《Antioxidants》：Dose-Responsive Effects of Garcinia mangostana Pericarp Extract on Metabolic Dysfunction, Redox Homeostasis, Adipokine Signaling, and Multiorgan Injury in High-Fat-Diet-Induced Obese Rats
编辑推荐：
摘要
背景： 肥胖作为一种在全球范围内患病率持续上升、对公共卫生构成深远挑战的复杂疾病，其发生发展由能量分配、血糖调控、脂肪因子-神经内分泌信号、细胞氧化还原平衡及器官完整性之间的相互紊乱所共同维持。本研究旨在评估山竹果皮提取物（Garcinia mangos
摘要
背景： 肥胖作为一种在全球范围内患病率持续上升、对公共卫生构成深远挑战的复杂疾病，其发生发展由能量分配、血糖调控、脂肪因子-神经内分泌信号、细胞氧化还原平衡及器官完整性之间的相互紊乱所共同维持。本研究旨在评估山竹果皮提取物（Garcinia mangostana pericarp extract，GME）在高脂饮食（high-fat diet，HFD）诱导肥胖模型中的剂量依赖性治疗效应，重点关注脂肪因子模式、氧化还原平衡、器官损伤及肝脏Nrf2/HO-1水平。方法： 将64只雄性Wistar白化大鼠纳入一项为期16周的2×4析因设计（n=8/组）：标准基础饮食或60%千卡脂肪HFD，每组同时通过每日口服灌胃给予溶媒或100、200或300 mg/kg的GME。量化体细胞生长参数及空腹糖代谢指标（葡萄糖、胰岛素、HOMA-IR）。通过自动化临床化学分析仪、分光光度法和特异性ELISA试剂盒测定循环脂质、肝肾损伤酶、调节肽（spexin、asprosin、脂联素、BDNF、irisin、GLP-1）及全身/组织氧化还原标志物（TAS、TOS、OSI、MDA、4-HNE、8-OHdG、酶性抗氧化剂）。定量分析肝肾组织病理学、附睾脂肪细胞形态计量学及肝细胞核Nrf2和HO-1丰度。采用双因素析因方差分析评估饮食、处理及饮食×处理交互效应，随后进行Tukey事后检验进行多重性校正比较（p<0.05）。结果： HFD喂养显著增加最终体重、能量摄入、空腹血糖，并诱导显著胰岛素抵抗（HOMA-IR：7.89 vs. 1.69；p<0.001），相对于对照组诱发致动脉粥样硬化性血脂异常和肝肾损伤。该病理生理过程伴随循环asprosin升高，以及spexin、脂联素、BDNF、酶性抗氧化防御系统（SOD、CAT、GPx；均p<0.001）和Nrf2/HO-1水平的显著耗竭。GME在各项代谢紊乱中产生剂量依赖性改善（饮食×处理交互作用：所有主要结局均p<0.001）。相对于HFD对照组，300 mg/kg剂量使最终体重降低15.3%（p<0.05）、HOMA-IR降低69.5%（p<0.001）、甘油三酯降低47.6%（p<0.001）、血清MDA降低55.4%（p<0.001）、脂肪细胞直径降低49.1%（p<0.001），在肝脂肪变性、肾损伤评分及核Nrf2（3.81倍）和肝脏HO-1（4.74倍）上调方面提供最显著改善。相反，200 mg/kg剂量的特征在于最大化神经营养支持（峰值BDNF升高，较HFD对照组+84.8%；p<0.05）并有效恢复循环代谢肽（spexin和脂联素）至生理水平。结论： 上述发现表明，GME补充剂量依赖性减轻高脂饮食诱导的代谢功能障碍，该反应部分伴随每日能量摄入的同步减少。在所评估的方案中，300 mg/kg剂量在改善血糖控制（HOMA-IR）、循环脂质谱（甘油三酯、总胆固醇、LDL-C）及实质器官损伤（肝脂肪变性和肾空泡变性）方面表现出最强效力。相比之下，200 mg/kg剂量的特征在于优化神经营养支持并将受抑制的脂肪因子恢复至生理浓度。因此，GME被认为可为医学营养治疗和临床饮食管理提供有价值的支持，作为一种有前景的功能性营养品以对抗饮食诱导的代谢异常；仍需要前瞻性临床试验来确定其安全性、生物利用度和治疗剂量。
山竹果皮提取物剂量依赖性缓解高脂饮食诱导的代谢紊乱：一项多维度整合评估
一、研究背景与科学问题
肥胖并非单纯的体重超标，而是一种系统层面的疾病，慢性正能量平衡驱动脂肪细胞肥大、异位脂质沉积、胰岛素信号受损、低度炎症及进行性器官损伤。内脏脂肪组织的扩张促进免疫细胞募集和细胞因子/趋化因子分泌，干扰胰岛素受体信号，而肝脏和骨骼肌的过量脂质通量则加剧脂毒性和血糖调节异常。氧化应激是肥胖相关代谢功能障碍的核心放大器：营养过剩增加线粒体还原压力、活性氧产生、脂质过氧化和氧化性DNA损伤。当超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）和还原型谷胱甘肽（GSH）等抗氧化系统不足时，丙二醛（MDA）、4-羟基壬烯醛（4-HNE）和8-羟基-2′-脱氧鸟苷（8-OHdG）等氧化产物积累。核因子E2相关因子2（Nrf2）协调包括血红素加氧酶-1（HO-1）和谷胱甘肽代谢酶在内的适应性转录程序，其功能失效可加重胰岛素抵抗、脂肪变性和组织损伤。代谢稳态还受超越胰岛素和经典脂肪因子的内分泌网络调控：脂联素支持脂肪酸氧化和胰岛素敏感性，asprosin促进肝脏葡萄糖释放并与食欲和胰岛素抵抗相关，spexin调节食物摄入、脂质代谢和胰岛素敏感性且在肥胖中常降低，irisin与能量消耗和脂肪褐变相关，脑源性神经营养因子（BDNF）将神经可塑性连接至下丘脑能量平衡。
山竹（Garcinia mangostana L.）果皮含有氧杂蒽酮类化合物，尤其是α-倒捻子素，以及γ-倒捻子素、gartanin和多酚成分。实验研究赋予山竹制剂抗氧化、抗炎、抗脂肪生成和胰岛素增敏作用。然而，已发表研究使用果肉、粗果皮提取物或纯化α-倒捻子素，剂量和持续时间差异巨大；且很少有实验在同一析因设计中整合能量摄入、血糖控制、肝肾安全性、新兴代谢肽、全身和组织氧化损伤、组织学及Nrf2/HO-1轴。本研究因此检验GME（100、200和300 mg/kg/天）在标准饮食或60%千卡HFD大鼠中的剂量依赖性效应，假设GME在基础条件下作用有限，但通过协调改善氧化还原防御、脂肪-内分泌信号和组织完整性来减轻HFD诱导的代谢功能障碍。
二、研究设计与主要技术方法
本研究采用随机、对照的2×4析因实验设计，纳入64只成年雄性Wistar白化大鼠（初始体重195–215 g），分为八组（n=8/组）：标准基础饮食接受溶媒（C）；标准饮食补充GME 100、200或300 mg/kg/天（GME100、GME200、GME300）；60%千卡脂肪HFD接受溶媒（HFD-C）；HFD联合GME 100、200或300 mg/kg/天（HFD-GME100、HFD-GME200、HFD-GME300）。GME新鲜悬浮于0.5%羧甲基纤维素钠（CMC-Na）中，每日口服灌胃（10 mL/kg体重）连续16周。实验获得当地动物实验伦理委员会批准（批准日期：2024年11月1日；方案号：2024/86）并严格遵守ARRIVE 2.0报告指南。标准化山竹果皮干提取物购自Naturalya（土耳其安塔利亚），经80%乙醇水溶液提取、过滤、低温真空蒸发和喷雾干燥/冻干制备，采用高效液相色谱-二极管阵列检测（HPLC-DAD）进行质量控制，定量α-倒捻子素（32.6% w/w）和γ-倒捻子素（8.4% w/w），总定量氧杂蒽酮41.0% w/w。主要技术方法包括：自动化临床化学分析仪测定血清葡萄糖（GOD-POD法）、脂质谱和肝肾损伤标志物；大鼠特异性ELISA试剂盒测定胰岛素、asprosin、apelin、脂联素、irisin、BDNF、nesfatin-1、GLP-1和spexin；分光光度法测定血清总抗氧化状态（TAS）、总氧化状态（TOS）、氧化应激指数（OSI）、MDA、SOD、CAT、GPx、8-OHdG、肝脏4-HNE和肾脏GSH；苏木精-伊红（H&E）染色进行肝、肾和附睾白色脂肪组织病理学检查，半定量0-3级评分；ImageJ软件进行脂肪细胞形态计量学分析；免疫印迹法量化肝细胞核Nrf2和总HO-1蛋白丰度。统计分析采用双因素析因方差分析（ANOVA）评估饮食、处理及交互效应，Tukey HSD事后检验，组织病理学评分采用Kruskal-Wallis检验和Dunn事后检验。
三、研究结果
3.1 体细胞生长、能量摄入和血糖控制
HFD喂养显著增加最终体重（+22.7%）、日均能量摄入（+37.4%）和饲料效率比（FER，+79.9%），并诱导严重胰岛素抵抗和血糖异常：空腹血糖升高67.2%，胰岛素升高178.6%，HOMA-IR指数升高4.67倍。GME处理剂量依赖性缓解上述紊乱，300 mg/kg剂量使最终体重降低15.3%、能量摄入降低15.2%、FER降低31.8%，空腹血糖降低34.0%，胰岛素降低53.7%，HOMA-IR恢复69.5%。双因素ANOVA显示所有终点均有显著饮食×处理交互效应，而标准饮食下GME补充几乎不产生体重、热量摄入或血糖参数变化。
3.2 脂质谱和肝肾生物标志物
HFD-C组表现显著血脂异常：甘油三酯升高126.0%，总胆固醇升高97.2%，LDL-C升高292.9%，HDL-C降低36.9%。GME处理剂量依赖性逆转上述异常，300 mg/kg使甘油三酯降低47.6%、总胆固醇降低41.8%、LDL-C降低60.9%、HDL-C恢复51.2%至对照组水平。HFD-C组ALT升高178.4%、AST升高126.6%、肌酐升高95.6%、BUN升高86.9%；HFD-GME300分别降低56.9%、50.2%、44.3%和43.3%，所有参数均显示显著饮食×处理交互效应。
3.3 代谢肽和神经营养支持
HFD-C组表现spexin降低58.1%、BDNF降低50.3%、脂联素降低37.2%，asprosin升高5.06倍，同时apelin、nesfatin-1、irisin和GLP-1显著升高。GME处理有效恢复多数失调通路：300 mg/kg使spexin恢复123.0%、脂联素恢复51.5%、asprosin降低62.1%，同时apelin降低32.8%、nesfatin-1降低38.7%、GLP-1降低49.5%。值得注意的是，BDNF呈现非单调剂量-反应特征：HFD组中200 mg/kg剂量达到最大循环BDNF水平（+84.8% vs. HFD-C），300 mg/kg维持升高水平（+62.1%）但低于200 mg/kg组。标准饮食下GME产生剂量依赖性BDNF升高，300 mg/kg组达峰值。
3.4 全身和组织氧化还原稳态
HFD-C组表现系统性氧化应激：TAS耗竭49.0%，TOS升高175.4%，OSI扩大5.41倍，血清MDA升高224.3%，SOD、CAT和GPx分别降低52.5%、50.6%和49.5%。GME处理剂量依赖性减轻氧化负担：300 mg/kg使TAS翻倍，TOS、OSI和MDA分别降低56.0%、78.0%和55.4%，SOD、CAT和GPx分别增加119.0%、111.0%和106.8%。组织层面，HFD-C组肝脏4-HNE升高262.8%，循环8-OHdG升高185.1%，肾脏GSH损失54.7%；300 mg/kg使4-HNE降低61.5%、8-OHdG降低58.5%、肾脏GSH增加105.7%。所有氧化还原指标均显示显著饮食×处理交互效应。
3.5 组织病理学、脂肪形态计量学和Nrf2/HO-1信号
HFD-C组表现严重多器官损伤：肾小球损伤评分2.82、肾小管空泡变性2.75、弥漫性肝脂肪变性2.88，附睾脂肪细胞直径扩大127.4%，巨噬细胞相关冠样结构增殖15.4倍，同时核Nrf2转位（0.52倍）和肝脏HO-1丰度（0.46倍）显著耗竭。GME处理剂量依赖性减轻病变严重程度：300 mg/kg使肾小球损伤、肾小管空泡变性和脂肪变性评分分别降低75.2%、76.4%和75.0%，脂肪细胞直径降低49.1%，冠样结构清除81.6%。HFD-GME300将核Nrf2提升至1.98倍（较HFD-C诱导3.81倍）和肝脏HO-1至2.18倍（较HFD-C诱导4.74倍）。标准饮食下GME单药也剂量依赖性诱导核Nrf2（+54.0%）和HO-1（+70.0%）。
四、讨论与结论
本研究的主要发现并非孤立的体重变化，而是一种协调的、饮食依赖性的反应：GME减轻HFD相关的体重增加和胰岛素抵抗，改善血脂异常和肝肾指标，重组食欲和代谢相关肽谱，增强全身和组织抗氧化防御，并减少组织学损伤。多数终点显示显著饮食×处理交互效应，而对照饮食下变化较小，表明反应幅度在代谢应激状态下最大。300 mg/kg剂量在血糖控制、血脂谱和实质器官损伤方面表现最强效力，200 mg/kg剂量则独特地优化神经营养支持（BDNF）并恢复受抑制的脂肪因子。研究存在多项局限性：缺乏等热量配对喂养对照组，无法将GME的直接药理学作用与热量摄入减少的继发代谢改善分离；HOMA-IR为静态空腹替代指标而非动态胰岛素敏感性直接测量；未进行间接测热法评估能量消耗变化；TBARS法在532 nm存在交叉反应限制；缺乏功能敲除实验无法建立Nrf2因果依赖性。基于体表面积异速缩放（Reagan-Shaw系数0.162），大鼠100、200和300 mg/kg剂量对应理论人体等效剂量分别为16.2、32.4和48.6 mg/kg，即70 kg成人约1.13、2.27和3.40 g/天，但这些仅为数学转换，不构成临床疗效或推荐人用剂量的证据。
结论：GME补充剂量依赖性减轻高脂饮食诱导的全身代谢功能障碍。300 mg/kg剂量在血糖控制（HOMA-IR）、致动脉粥样硬化性血脂异常和实质脂肪变性方面表现优越效力，而200 mg/kg方案以最大化神经营养BDNF诱导和恢复代谢调节肽为独特特征。因此，没有任何单一剂量可在所有生理系统中被视为普遍最优。最高剂量下观察到热量摄入显著减少，表明食欲抑制和代谢调节共同促成GME介导的治疗结局。本研究确立GME作为一种有前景的功能性营养品，作为临床营养师管理肥胖及相关代谢综合征的医学营养治疗方案的循证补充辅助手段。然而，将其安全整合至治疗性饮食方案仍需前瞻性随机安慰剂对照临床试验以确定人体药代动力学、生物利用度、全身安全性及最佳临床给药方案。
