【药理】中国海洋大学课题组揭示海参甾醇调控脂肪酸的合成与氧化及改变胆固醇的代谢发挥其改善脂质代谢紊乱的新机制
中国海洋大学薛长湖、张恬恬课题组在海参甾醇功效评价研究领域取得新进展
海洋生物中富含多样的骨架和支链结构的甾醇类化合物。海参来源的甾醇C-3位结构上具有明显区别于植物甾醇羟基结构的硫酸酯化基团。目前，针对海洋生物中硫酸酯化甾醇的研究主要集中在分离和结构鉴定，而生物活性研究较少。
该课题组通过代谢综合征小鼠模型，发现了海参甾醇通过调控脂肪酸的合成与氧化及改变胆固醇的代谢发挥其改善脂质代谢紊乱的新机制。研究结果显示，相较于植物甾醇，海参甾醇能够更有效地通过促进脂肪酸氧化和抑制脂肪酸合成降低肝脏脂质蓄积。海参甾醇通过抑制内源性胆固醇的合成和增加胆固醇的外排来降低肝脏胆固醇，而植物甾醇主要是通过促进胆固醇异化为胆汁酸及胆汁酸排泄来促进肝脏胆固醇清除。海参甾醇与植物甾醇的作用效果及机制差异可能与它们结构上的支链及硫酸酯化基团有关。该成果近期以封面文章“ Sea Cucumber Sterol Alleviates the Lipid Accumulation in High-Fat-Fructose Diet Fed Mice ” 发表在国际期刊《Journal of Agricultural and Food Chemistry》【IF4.2】上。
尽管已证明植物甾醇具有许多生物活性，包括降低胆固醇，但具有特殊硫酸盐基团的海洋来源海参甾醇（SS）对脂质蓄积的作用仍未知。本研究的目的是研究使用高脂果糖饮食喂养的小鼠减轻SS对脂质蓄积的影响以及可能的潜在机制。SS饮食连续8周可显着降低血清和肝脏的体重增加和脂质水平。特别地，由于脂肪酸β-氧化的极大促进，胆固醇合成的抑制和胆固醇外排的加速，SS在降低脂质积累方面优于植物甾醇。研究结果发现，海参固醇通过调节脂质和胆固醇代谢，在减轻HFF饮食引起的脂质蓄积方面比植物固醇具有更显着的作用，这可能归因于支链和硫酸盐基团的差异。
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此外，该课题组研究还发现海参甾醇在改善胰岛素抵抗和脂肪组织炎症方面的功效优于植物甾醇。海参甾醇可显著降低空腹葡萄糖和胰岛素水平，改善葡萄糖耐受性。机理研究表明，海参甾醇通过增加InsR蛋白表达水平、激活PI3K / Akt胰岛素信号通路进而增加肝糖原合成，下调G6Pase和PEPCK基因表达以抑制肝糖异生，并增加GLUT4易位，从而促进骨骼肌对葡萄糖的摄取。海参甾醇通过降低脂肪组织炎症因子和巨噬细胞标记分子的基因表达量，减少炎症因子的释放和巨噬细胞在脂肪组织中的浸润，显著改善脂肪组织炎症。海参甾醇还能够改善脂肪细胞肥大、改变脂肪组织形态、增加良性脂肪细胞因子脂联素的含量。该成果近期以题为“Sea cucumbers-derived sterol sulfate alleviates insulin resistance and inflammation in high-fat-high-fructose diet-induced obese mice ” 的文章发表在国际期刊《Pharmacological Research》【IF5.9，点击查看该杂志简介】上。
海参广泛用于传统医学和食品中。海参来源的硫酸化甾醇在C-3位置具有一个硫酸根基团，与带有羟基的植物甾醇不同。然而，硫酸甾醇对代谢综合征的作用仍然未知。本研究的目的是研究硫酸固醇对高脂高果糖饮食（HFFD）诱导的胰岛素抵抗和炎症的缓解作用。用HFFD喂养2周后，向雄性C57BL / 6J小鼠连续喂养HFFD加0.4％（w / w）的甾醇硫酸盐或植物甾醇6周。OGTT在第7周进行。在实验结束时，测量糖原，循环葡萄糖，胰岛素，促炎性细胞因子和脂联素的变化。H＆E染色用于观察脂肪组织的形态变化。此外，研究了潜在的分子机制。饮食中的硫酸固醇在减少体重增加，脂肪细胞肥大，循环葡萄糖和胰岛素水平以及增加组织糖原含量方面优于植物固醇。此外，甾醇硫酸盐改善胰岛素抵抗主要是由于通过激活PI3K / Akt信号传导途径抑制糖异生，促进糖原合成和GLUT4易位。另外，硫酸固醇通过增加血清脂联素并减少促炎性细胞因子释放而有效减轻炎症。硫酸甾醇在减轻HFFD诱导的胰岛素抵抗和炎症方面显示出比植物甾醇更显着的作用，这可能与硫酸盐基团密切相关。结果可能为预防和缓解代谢综合征提供见识。
图文摘要
该课题组针对海参甾醇改善代谢综合征相关的脂代谢紊乱、糖代谢紊乱和脂肪组织炎症进行了系统深入的研究，为海参甾醇的营养与保健功效及相关功能性食品的开发利用提供了新的科学依据。
参考文献
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.0c03794.
https://doi.org/10.1016/j.phrs.2020.105191
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