燕麦蛋白补充对Wistar大鼠血液学参数、脂质代谢及肝肾组织安全性的30天与90天评估

《Journal of the Science of Food and Agriculture》：Effects of oat protein on hematological parameters and metabolism in Wistar rats

　　

背景：富含植物蛋白的膳食日益流行，但提取的燕麦（Avena sativa L.）蛋白与心脏代谢及内分泌风险相关的安全性尚未被探索。本研究通过分析饲喂高蛋白膳食30天或90天的雄性Wistar大鼠的人体测量学、血液学、生化和组织病理学参数，评估燕麦蛋白的安全性。
结果：动物被分为四个膳食组（每组n = 6）：燕麦蛋白补充组（G1）、大豆蛋白补充组（G2）、酪蛋白补充组（G3）和对照组（G4）。30天后，燕麦蛋白组白细胞（P = 0.018）和淋巴细胞（P = 0.001）计数显著高于其他组。90天后，该组红细胞计数（P = 0.007）、血红蛋白水平（P = 0.017）、血细胞比容值（P = 0.011）、总白细胞计数（P = 0.001）、淋巴细胞计数（P = 0.001）和血小板计数（P = 0.001）显著低于其他组。燕麦蛋白补充改善了脂质参数，30天后降低低密度脂蛋白（LDL）胆固醇（P = 0.034），90天后降低甘油三酯（P = 0.003）和极低密度脂蛋白（VLDL）胆固醇（P = 0.003），其效果与酪蛋白组中观察到的效果相似。30天后在燕麦蛋白组观察到肌酐水平升高（P = 0.005），提示短暂性肾脏效应。组织病理学分析显示肝脏和肾脏组织轻至中度改变，包括所有组中的中性粒细胞浸润以及肾间质中出现巨噬细胞和单核细胞。
结论：尽管燕麦蛋白补充改善了脂质谱参数，但长期高摄入与血液学改变和短暂性肾脏变化相关。这些结果强调，使用基于植物来源的高蛋白膳食需谨慎，并强调进一步研究以阐明其长期安全性的重要性。? 2026 作者。Journal of the Science of Food and Agriculture 由 John Wiley & Sons Ltd 代表 Society of Chemical Industry 出版。

该研究围绕提取燕麦（Avena sativa L.）蛋白在高蛋白膳食中的安全性展开。研究背景是，强调蛋白质等宏量营养素的膳食被用于降低慢性退行性代谢疾病的危害，可促进长期减重或体重维持并降低心脏代谢风险；高蛋白产品需求因其在肌肉蛋白合成和骨骼肌增强中的作用而增加。然而，蛋白质消费仍以动物产品为主，动物产品往往高脂低纤维，而可作为可行蛋白来源的植物基替代品仍研究不足。植物蛋白消费与代谢疾病更好预后相关，燕麦可作为蛋白来源，但探索其对人类健康益处与风险的研究很少。原文还指出，高循环氨基酸水平可能增加组织巨噬细胞数量并激活哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）通路，启动动脉粥样硬化；该通路激活与功能失调线粒体及凋亡巨噬细胞积累导致的动脉粥样硬化斑块进展相关。关于燕麦蛋白尤其提取后安全性仍存问题，例如提取过程是否产生不含可能作为内分泌干扰物物质的蛋白。研究假设是，尽管存在氨基酸介导mTOR通路激活的担忧，A. sativa蛋白分离过程产生的产品不引起内分泌干扰或毒理学损伤；目的是在动物模型中评估A. sativa蛋白的安全性。研究人员开展了两周期高蛋白膳食喂养实验，得出燕麦蛋白可改善脂质谱，但长期高摄入与血液学改变和短暂性肾脏变化相关；尽管未诱导全身毒性或肝损伤，结果提示长期食用含提取植物蛋白的高蛋白膳食需谨慎，并需进一步研究长期安全性。其意义在于为植物提取蛋白的长期高蛋白膳食安全性提供实验信号。

关键技术方法（约250字）：研究为实验性体内研究，使用UNIJUí动物设施提供的两个月龄雄性Wistar白化大鼠（Rattus norvegicus），经UNIJUí动物使用伦理委员会（CEUA）批准（方案08/23）。按饮食和周期随机分为四饮食组×30或90天，每组6只，共48只；样本量依据既往天冬氨酸氨基转移酶（AST）均差、5%显著性和80%把握度确定最小6只。饲料以Nuvilab CR-1标准鼠粮为基质，加入基础及各组蛋白；燕麦蛋白由研究组提取，蛋白含量65%，氨基酸组成和提取过程见Bertoldi et al.；蛋白摄入按世界卫生组织（WHO）0.8 g kg^?1体重/天控制。每周测摄食、饮水和体重，测鼻肛长度并计算体质指数（BMI）和Lee指数（Lee index）。心脏穿刺采血，乙二胺四乙酸（EDTA）抗凝做血常规，生化分析血脂、肌酐、γ-谷氨酰转移酶（GGT）、谷草转氨酶/天冬氨酸氨基转移酶（GOT/AST）、谷丙转氨酶/丙氨酸氨基转移酶（GPT/ALT）；器官10%甲醛固定、苏木精-伊红（H&E）染色后光镜观察；SPSS 23.0和R 4.5.1行Shapiro-Wilk、单因素固定效应线性模型、方差分析（ANOVA）及Tukey或Scott-Knott检验，P < 0.05为显著。

研究结果如下。饮水摄入、食物摄入及Lee指数与BMI：通过每周称量摄食饮水、测体重和鼻肛长度并计算BMI和Lee指数，发现饮水和饲料摄入随时间有小波动但组间无差异；燕麦组和酪蛋白组实验1个月后BMI增加，3个月后大豆组BMI增加；Lee指数仅对照组1个月后有变化。全血细胞计数和白细胞计数：通过心脏穿刺采血和血常规分析，30天后总白细胞、淋巴细胞、血小板、平均红细胞体积（MCV）和红细胞分布宽度（RDW）存在显著差异，燕麦组总白细胞和淋巴细胞显著高于其他组；90天后红细胞、淋巴细胞、总白细胞、血小板、MCV、血红蛋白和血细胞比容存在显著差异，燕麦组红细胞、血红蛋白、血细胞比容、总白细胞、淋巴细胞和血小板显著低于其他组；酪蛋白组血小板显著低于其他组且低于实验室参考范围；90天燕麦组平均红细胞血红蛋白浓度（MCHC）显著低于大豆组（P = 0.047）。脂质谱：通过生化分析，30天后燕麦组低密度脂蛋白（LDL）胆固醇为9.4 mg dL^?1，显著低于对照组34.2 mg dL^?1（P = 0.034）；90天后燕麦组和酪蛋白组甘油三酯和极低密度脂蛋白（VLDL）胆固醇显著低于对照组（P = 0.003）。肝脏和肾脏酶：通过生化分析，30天后各组GOT/AST无显著差异，GPT/ALT在酪蛋白组显著高于对照组（P = 0.029）；90天后GOT/AST在大豆组与对照组间有显著差异（P = 0.041）；30天后燕麦组和酪蛋白组平均肌酐显著高于大豆组和对照组（P = 0.005），90天后组间无显著差异；球蛋白30天后酪蛋白组显著较低，90天后燕麦组和对照组最低。组织病理学发现：通过器官固定、H&E染色和光镜观察，肝脏改变在各处理和时间点均为轻至中度，所有切片均见中性粒细胞，大豆组一张切片见Kupffer细胞（肝巨噬细胞）；肾组织对照组一张切片见巨噬细胞，其他组间质见单核细胞；各组的充血、小空泡及轻中度炎症等按频率和严重度描述。

讨论部分总结：原文讨论认为，组间饮水和摄食波动相似，未见中毒相关的食欲下降和厌食，也未见代谢疾病相关的多饮；燕麦组90天人体测量指标无变化可视为积极结果，因为人体测量指数增加可能是心血管疾病风险因素。植物提取的燕麦和大豆蛋白即使分离后仍可能含次生化合物痕迹，非代谢所需时可作为抗营养因子干扰代谢过程并妨碍重要营养素吸收，这可能解释部分血液学改变。酪蛋白补充膳食随时间影响血液学参数，酪蛋白可作为过敏原触发过敏反应，并可用于动物模型诱导超敏反应导致血小板降低；酪蛋白组血小板显著低于其他组可能与实验膳食诱导的造血稳态改变有关，但因未直接评估骨髓细胞性和巨核细胞生成，机制未能确立；考虑到酪蛋白致敏潜力，超敏反应也可能参与血小板降低。90天后燕麦组红细胞、血红蛋白和血细胞比容低于其他组，原文未在已查阅文献中发现类似结果；虽然这些参数降低常与营养缺乏尤其缺铁相关，但本研究中动物未受膳食限制且接受营养充足膳食，提示加入燕麦蛋白提取物促成这些变化；提取过程产率65%，其他燕麦成分可能保留，其中之一可能是植酸，植酸是成熟种子主要磷库并存在于谷物、豆类和油料种子中，对多价阳离子高亲和并形成螯合物，降低矿物质生物利用度并抑制铁吸收；一项涉及摄入不同植酸含量小米品种女性的临床试验显示，较高植酸组铁生物利用度高于低植酸谷物组，因此观察到的结果可能反映缺铁性贫血，但无微细胞性贫血可能提示近期发生，血铁水平未测。30天燕麦蛋白增加白细胞和淋巴细胞而90天降低；细胞培养数据显示支链必需氨基酸（亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸）通过活性氧（ROS）产生和核因子κB（NF-κB）通路激活促进外周血单核细胞活化，燕麦蛋白可能因其氨基酸谱包括高可利用亮氨酸最初调节免疫反应，但长期暴露可能触发适应性机制减弱或逆转该反应，仍需进一步研究。90天后酪蛋白组MCV低于对照组但均值仍在参考范围，MCV低于参考范围提示微细胞症，主要缺铁性贫血；这与酪蛋白对铁高亲和降低铁吸收并可能导致贫血一致。脂质方面，30天后燕麦组与对照组LDL胆固醇显著不同，90天后燕麦蛋白和酪蛋白两组与对照组甘油三酯和VLDL胆固醇显著不同；既往研究显示燕麦可溶性纤维β-葡聚糖（β-glucan）改善脂质谱尤其降低总胆固醇和LDL胆固醇，但仅两项研究探讨孤立燕麦蛋白；Bouchard et al. 报告膳食补充燕麦蛋白有助于保持大鼠收缩性心脏功能，并显著降低血清总胆固醇和LDL胆固醇，与本研究发现一致，但其研究方法和目标不同，研究的是高脂高蔗糖膳食Wistar大鼠燕麦蛋白对脂质谱的代谢效应；Tong et al. 评估接受含燕麦蛋白膳食30天的仓鼠，发现摄入燕麦蛋白动物血浆总胆固醇和LDL胆固醇显著降低，并测粪便脂质和肝组织，因为肝脏LDL和甘油三酯水平可与粪便总脂质排泄增加相关，肝脏胆固醇7α-羟化酶（CYP7A1）活性调节影响胆固醇代谢；多数显示燕麦消费与血脂降低相关的研究调查燕麦产品（麸、片和粉）膳食消费；Xu et al. 将燕麦益生元效应与血浆脂质降低关联，提示燕麦调节肠道菌群能力与轻度高胆固醇血症个体降胆固醇效应间初步因果联系；但García-Cordero et al. 结论认为燕麦对超重和肥胖患者心脏代谢风险生物标志物影响有限，未降低甘油三酯，这些矛盾发现提示需进一步研究澄清燕麦消费与血脂降低关系。肝肾功能酶方面，GOT/AST在大豆组高于燕麦组，可能提示肝细胞或肌肉细胞致死或亚致死损伤；未发现既往研究将膳食大豆蛋白浓度增加与肝脏改变关联；平均GPT/ALT显示仅对照组在实验室参考范围，燕麦组和大豆组值分别为268.3和152.2 U L^?1，未发现既往研究可比较；GPT/ALT并非肝脏特异酶，需进一步研究排除不同蛋白补充膳食可能导致靶器官组织损伤；既往8周大鼠实验显示高蛋白膳食补充肝毒性，GGT、ALT和AST显著升高，组织学见轻至中度肝细胞空泡变性伴门管区纤维增生和细胞浸润；长期富含酪蛋白膳食可能通过增加三酰甘油沉积、炎症和氧化应激干扰肝脏代谢通路，因为这些膳食改变氨基酸代谢（氨基酸转入细胞、脱氨、转氨和尿素循环相关蛋白）、脂质合成、免疫反应、氧化应激/解毒、细胞通讯和碳水化合物代谢相关基因表达；燕麦组平均肌酐升高，大豆组和对照组值也超出0.44–0.64 mg dL^?1参考范围；肌酐升高提示肾功能受损，肌酐排泄不足导致血浆浓度增加；90天膳食处理后总蛋白组间无差异，但所有组肌酐超过参考范围，需进一步研究。组织病理方面，所有组所有切片均见中性粒细胞募集至肝组织，这是对组织炎症的快速反应；膳食补充可能诱导免疫反应，血液检测结果也提示，这与氨基酸在免疫系统调节中的作用有关；大豆组一张切片见Kupffer细胞，属单核吞噬系统组织巨噬细胞，位于肝脏并参与组织防御和修复，但因仅一只大豆补充组大鼠见少量Kupffer细胞，可排除该发现与膳食治疗关系；对照组一张肾组织切片见巨噬细胞，其他组间质见单核细胞；肾组织中巨噬细胞称系膜细胞，功能类似Kupffer细胞，炎症刺激可增加其迁移入组织，但因仅一只动物见巨噬细胞，本研究认为该机制不太可能；肾组织白细胞存在可能与炎症过程、组织修复、再生和稳态维持相关，需进一步研究建立炎症反应与燕麦蛋白补充关系，因为白细胞在肾组织少见且仅一只接受燕麦补充膳食动物中观察到；总体而言，动物中观察到的轻度肝肾炎症发现以及小空泡和轻至中度充血可视为正常生理反应，组织病理学发现应结合各组频率和严重度解释，而非作为蛋白补充诱导效应的孤立证据。

研究结论部分译为：补充A. sativa蛋白通过降低胆固醇和甘油三酯水平显著改善脂质谱。然而，长期高摄入与血液学改变和局部肾脏炎症反应相关，如血清肌酐水平升高和中性粒细胞浸润所示。尽管燕麦蛋白未诱导全身毒性或肝损伤，这些发现提示长期食用含提取植物蛋白的高蛋白膳食需谨慎。需进一步研究阐明潜在机制并确定长期消费的安全性。