发酵佛手柑提取物通过增强活性成分含量改善糖脂代谢紊乱的作用及机制研究

《Journal of Holistic Integrative Pharmacy》:Effects of Citri Sarcodactylis Fructus and fermented Citri Sarcodactylis Fructus on improvement in glucolipid metabolic diseases

【字体: 时间:2025年12月27日 来源:Journal of Holistic Integrative Pharmacy

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  本研究针对日益严重的糖脂代谢紊乱(GLMD)问题,研究人员通过优化发酵工艺(采用粪肠球菌和植物乳杆菌混合发酵)显著提升了佛手柑中总黄酮等活性成分含量。体外实验证实发酵佛手柑提取物具有更强的抗氧化能力(DPPH、•OH、•O2?清除率提升);动物实验进一步揭示其能有效改善高脂饮食诱导小鼠的胰岛素抵抗、脂代谢紊乱、肝脏氧化应激(提升SOD、GSH-Px活性)和炎症反应(降低TNF-α、IL-6表达),且发酵组效果显著优于未发酵组。该研究为开发佛手柑发酵产物作为GLMD干预策略提供了新思路。

  
随着现代生活方式的转变,高热量饮食和久坐行为导致糖脂代谢疾病(Glucolipid Metabolic Diseases, GLMD)的发病率急剧上升。这类疾病包括2型糖尿病、高脂血症、肥胖和非酒精性脂肪肝病等,对全球公共卫生系统构成了沉重负担。当前GLMD的管理主要依赖于药物治疗、饮食干预和增加体育锻炼,但开发新型治疗药物仍是科学研究的热点。在此背景下,兼具药食同源特性的传统中药佛手柑(Citri Sarcodactylis Fructus)引起了研究人员的关注。已有大量研究表明,佛手柑中的活性成分,特别是黄酮类和酚酸类化合物,具有调节脂质代谢、抑制炎症反应、改善胰岛素敏感性等多重药理活性。然而,佛手柑的治疗效果仍有提升空间,关键策略在于最大化其活性成分的含量。幸运的是,现代发酵技术的整合为增强中药的治疗潜力提供了一种新策略,有望通过提高活性成分含量或产生新的活性成分来优化佛手柑的治疗效果。
为了验证这一设想,广东药科大学实验动物中心的刘太胜、夏茹婷等研究人员在《Journal of Holistic Integrative Pharmacy》上发表了一项研究,系统探讨了佛手柑及其发酵产物在调节糖脂代谢紊乱方面的潜力及其作用机制。研究人员首先通过筛选菌种和优化发酵工艺(确定了采用粪肠球菌和植物乳杆菌1:1混合菌种,在37°C下发酵15天为最佳条件),显著提高了发酵佛手柑中总黄酮、总酚酸、总氨基酸和总糖的含量。随后,他们通过体外自由基清除实验评估了提取物的抗氧化能力,并利用高脂饮食诱导的GLMD小鼠模型,以二甲双胍为阳性对照,系统评价了佛手柑提取物和发酵佛手柑提取物(高、低剂量)对葡萄糖耐量、生化指标和组织病理学的影响。
本研究采用的关键技术方法主要包括:采用单因素优化法确定佛手柑固体发酵的最佳菌种、温度和时间;通过铝硝酸盐法、Folin-酚试剂法、茚三酮比色法和蒽酮比色法分别测定总黄酮、总酚酸、总氨基酸和总糖含量;利用羟自由基(•OH)、超氧阴离子(•O2?)、DPPH和ABTS自由基清除实验以及铁离子还原能力测定评估体外抗氧化活性;通过建立高脂饮食诱导的C57BL/6J小鼠GLMD模型,进行口服葡萄糖耐量试验(OGTT),并采用酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒检测血清和肝脏生化指标,通过苏木精-伊红(H&E)染色和油红O染色观察组织病理变化,并利用实时荧光定量PCR(qPCR)检测炎症因子mRNA表达水平。
3.1. 发酵佛手柑中活性成分含量增加
研究人员通过优化发酵条件,发现采用粪肠球菌和植物乳杆菌1:1混合发酵,在37°C下发酵15天,能最大程度地提高佛手柑发酵上清液中的总黄酮含量。与未发酵的佛手柑相比,发酵产物中的总黄酮、总酚酸、总氨基酸和总糖含量分别显著增加了68.20%、59.57%、59.26%和27.24%,表明发酵过程有效增强了佛手柑的活性成分。
3.2. 佛手柑和发酵佛手柑提取物的体外抗氧化作用
体外自由基清除实验结果表明,发酵佛手柑提取物对DPPH、•OH、•O2?和ABTS自由基的清除能力均显著优于未发酵的佛手柑提取物,其铁离子还原能力也明显增强。这表明发酵过程显著提升了佛手柑的抗氧化性能,为其在缓解氧化应激相关的代谢疾病方面提供了理论依据。
3.3. 佛手柑和发酵佛手柑对小鼠葡萄糖代谢紊乱的改善作用
在高脂饮食诱导的GLMD小鼠模型中,模型组小鼠表现出空腹血糖升高、葡萄糖耐量受损和胰岛素抵抗。虽然佛手柑和发酵佛手柑提取物未能显著降低空腹血糖水平,但口服葡萄糖耐量试验(OGTT)显示,它们能改善葡萄糖耐量,尤其是高剂量发酵佛手柑组的效果最为显著。此外,发酵佛手柑高剂量组还能显著降低血清胰岛素水平,提高胰岛素敏感性指数(ISI),表明其能有效缓解胰岛素抵抗。
3.4. 佛手柑和发酵佛手柑对小鼠脂质代谢紊乱的改善作用
在脂质代谢方面,模型组小鼠的体重、脂肪垫重量、体脂率以及血清总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平均显著升高,而高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)水平降低。佛手柑和发酵佛手柑提取物的干预能显著抑制体重增长,减少脂肪积累,并改善血脂谱,其中发酵佛手柑高剂量组的效果更优。
3.5. 佛手柑和发酵佛手柑对肝损伤的改善作用
模型组小鼠肝脏中丙氨酸氨基转移酶(ALT)和天冬氨酸氨基转移酶(AST)水平升高,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性降低,丙二醛(MDA)含量增加,表明存在肝损伤和氧化应激。佛手柑和发酵佛手柑提取物,尤其是高剂量发酵组,能显著降低ALT和AST水平,提升抗氧化酶活性,减少MDA含量,从而有效保护肝脏功能。
3.6. 病理组织切片结果
肝脏H&E染色和油红O染色显示,模型组小鼠肝细胞内存在大量脂质积聚,而佛手柑和发酵佛手柑提取物干预后,脂滴大小和数量明显减少,肝细胞形态得到改善。皮下和内脏脂肪组织的H&E染色也表明,提取物能减小脂肪细胞体积,增加细胞密度,改善脂肪组织功能。发酵佛手柑高剂量组的改善作用最为明显。
3.7. 佛手柑和发酵佛手柑对肝脏炎症因子的改善作用
qPCR和ELISA检测结果显示,模型组小鼠肝脏中肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和白介素-6(IL-6)的mRNA和蛋白表达水平均显著升高。佛手柑和发酵佛手柑提取物能剂量依赖性地降低这些炎症因子的表达,其中高剂量发酵佛手柑组的抗炎效果最为突出。
综上所述,本研究系统阐明了发酵佛手柑在改善糖脂代谢紊乱方面的优越性。其作用机制可能与发酵后活性成分(如黄酮类、酚酸类)含量显著增加,进而增强抗氧化、抗炎和调节胰岛素信号通路(如PI3K、AMPK)的能力有关。发酵佛手柑不仅能有效缓解高脂饮食诱导的胰岛素抵抗、脂代谢紊乱和肝脏氧化损伤,还能抑制代谢性炎症反应。该研究不仅为佛手柑的深度开发和利用提供了新策略,也为GLMD的防治提供了潜在的天然药物候选物。研究成果凸显了发酵技术在现代中药研究中的重要作用,为开发高效、低毒的抗代谢性疾病创新药物奠定了坚实的实验基础。
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