、降低血清炎症水平并抑制巨噬细胞向脂肪组织的迁移缓解高脂饮食诱导的高脂血症。山楂果胶低聚糖则能显著抑制高脂血症小鼠肝脏的脂肪沉积、提高肝脏超氧化物歧化酶活性，抑制丙二醛的产生和积累。目前，KMOS/甘露寡糖通过增加肥胖小鼠体内肠道微生物（双歧杆菌和乳杆菌）的丰度及微生物代谢产物短链脂肪酸，短链脂肪酸介导炎症表达降低降低肥胖小鼠的体质量增加和减轻肝损伤。此外，KMOS可以促进有益细菌（例如阿克曼氏菌和双歧杆菌）的生长，抑制致病菌的生长，降低小鼠的血糖和胆固醇含量水平，调节脂质代谢。然而，KMOS在高脂血症降血脂作用中的具体机制尚未完全阐明。因此，本研究采用高脂饮食诱导的高脂血症小鼠模型，观察KMOS对小鼠体质量、血脂生化指标、肝脏组织形态以及肝脏脂质代谢相关的基因与蛋白表达的影响，旨在探索KMOS对高脂血症的降脂作用及其潜在机制。

高脂血症，以血脂代谢异常、肥胖、皮下和内脏脂质堆积和损伤为主要特征，是心血管疾病发展的一个显著风险因素。对西方高脂饮食诱导的肥胖小鼠进行为期4 周KMOS（400 mg/（kg·d））干预后，血脂水平显著改善。此外，KMOS有效改善高脂饮食诱导的糖尿病小鼠的空腹血糖和血脂水平，从而调节肝脏糖脂代谢异常。本研究发现，与HFD组相比，KMOS显著降低了高脂血症小鼠的肝脏、附睾脂肪、褐色脂肪及皮下脂肪的质量（图1），并使体质量增量显著降低了26.8%（

P

＜0.01），然而，KMOS组与ND组小鼠之间体质量变化无明显差异。脂质代谢紊乱在高脂血症患者中普遍存在，表现为血清TC、TG和LDL-C水平升高，而HDL-C水平降低。与HFD组相比，KMOS组小鼠血清TC、TG和LDL-C水平分别降低了34.5%、22.4%和51.5%，HLD-C水平升高了29.3%（表1），且与ND组小鼠相比，KMOS组血脂水平无显著差异。脂质代谢异常主要是源于肝脏及脂肪等重要器官的脂代谢功能障碍，表现为肝脂肪和附睾脂肪组织的典型病理特征，分别是脂滴之间的聚集和脂肪细胞增大。H&E染色和油红O染色结果显示，KMOS有效缓解了肝脏组织的空泡变性和脂滴堆积（图2），同时减轻了附睾脂肪变性的程度（图3），干预后基本恢复到正常水平。本研究结果表明，KMOS能显著改善高脂饮食诱导的高脂血症小鼠脂质代谢紊乱和内脏损伤。

高脂血症的发生会造成AMPK/SREBP1/PPARα信号通路缺陷，导致脂质代谢紊乱。本研究中，KMOS显著改善高脂血症小鼠的血脂水平和肝组织损伤。为了进一步探索KMOS对高脂血症小鼠肝脏的脂质代谢的调节机制，通过实时PCR和蛋白印迹技术方法对C57BL/6J小鼠的肝脏脂质代谢相关的基因和蛋白进行测定，重点分析了能量平衡、脂质合成及脂质

氧化等关键调控因子，探讨KMOS对AMPK/SREBP1/PPARα信号通路中pAMPK/AMPK、SREBP1、ACC、HMGCR和PPARα基因及蛋白表达的影响。在高脂血症动物模型或者高脂血症患者中，脂质代谢的紊乱会引起AMPK/SREBP1/PPARα信号通路的激活，进而影响机体内脂质代谢相关基因及蛋白的表达，造成机体内的能量代谢降低、脂肪生成的增加以及脂质

氧化减少。AMPK作为一种中枢代谢传感器，调节葡萄糖、脂质和胆固醇代谢，主要在肝脏、骨骼肌、胰腺和脂肪组织中表达。AMPK的磷酸化（pAMPK）通过抑制ACC和SREBP1的活性，抑制脂质合成。本研究发现，与HFD组相比，KMOS组小鼠

AMPK

基因显著下调（图4），但肝脏中pAMPK/AMPK蛋白的表达显著上调（图5B 3 ）。对高脂饲料诱导的高脂血症小鼠灌胃400 mg/kg莲藕可溶性膳食纤维与多酚的复合物干预7 周之后发现，小鼠肝脏中脂质

氧化基因

CPT-1A

显著上调，脂肪合成相关的基因

SPEBP1

FAS

显著下调，同时逆转了pAMPK/AMPK和CPT-1A蛋白表达水平的降低。研究表明，澳洲牛油果油对HFD饮食诱导的高脂血症小鼠干预30 d后，可降低小鼠血液中TC、TG和LDL-C水平，升高HDL-C水平，有效降低体质量和脏器指数，改善血脂水平，此外，还能激活AMPK/Nrf2信号通路相关蛋白的表达，改善小鼠肝脏脂质蓄积。SREBP1调节下游从头生脂基因

ACC

FAS

的表达，调控TG、脂肪酸和胆固醇的合成，从而抑制肝脏脂肪生成。PPAR与脂质代谢密切相关，其中PPARα蛋白在脂肪形成和能量代谢等代谢性疾病中发挥重要作用，涉及多种基因的表达。CPT-1A和PPARα的升高可以调节脂肪酸

氧化，防止肝脏中脂质过度积累和减轻肝脏损伤。C57BL/6J小鼠经益生菌发酵米荞麦干预8 周后，显著抑制肝脏中

HMGCR

SREBP1

基因的表达，并促进脂肪氧化基因

PPARα

CPT-1A

的表达。螺旋藻多糖干预高糖高脂饮食诱导的肥胖大鼠8 周，下调肝脏

ACC

SREBP1

基因表达和上调

PPARα

基因表达，改善脂质代谢紊乱，青稞中的花青素B 1 和香豆素酸通过PPARα介导肝脏脂质代谢，改善高脂饮食诱导的高脂血症。倍他斯汀通过调节肝脏AMPK/SREBP1/PPARα信号通路有效改善奥氮平诱导的血脂异常。pAMPK/AMPK蛋白受到刺激后会迅速激活SREBP1蛋白受体的表达阻止脂质合成；SREBP1蛋白激活抑制

ACC

基因和HMGCR蛋白的表达阻止脂质合成；

ACC

基因激活促进

CPT-1

基因和

PPARα

基因及蛋白的表达，增强脂质的

氧化。本研究结果表明，KMOS激活脂质代谢AMPK/SREBP1/PPARα蛋白信号通路，显著下调

ACC

SREBP1

HMGCR

基因表达（图4），显著上调

CPT-1A

PPARα

基因的表达，KMOS显著上调pAMPK/AMPK和PPARα蛋白的表达，下调SREBP1和HMGCR蛋白的表达（图5A）。因此，KMOS可改善高脂血症，其机制可能是通过激活AMPK/SREBP1/PPARα信号通路增强脂质代谢，进而调节能量代谢和改善肝组织损伤。

结 论

本研究通过建立HFD饮食诱导高脂血症模型小鼠，探讨KMOS对脂质代谢稳态的调节作用。结果表明，KMOS显著降低了高脂血症小鼠的体质量增量（26.8%）、降低血清中TC、TG、LDL-C含量水平，升高HDL-C水平，改善肝脏和附睾脂肪组织结构，同时，KMOS通过激活肝脏AMPK/SREBP1/PPARα信号通路中相关蛋白的表达，PPARα和pAMPK/AMPK相对表达量分别升高了26.4%和3.9 倍，HMGCR和SREBP1相对表达量分别降低57.8%和42.7%，增强脂质氧化和降低脂质合成，有效缓解高脂饮食诱发的脂质代谢紊乱，抑制高脂血症的发展。因此，KMOS有望作为一种发挥抗高脂血症功能活性新型膳食补充剂。

本文《魔芋甘露寡糖对高脂饮食诱导高脂血症小鼠脂质代谢紊乱的改善作用》来源于《食品科学》2025年46卷第17期161-169页，作者：花朋朋，李延啸，栗君谊，闫巧娟，刘海杰，江正强*。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250306-053。点击下方 阅读原文 即可查看文章相关信息。

实习编辑：普怡然 ；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。