本文系Food Science and Human Wellness原創(chuàng)編譯，歡迎分享，轉(zhuǎn)載請(qǐng)授權(quán)。
Introduction
全球糖尿病患者中，2型糖尿病（T2DM）占90%以上。目前糖尿病的預(yù)防和治療主要以藥物為主, 副作用相對(duì)較大, 如嘔吐等胃腸道不適等癥狀。因此，消費(fèi)者對(duì)飲食調(diào)整和改變以預(yù)防肥胖和糖尿病的需求不斷增加?？剐缘矸郏≧S）是指在體外和人體小腸中不被α-淀粉酶消化但在到達(dá)人體大腸時(shí)降解的淀粉，近年來(lái)因其獨(dú)特的健康益處而受到廣泛關(guān)注。RS可以通過(guò)物理、化學(xué)或酶促修飾來(lái)產(chǎn)生以實(shí)現(xiàn)特定的功能，并分為5類：RS1、RS2、RS3、RS4和RS5。其中RS5是一種被稱為淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物的抗性淀粉，它是一種新型膳食纖維，由淀粉與脂質(zhì)（例如脂肪酸）間相互作用而形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)。目前對(duì)于RS5的了解不如其他類型的抗性淀粉廣泛，也只有少數(shù)研究探索其潛在的健康影響，且至今未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)RS5對(duì)T2DM患者糖脂代謝、炎癥和腸道微環(huán)境調(diào)控的影響。課題組前期研究中揭示了不同RS的理化特性，并闡明與其他RS類型相比，RS5在腸道丁酸生產(chǎn)方面具有優(yōu)勢(shì)，并促進(jìn)了特定腸道益生菌的豐度。為了進(jìn)一步解析新型淀粉脂質(zhì)復(fù)合物介導(dǎo)的各項(xiàng)生理特征變化，并探索分子水平的干預(yù)機(jī)制，在本項(xiàng)研究中對(duì)Sprague Dawley大鼠進(jìn)行了T2DM造模，通過(guò)飼喂不同RS種類及添加量的飲食，對(duì)其健康指標(biāo)和腸道菌群概況進(jìn)行系統(tǒng)的評(píng)估分析。
Result and Discussion
實(shí)驗(yàn)首先采用高脂高糖喂養(yǎng)的大鼠注射鏈脲佐菌素建立T2DM動(dòng)物模型。通過(guò)系統(tǒng)對(duì)比飼喂新型抗性淀粉RS5與普通高直鏈型抗性淀粉RS2的2型糖尿病造模大鼠在身體特征（表1和2）、糖脂代謝（表3）、炎癥和腸道微生物群特征方面的能力 （圖1）。從而揭示了不同類型的抗性淀粉可以增強(qiáng)特定腸道微生物菌群的豐度，進(jìn)而使其介導(dǎo)糖脂代謝并減輕炎癥反應(yīng)。
表1 比較不同飲食條件下喂養(yǎng)大鼠四個(gè)星期內(nèi)的體質(zhì)量變化
表2 各組間大鼠器官質(zhì)量指標(biāo)的比較
表3 不同飼喂對(duì)各組大鼠胰島素分泌及胰島功能的影響
研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)RS5膳食干預(yù)與胰島素分泌穩(wěn)態(tài)模型評(píng)估（HOMA-IS）、高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）、脂聯(lián)素（ADP）、胰島素作用指數(shù)（IAI）、胰高血糖素樣肽-1 （GLP1） 和短鏈脂肪酸 （SCFA）呈顯著正相關(guān)，但與低密度脂蛋白 （LDL-C） 和炎癥細(xì)胞因子呈負(fù)相關(guān)。RS5因而展現(xiàn)出緩解與T2DM有關(guān)的糖脂代謝、腸道微環(huán)境和炎癥等癥狀的能力。另一方面，RS2的飲食干預(yù)亦對(duì)調(diào)節(jié)胰島素分泌及改善葡萄糖代謝有一定影響 （圖2）。
此外，為了在分子水平上進(jìn)一步研究RS攝入對(duì)T2DM大鼠葡萄糖代謝的反應(yīng)機(jī)制，考察經(jīng)典的PI3K/AKT信號(hào)通路，其被證實(shí)與胰島素抵抗相關(guān)疾病如糖尿病、肥胖和炎癥有顯著的相關(guān)性。評(píng)估了RS喂養(yǎng)4周后大鼠PI3K/AKT 信號(hào)通路上幾個(gè)重要基因的表達(dá)，包括 AKT、PI3K、GLUT2、GLUT4、IS1、PDX-1 和 TRB3?？傮w而言，RS5的攝入可以對(duì)PI3K/AKT信號(hào)通路產(chǎn)生影響，從而有助于改善T2DM大鼠糖脂代謝、胰島素抵抗和炎癥反應(yīng)。
Conclusion
雖然對(duì) RS5 的研究仍處于早期階段，但本研究證實(shí)了給T2DM大鼠補(bǔ)充RS可以成為潛在的有效干預(yù)手段，特別是在糖脂代謝、炎癥和腸道菌群失調(diào)方面。研究同時(shí)探究了RS2和RS5對(duì)T2DM大鼠腸道微生物菌落組成和活性的影響以及其在T2DM發(fā)病機(jī)制中的作用。最后，通過(guò)探索糖脂代謝和炎癥相關(guān)基因的表達(dá)，提出了通過(guò) RS飲食干預(yù)緩解 T2DM 癥狀的建議，以期未來(lái)在安全性、有效性和最佳劑量評(píng)估后推廣到臨床試驗(yàn)中。綜上，本研究在揭示了新型淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物所介導(dǎo)的生理特征之外，將有助于富含抗性淀粉的新功能食品的研發(fā)與創(chuàng)新，以滿足消費(fèi)者尋求健康飲食方式的需求。
第一作者
呂瑩爽副教授?
南開(kāi)大學(xué)醫(yī)學(xué)院
于美國(guó)伊利諾伊大學(xué)香檳分校食品科學(xué)與人類營(yíng)養(yǎng)專業(yè)取得博士學(xué)位。致力于探究碳水化合物的結(jié)晶及非晶化過(guò)程引起的結(jié)構(gòu)改變對(duì)食品材料穩(wěn)定性及體系品質(zhì)與安全性的影響。多次在北美食品科學(xué)技術(shù)（IFT）、國(guó)際食品保護(hù)學(xué)會(huì)（IAFP）國(guó)際感官專業(yè)學(xué)會(huì)（SSP）等國(guó)際會(huì)議年會(huì)上進(jìn)行學(xué)術(shù)匯報(bào)。其科研成果先后4次于IFT年會(huì)參評(píng)獲獎(jiǎng)，發(fā)表高水平SCI期刊論文十?dāng)?shù)篇，得到了同行的廣泛認(rèn)可。近年來(lái)通過(guò)研究食品分子間的相互作用，成功提升了活性成分的生物利用率，構(gòu)建功能因子的高效穩(wěn)定的靶向釋放系統(tǒng)并申請(qǐng)國(guó)際專利2項(xiàng)。
秦仁炳講師?
河南科技學(xué)院食品學(xué)院
主要從事食品加工與營(yíng)養(yǎng)健康等方面研究，利用現(xiàn)代分析技術(shù)解析淀粉的微觀結(jié)構(gòu)在食品加工過(guò)程中變化規(guī)律，構(gòu)建淀粉結(jié)構(gòu)-腸道菌群-代謝產(chǎn)物相互作用模型，從深層次上揭示淀粉結(jié)構(gòu)對(duì)營(yíng)養(yǎng)與健康的影響機(jī)制，實(shí)現(xiàn)靶向生產(chǎn)精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)與個(gè)性化、功能性淀粉類食品。主持省部級(jí)科研項(xiàng)目1 項(xiàng)，先后在學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文16 篇，其中SCI一區(qū)2 篇、EI收錄3 篇，參編著作1 部。
通信作者
王碩特聘杰出教授
南開(kāi)大學(xué)醫(yī)學(xué)院
國(guó)家杰出青年基金獲得者，長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授，國(guó)家萬(wàn)人計(jì)劃科技領(lǐng)軍人才，教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃”人員，國(guó)家“百千萬(wàn)人才工程”國(guó)家級(jí)人選，IUFoST國(guó)際食品科學(xué)院Fellow，IUFoST執(zhí)委。“安全科學(xué)與工程”第七屆學(xué)科評(píng)議組成員，國(guó)家食品安全標(biāo)準(zhǔn)審評(píng)委員會(huì)委員，國(guó)家食品風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家委員會(huì)委員，中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)營(yíng)養(yǎng)與保健食品分會(huì)委員，中國(guó)營(yíng)養(yǎng)保健食品協(xié)會(huì)腸道微生物專業(yè)委員會(huì)委員，享受國(guó)務(wù)院特殊津貼。王碩教授以第一作者或通信作者身份在國(guó)內(nèi)外知名SCI學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文746 篇，總他引次數(shù)14218 次， H指數(shù)49。2015—2022年連續(xù)八年入選Elsevier發(fā)布的中國(guó)高被引學(xué)者榜單。主持和參與出版了9 部食品領(lǐng)域?qū)Ｖ?，獲得50余項(xiàng)發(fā)明專利授權(quán)。近5 年，先后承擔(dān)了國(guó)家863計(jì)劃、國(guó)家科技支撐計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、教育部和人事部等國(guó)家級(jí)重大科研項(xiàng)目30余項(xiàng)。獲得國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1 項(xiàng)，國(guó)家專利優(yōu)秀獎(jiǎng)1 項(xiàng)，天津市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1 項(xiàng)，天津市專利金獎(jiǎng)1 項(xiàng)，教育部、天津市自然科學(xué)和科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)4 項(xiàng)。
The impact of the novel starch-lipid complexes on the glucolipids metabolism, inflammation, and gut dysbiosis of type 2 diabetes mellitus rats
Yingshuang Lua,1, Renbing Qinb,1, Jin Wanga, Fengjuan Xiangb, Yan Zhanga, Bowei Zhanga, Dancai Fana, Huan Lüa, Xuemeng Jia, Shujun Wangc, Shuo Wanga,*
a Tianjin Key Laboratory of Food Science and Health, School of Medicine, Nankai University, Tianjin 300071, China
b School of Food Science, Henan Institute of Science and Technology, Xinxiang 453600, China
c State Key Laboratory of Food Nutrition and Safety, Tianjin University of Science & Technology, Tianjin 300457, China
1 Both authors contributed equally.
*Corresponding author.
Abstract
It has been widely accepted that resistant starch (RS) provides numerous health benefits for human. In this research, we aimed at evaluating the performance of novel starch-lipid complexes, RS5, in comparison with RS2 on physical features, glucolipids metabolism, inflammation, and gut microbiota profiles of type 2 diabetes mellitus (T2DM) rats. The T2DM model was established by streptozotocin injection to the high-fat-sugar fed rats. According to a serial of biochemical analyses, we found that RS5 diets were strongly correlated with enhanced homeostatic model assessment for insulin secretion (HOMA-IS), high-density lipoprotein cholesterol (HDL-C), adiponectin (ADP), insulin action index (IAI), glucagon-like peptide-1 (GLP1), and short-chain fatty acids (SCFAs) in T2DM rats whilst negatively associated with the low-density lipoprotein (LDL-C) and inflammatory cytokines, showing the capabilities to ameliorate T2DM symptoms by regulation of glucolipid metabolism, gut metabolites, and inflammation. On the other hand, RS2-enriched supplementations were influential in the mediation of insulin secretion to improve glucose metabolism. The increasing evidence collected herein suggested that intestinal microbiota could mediate glucolipids metabolism and alleviate inflammation after certain microflora nourished by RS. In addition, RS intake made an impact on phosphoinositide 3-kinase/protein kinase B signaling pathway that might contribute to the improvement of glucose metabolism, insulin resistance, and inflammatory responses.
Reference:
LU Y S, QIN R B, WANG J, et al. The impact of the novel starch-lipid complexes on the glucolipids metabolism, inflammation, and gut dysbiosis of type 2 diabetes mellitus rats[J]. Food Science and Human Wellness, 2024, 13(6): 3210-3223. DOI:10.26599/FSHW.2023.9250008.
本文編譯內(nèi)容由作者提供
編輯：梁安琪；責(zé)任編輯：孫勇
封面圖片：圖蟲(chóng)創(chuàng)意
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