《Nutrients》:Chlorogenic Acid as a Modulator of Adipose Tissue Function and Metabolic Homeostasis: Evidence from Preclinical Studies
肥胖是一个日益严峻的全球健康挑战,其驱动因素为脂肪组织功能障碍,特征包括脂肪细胞肥大、慢性低度炎症和胰岛素信号受损,这些共同促进胰岛素抵抗、血脂异常、肝脂肪变性和心血管疾病。氯原酸(CGA)是一种存在于咖啡、茶、水果和蔬菜中的膳食酚类植物化学物,作为脂肪细胞生物学和代谢的调节剂引起了广泛关注。本综述总结了体外和体内研究关于CGA对脂肪生成、脂质代谢、产热、炎症和葡萄糖稳态影响的证据。采用小鼠和人类脂肪细胞及祖细胞模型的体外研究表明,CGA通过下调脂肪生成转录因子(PPARγ、C/EBPα)和脂肪生成酶(FASN、ACC、SREBP-1c)以及激活AMPK、Shp2–Erk1/2和Wnt–β-catenin信号通路,减弱脂肪细胞分化和脂质积累。多项报告进一步显示,CGA促进白色脂肪细胞褐变并增强产热和线粒体基因表达。在饮食诱导肥胖和糖尿病模型中的补充性体内研究表明,CGA可减少体重增加、肥胖程度、脂肪细胞大小和肝脂肪变性,改善血脂谱、葡萄糖耐量和胰岛素敏感性,并在代谢组织中发挥抗炎和抗氧化作用。总体而言,目前的临床前证据支持CGA作为脂肪组织功能和全身代谢稳态的多方面调节剂;然而,需要进行严格设计的长期临床试验以确定其在人类中的有效性和安全性。
**1. 引言**
肥胖已成为21世纪最重大的公共卫生挑战之一,影响全球超过10亿人,给医疗系统和经济带来沉重负担。据NCD风险因素协作组估计,1990年至2022年间,成人肥胖患病率翻了一番以上,而儿童和青少年(5–19岁)的患病率在此期间增长了四倍。2022年,全球约16%的成人患有肥胖,预计到2035年,这一数字将上升至15.3亿,其中79%的受影响成人居住在低收入和中等收入国家。除了直接医疗成本,肥胖还导致生产力损失、残疾调整生命年增加和过早死亡,凸显了有效预防和治疗策略的迫切需求。
脂肪细胞是脂肪组织的主要细胞成分,通过分泌脂肪因子、细胞因子和代谢介质,在能量储存、产热和内分泌信号中发挥关键作用。在肥胖中,脂肪组织经历病理性重塑,其特征为脂肪细胞肥大、缺氧、慢性低度炎症、巨噬细胞浸润和胰岛素信号受损,促进全身性胰岛素抵抗、血脂异常、肝脂肪变性和心血管疾病风险增加。值得注意的是,脂肪组织功能障碍在多种代谢性疾病中表现,从肥胖相关的胰岛素抵抗到2型糖尿病,强调脂肪细胞正常功能对代谢稳态至关重要。因此,详细了解脂肪细胞分化、脂质代谢和炎症反应所涉及的分子机制对于开发靶向治疗干预至关重要。
氯原酸(CGA)是一种由咖啡酸(CA)与L-奎尼酸酯化形成的酚类植物化学物,是人类饮食中含量最丰富、分布最广的多酚化合物之一。咖啡是CGA的主要膳食来源,每份提供20–675毫克,取决于烘焙类型和制备方法。其他重要膳食来源包括绿茶、苹果、蓝莓、番茄和土豆。在结构上,CGA以不同异构体形式存在,其中5-O-咖啡酰奎尼酸是最常见的异构体。该分子包含三个化学上不稳定的基团——酯键、不饱和双键和多酚羟基——这些基团有助于其生物活性和代谢效应。CGA涉及多种生物功能,包括抗氧化、神经保护、抗癌、抗炎和抗糖尿病功能。
以往几篇综述探讨了氯原酸(CGA)的代谢益处及其抗肥胖作用。然而,先前综述主要将CGA作为植物提取物的成分而非分离化合物来研究其效应。因此,难以将报告的生物学效应明确归因于CGA,因为提取物中存在的其他生物活性成分可能对观察到的结果有所贡献。此外,先前综述未评估CGA与其他治疗药物联合使用的效应,这是当前文献中的另一个重要空白。此外,现有综述缺乏综合的机制框架来解释CGA在脂肪组织中的具体作用。许多综述也未批判性地评估现有证据的强度和局限性,或充分识别当前的知识空白和未来研究重点。
本综述通过综合体外和体内研究证据,探讨氯原酸对脂肪细胞功能和肥胖相关结局的影响,同时提供其潜在分子机制的全面概述,从而弥补这些局限性。使用PubMed进行文献检索,关键词包括:“chlorogenic acid and obesity”、“chlorogenic acid and adipocytes”、“chlorogenic acid and adipose tissue”、“chlorogenic acid and brown adipocytes”、“chlorogenic acid and beige adipocytes”、“chlorogenic acid and functional brown adipose tissue”和“chlorogenic acid and insulin resistance and adipocytes”。文章排除标准为:与综述主题不直接相关或无法获取英文版本。
**2. CGA对脂肪组织的影响**
**2.1 体外证据**
Zhou等人(2015)用CGA处理骨髓来源间充质干细胞(BMSCs)14天,然后进行油红O染色。与单独使用脂肪生成培养基相比,CGA在脂肪生成分化条件下显著抑制脂质积累,且这种抗脂肪生成作用被Shp2抑制剂NSC87877(10 μM)和Erk抑制剂PD98059(20 μM)逆转,表明其依赖Shp2/Erk通路。RT-qPCR分析显示,CGA剂量依赖性地降低主要脂肪生成转录因子PPARγ和C/EBPα的mRNA水平,并显著增强Erk1/2磷酸化。使用siRNA敲低Shp2消除了CGA抑制脂肪生成的能力,进一步表明Shp2对CGA的抗脂肪生成作用是必需的。总之,这些发现表明CGA通过激活Shp2介导的Erk1/2信号,进而抑制PPARγ和C/EBPα表达,从而抑制BMSCs的脂肪生成分化,为CGA在干细胞群体中预防脂肪生成提供了新机制。
Sanchez等人(2017)将3T3-L1前脂肪细胞分化为成熟脂肪细胞,并用CGA(50 μM)或吡格列酮(10 μM)作为阳性对照处理24小时。对分化3T3-L1脂肪细胞的实时PCR分析显示,CGA处理(50 μM)显著上调PPARγ mRNA至与吡格列酮相似的水平。CGA处理使GLUT4和PPARα mRNA水平显著增加,同时增加了脂肪酸转运蛋白(FATP)mRNA水平。使用Swiss ADME、Molinspiration和Osiris服务器进行的分子对接分析表明,CGA具有有利的理化性质,并有74%的概率作为核受体配体发挥作用,支持其作为PPAR激动剂的机制。尽管这些发现表明CGA可能在脂肪细胞中作为双重PPAR-α/γ激动剂,提示通过增强胰岛素敏感性和脂质氧化治疗代谢性疾病的潜力,但数据有限。如果研究人员也检测了蛋白质水平,结论会更有说服力。
Han等人(2019)培养C3H10T1/2小鼠胚胎成纤维细胞,用CGA进行棕色脂肪生成分化处理6天。CGA未改变脂肪生成标志物(C/EBPα、PPARγ2、PRDM16)或脂滴积累,油红O染色证实。然而,CGA显著上调UCP1 mRNA和蛋白,同时增加PGC1α mRNA水平。CGA未上调脂肪酸氧化基因(PPARα、CPT1α、ATGL、HSL、ACS),但细胞呼吸测定显示质子漏增强和ATP产生减少。CGA促进葡萄糖消耗,并显著上调GLUT2和磷酸果糖激酶(PFK)表达。Western blot显示TFAM、OXPHOS蛋白(ATP5A、UQCRC2、SDHB)和p-AMPK显著增加,而mtDNA拷贝数显著升高。总之,这些发现表明CGA通过AMPK依赖性促进葡萄糖摄取和线粒体功能,增强棕色脂肪细胞产热,独立于脂肪细胞分化和脂肪酸氧化。
用CGA处理3T3-L1脂肪细胞显著减少脂滴积累。实时PCR和Western blot分析显示,CGA剂量依赖性地在mRNA和蛋白水平下调PPAR-γ及其靶基因(aP2、FAS、LPL)。CGA处理增加β-catenin和Wnt10b蛋白水平。免疫荧光显示CGA促进胞质β-catenin积累和核转位。CGA抑制总GSK-3β表达,同时诱导GSK-3β磷酸化。总之,这些发现表明CGA通过诱导GSK-3β磷酸化、稳定β-catenin、下调PPAR-γ和下游脂肪生成基因,从而激活Wnt/β-catenin信号通路,抑制脂肪生成。
Molonia等人(2026)在分化过程中(第5–7天)对3T3-L1脂肪细胞进行重复H
2O
2(100 μM)暴露以诱导衰老表型,然后用CGA(5–20 μM)处理至第10天。CGA剂量依赖性地降低衰老相关β-半乳糖苷酶(SA-β-Gal)活性,恢复Lamin B1蛋白水平,同时减弱p53/p21细胞周期检查点轴和MAPK通路成员(磷酸化p38、pERK1/2)的激活,与衰老相关细胞周期停滞的重编程一致。此外,CGA将Bcl-2/BAX比值恢复至对照值,抵消衰老表型特征性的凋亡抵抗,同时减弱细胞内ROS积累和核NF-κB(p65)转位,导致关键SASP相关介质(包括IL-6、IL-8、TNF-α、MMP-3和COX-2)下调。值得注意的是,CGA通过PI3K–AKT–GLUT4轴剂量依赖性地挽救胰岛素信号,显著改善衰老脂肪细胞中的葡萄糖摄取,并保留脂肪生成能力,通过恢复PPARγ蛋白水平、FASN mRNA水平和油红O染色评估的细胞内脂质积累证实。这些数据表明,CGA同时靶向氧化应激、SASP相关炎症信号、胰岛素抵抗和受损脂肪生成,从而成为对抗年龄相关脂肪组织功能障碍及其代谢后果的有前景的膳食营养品候选物。
**2.2 体内证据**
Cho等人(2010)给雄性ICR小鼠喂食高脂饮食(HFD;37%热量来自脂肪;21%牛脂)并添加CGA(0.02% w/w,约0.2 g/kg饮食)8周。与HFD喂养小鼠相比,CGA显著降低最终体重16%和体重增加,不影响食物摄入或每日能量摄入。CGA使附睾白色脂肪组织(eWAT)重量降低46%,肾周脂肪组织重量降低58%。CGA显著降低血浆甘油三酯、总胆固醇和游离脂肪酸水平,同时增加HDL-胆固醇与总胆固醇之比。CGA显著降低血浆瘦素和胰岛素水平,并显著增加血浆脂联素水平。CGA显著降低肝脏和心脏中的甘油三酯浓度以及脂肪组织甘油三酯含量,同时降低脂肪组织和心脏中的胆固醇水平。在肝脏中,CGA显著抑制脂肪酸合酶(FAS)、HMG-CoA还原酶和ACAT活性,同时显著增加脂肪酸β-氧化活性至接近正常饮食喂养小鼠的水平。CGA显著增加肝脏PPARα表达。体重与血浆瘦素(r = 0.894,p < 0.01)和胰岛素(r = 0.496,p < 0.01)水平显著正相关。总之,这些发现表明,在HFD小鼠模型中,摄入CGA可预防体重增加,同时抑制脂肪酸和胆固醇生物合成,增强脂肪酸氧化。
Ma等人(2015)利用雄性C57BL/6J小鼠,采用预防和治疗方案研究CGA对高脂饮食(HFD)诱导的肥胖、肝脂肪变性和胰岛素抵抗的影响。在预防方案中,6周龄小鼠喂食HFD(60% kcal来自脂肪)15周,从HFD开始时起腹腔注射CGA(100 mg/kg,每周两次)或载体;在治疗方案中,HFD诱导的肥胖小鼠维持HFD 15周后,再用CGA治疗6周。在预防方案中,CGA显著减弱HFD诱导的体重增加(39.0 ± 1.8 g vs. 51.2 ± 2.1 g)和肥胖程度,不影响食物摄入,防止eWAT和棕色脂肪组织(BAT)中的脂肪细胞肥大,并通过减少巨噬细胞浸润标志物(F4/80、CD68、CD11b、CD11c)和促炎细胞因子(TNFα、MCP-1、CCR2)抑制脂肪组织炎症。CGA对肝脂肪变性提供强大保护,表现为肝脏重量、肝甘油三酯和胆固醇含量降低,肝脏PPARγ及其脂质摄取基因(CD36、FABP4、MGAT1)表达抑制,脂肪酸氧化基因(CPT1a、CPT1b、PPARα、ACOX1、FGF21)上调。CGA还改善葡萄糖稳态和胰岛素敏感性,降低空腹血糖(134 ± 28 vs. 204 ± 43 mg/dL)、胰岛素水平(0.7 vs. 5.3 μg/L)、HOMA-IR指数和胰腺Insulin1/Insulin2表达,同时增强葡萄糖清除和胰岛素反应性。在治疗方案中,对已建立的肥胖小鼠给予CGA并未减轻体重,但显著改善葡萄糖耐量/胰岛素敏感性,减少肝脂肪变性,同时增强PPARγ信号和脂肪酸氧化。总之,这些发现表明CGA通过抑制肝脏PPARγ信号、增强脂质氧化和抑制脂肪组织炎症,预防饮食诱导的肥胖和代谢综合征,改善已建立肥胖中的胰岛素敏感性和减少肝脂肪变性。
Jin等人(2015)通过口服灌胃给雌性C57BL/BKS db/db糖尿病小鼠施用CGA(80 mg/kg/天)或PBS载体12周。与db/db对照小鼠相比,CGA显著降低内脏脂肪组织百分比、空腹血糖和糖化血红蛋白,不影响食物摄入或血浆甘油三酯、总胆固醇、胰岛素水平。CGA显著增加内脏脂肪组织中的脂联素水平,降低内脂素水平。CGA显著降低肾脏醛糖还原酶活性和转化生长因子-β1(TGF-β1)蛋白水平,表明改善db/db小鼠的糖尿病肾病。在肝脏组织中,CGA显著上调脂联素受体2(ADPNR-2)表达,增加磷酸化AMPK(p-AMPK)水平,下调葡萄糖-6-磷酸酶(G-6-P)蛋白水平。CGA显著上调肝脏PPAR-α mRNA和蛋白水平。在骨骼肌中,CGA显著增加ADPNR-1蛋白水平、p-AMPK水平和GLUT-4蛋白水平。总之,这些发现表明CGA通过涉及AMPK磷酸化和PPAR-α上调的脂联素受体介导信号通路,改善db/db小鼠的胰岛素敏感性和葡萄糖稳态,从而改善晚期糖尿病,同时通过降低AR活性和TGF-β1表达改善糖尿病肾纤维化。
Zhou等人(2016)给雌性Sprague-Dawley大鼠施用CGA(60 mg/kg体重/天)28天,伴有或不伴有慢性低剂量内毒素输注(300 μg/kg体重/天腹腔注射)以诱导脂质代谢紊乱。CGA显著降低脂质紊乱(LD)大鼠在第3–4周的体重增加和总体重增加,不影响食物摄入。CGA显著降低内脏脂肪组织重量,并减小脂肪细胞面积,H&E染色证实。CGA显著降低血清甘油三酯和游离脂肪酸,增加HDL-胆固醇,而总胆固醇和LDL-胆固醇未受显著影响。CGA显著改善内毒素诱导的肝损伤,降低血清胆红素、ALT和AST活性,减少肝甘油三酯和胆固醇含量,油红O染色显示脂滴积累减少。在肝脏组织中,CGA显著增加脂肪酸β-氧化活性、CPT-1含量和CPT-1活性,同时显著降低ACC含量和FASN含量及活性。CGA显著增加肝脏组织中磷酸化AMPK(p-AMPK)水平。CGA通过降低去饱和酶活性指数并将脂肪酸谱转向保护性脂肪酸,调节肝脏脂肪酸组成。总之,这些发现表明CGA通过激活AMPK、增强脂肪酸β-氧化、抑制脂肪酸和胆固醇合成以及调节肝脏脂肪酸组成,有效改善内毒素诱导的脂质紊乱。
Wang等人(2019)给雄性C57BL/6J小鼠喂食高脂饮食(HFD;18.4%脂肪)并施用CGA(150 mg/kg/天)6周。CGA显著降低体重、体重增加、肝脏重量和eWAT重量。组织学检查显示,CGA处理显著减弱eWAT中的脂肪量和脂肪细胞大小,并通过减少异常脂滴积累减轻肝脂肪变性。CGA显著降低血浆甘油三酯、总胆固醇和LDL-胆固醇水平,同时增加HDL-胆固醇。HFD升高的血浆ALT、AST和BUN水平被CGA处理显著抑制,表明肝肾功能改善。在eWAT中,CGA显著下调脂肪生成和脂肪生成标志物(PPAR-γ、C/EBP-α、SREBP-1c、FAS、LPL、AP2和GRP43)的mRNA表达,同时显著上调PPARα和脂联素mRNA表达。CGA处理通过显著抑制Desulfovibrionaceae、Ruminococcaceae、Lachnospiraceae和Erysipelotrichaceae的生长,同时促进Bacteroidaceae和Lactobacillaceae的生长,显著逆转HFD诱导的肠道菌群失调。总之,这些发现表明CGA通过调节白色脂肪组织中的脂肪生成和脂肪分解基因发挥抗肥胖和降血脂作用,肠道菌群组成的改善有助于其有益代谢效应。
Ye等人(2021)通过口服灌胃给雄性C57BL/6小鼠施用CGA(150 mg/kg体重/天)或载体20周,其中一半喂食正常饮食(NFD),一半喂食高脂饮食(HFD)。CGA显著抑制HFD诱导的体重增加,不影响食物摄入,并显著减少皮下(腹股沟)、肾周和eWAT重量。CGA通过降低空腹血糖、空腹胰岛素水平和HOMA-IR指数显著改善葡萄糖稳态,并在OGTT和ITT上增强胰岛素敏感性和葡萄糖耐量。CGA显著降低血浆脂多糖(LPS)水平,降低HFD喂养小鼠血清TNF-α、IL-1β和MCP-1浓度。CGA抑制肝脏和eWAT中的TLR-4表达,并通过增加结肠长度、降低血浆FITC-葡聚糖水平以及上调回肠紧密连接蛋白(ZO-1、claudin-1、occludin)的mRNA和蛋白,改善肠道屏障完整性。在门水平,CGA通过降低HFD诱导的厚壁菌门增加,同时增加拟杆菌门和疣微菌门丰度,降低升高的厚壁菌门/拟杆菌门比例。在科水平,CGA降低Lachnospiraceae和Erysipelotrichaceae,同时增加Muribaculaceae和Akkermansiaceae丰度。在属水平,CGA显著增加短链脂肪酸(SCFA)产生菌(Dubosiella、Romboutsia、Mucispirillum、Faecalibaculum)和Akkermansia,后者保护肠道屏障功能。将CGA处理小鼠的粪便微生物群移植到HFD喂养受体小鼠,导致体重、脂肪组织积累、肝脏重量减少,葡萄糖耐量和胰岛素敏感性改善,血浆LPS和FITC-葡聚糖水平降低。总之,这些发现表明CGA诱导的肠道菌群组成改变,特别是SCFA产生菌和Akkermansia的富集,是通过改善肠道屏障完整性抑制HFD诱导的代谢性内毒素血症、低度炎症和肥胖的主要机制。
Yan等人(2022)通过口服灌胃给雄性db/db糖尿病小鼠施用CGA(0.25 g/kg体重/天)或二甲双胍(0.25 g/kg体重/天)18天。CGA显著降低体重增加和体重(第18天:37.93 g vs. 41.30 g),降低每日摄食量,不影响整体代谢率。CGA使腹股沟脂肪重量降低23%,肝脏重量降低6%,而附睾脂肪组织重量未显著改变。CGA显著改善葡萄糖耐量和胰岛素敏感性,降低空腹血糖。CGA显著降低血清甘油三酯(1.23 mM vs. 2.02 mM)、总胆固醇、LDL-胆固醇,同时增加HDL-胆固醇;血清ALT和AST显著降低(分别为43.1 U/L和28.3 U/L)。肝脏组织学检查(H&E和油红O染色)证实CGA减少脂质积累和肝细胞损伤。在肝脏组织中,CGA显著上调参与脂肪酸氧化(CPT1a、ACOX1)、脂肪分解(ATGL、HSL)和抗炎/抗氧化基因(IL-10、SOD1、SOD2、GPX1)的mRNA表达,同时显著下调参与甘油三酯合成(MGAT1、DGAT2)和脂肪酸转运(CD36、FATP4)的基因。CGA显著下调促炎基因(TNF-α、IL-1β、IL-6)。CGA改善盲肠菌群α和β多样性,恢复有益菌(拟杆菌门和乳酸杆菌属)丰度,减少致病菌(Blautia、Robinsoniella、Enterococcus)。总之,这些发现表明在db/db小鼠中,急性CGA给药通过增强脂肪酸氧化和脂肪分解、减少脂肪生成基因表达和调节肠道菌群组成,改善高血糖、肝脏脂质积累和炎症,效果与二甲双胍相当。
Alenezi等人(2025)在12周高脂饮食(HFD)方案的最后4周给雄性Sprague-Dawley大鼠施用CGA(10 mg和100 mg/kg/天)。CGA显著降低体重增加、体重指数、腹围和腹部白色脂肪组织质量。CGA通过降低血清胰岛素、空腹血糖、HOMA-IR和瘦素,同时增加脂联素,显著改善代谢激素水平。CGA通过降低总胆固醇、甘油三酯和LDL-c,同时增加HDL-c,显著改善脂质稳态。CGA显著减轻肝功能障碍(降低ALT和AST)和肾功能障碍(降低肌酐和BUN)。CGA通过恢复总抗氧化能力(TAC)、降低丙二醛(MDA)和改变炎症细胞因子(降低IL-1β和TNF-α,增加IL-10),显著改善氧化应激标志物。CGA通过下调Agrp和NPY mRNA,同时上调POMC和CARTPT mRNA,显著影响下丘脑食欲调节基因表达。在腹部白色脂肪组织中,CGA显著上调miR-146a表达,同时降低其下游靶点IRAK1和TRAF6以及TNF-α、NF-κB p65、IL-1β和IFN-γ mRNA,部分恢复IL-10 mRNA。CGA通过降低p53、Bax和Caspase-3 mRNA,同时恢复Bcl-2 mRNA,显著改变凋亡通路。CGA通过上调白色脂肪组织中NRF2、HO1、SOD、CAT和GPx mRNA表达,显著增强抗氧化防御。总之,这些发现表明CGA通过抗炎、抗氧化和食欲调节机制,具有减轻肥胖相关代谢紊乱的潜力。
**2.3 联合研究证据**
Vasileva等人(2020)培养人Simpson–Golabi–Behmel综合征(SGBS)前脂肪细胞,在白色脂肪生成分化过程中暴露于咖啡酸(CA)和CGA(浓度分别为5、10和50 μM)9天。油红O染色观察到剂量依赖性的细胞内脂质积累减少,所有浓度均显著降低。实时PCR显示,CA/CGA共处理稳健上调AMPK mRNA至超过单独处理的水平。棕色脂肪细胞标志物UCP1和PGC1α在较低浓度下显著上调,层次聚类分析显示基因表达谱类似于棕色样脂肪细胞特征。脂肪生成标志物ACC、FASN和SREBP1显著下调。Western blot显示脂联素、C/EBPα和PPARγ剂量依赖性降低,其中5 μM的CA/CGA组合显著激活PPARγ至接近单独50 μM CGA的水平。总之,这些发现表明CA/CGA共处理通过AMPK和PPAR依赖性通路发挥诱导褐变的潜力。
Kong等人(2021)培养3T3-L1前脂肪细胞,从第0天开始暴露于CGA(40 μg/mL)和咖啡因(160 μg/mL)进行分化4天。MTT法显示两种化合物在所选浓度下无显著细胞毒性,CGA+咖啡因对3T3-L1细胞无细胞毒性。第12天进行的甘油三酯(TG)测定和油红O染色显示,CGA+咖啡因组合使TG含量显著降低,CGA+咖啡因和单独CGA对TG水平有明显效果,而单独咖啡因无效;此外,CGA+咖啡因对脂质积累的抑制大于单独使用CGA。在第8、10和12天,实时定量PCR分析显示,CGA+咖啡因增加AMPK、ACO、CAT、ATGL、GLUT4和HSL的mRNA表达,同时降低GPDH mRNA表达,尤其在第12天差异显著。分化过程中转录因子表达检测显示,CGA+咖啡因在分化的第2天(中期)和第4天(后期)最有效地抑制PPAR-γ2和C/EBPα的mRNA表达,表明脂肪细胞分化抑制主要发生在中后期。第12天酶活性分析显示,CGA和CGA+咖啡因抑制GPDH和FASN活性,同时增强HSL活性,从而减少脂质沉积并促进脂质水解。第12天Western blot分析显示,CGA+咖啡因上调磷酸化AMPK/总AMPK、ATGL和磷酸化HSL/总HSL的蛋白水平,同时下调FASN蛋白水平。总之,这些发现表明CGA+咖啡因通过AMPK通路激活减弱3T3-L1细胞中的脂肪生成并减少脂肪积累,该组合表现出比单独使用任一化合物更强的抗脂肪生成作用,通过抑制中后期脂肪细胞分化、抑制脂肪合成和增强脂肪分解及脂肪酸氧化介导。
Xu等人(2019)给雌性ICR小鼠喂食高脂饮食(HFD;45%热量来自脂肪)14周,单独或联合给予CGA和咖啡因(CF)。0.2% CGA+0.02% CAF和0.2% CGA+0.04% CAF的组合显著降低体重增加和腹腔脂肪组织(IPAT)重量,效果与单独使用咖啡因(0.04%)相当,但组合时所需咖啡因剂量更低。CGA+CAF组合显著降低血清总胆固醇、甘油三酯、LDL-胆固醇、游离脂肪酸、瘦素和IL-6浓度,同时显著增加血清脂联素水平。CGA+CAF组合显著降低肝脏甘油三酯和胆固醇含量,组织学分析显示肝脏组织中脂滴积累显著减少。在肝脏组织中,CGA+CAF组合显著上调AMPKα、ATGL、ACO和HMGR的mRNA表达,同时显著下调FAS、SCD1、SREBP-1c和LXRα的mRNA表达。CGA+CAF组合显著增加肝脏中磷酸化AMPKα(p-AMPKα)、ATGL和HSL的蛋白水平,同时显著降低FAS、SCD1和LXRα的蛋白水平。粪便脂质分析显示,CGA+CAF组合增加粪便甘油三酯和胆固醇排泄,表明脂质清除增强。HFD组与治疗组之间能量摄入无显著差异。总之,这些发现表明CGA和咖啡因的组合通过AMPKα-LXRα/SREBP-1c信号通路协同调节脂质代谢,增强脂肪酸β-氧化和脂肪分解,同时抑制脂肪酸和胆固醇合成,CGA允许使用较低咖啡因剂量即可达到与单独咖啡因相当的抗肥胖效果。
Khalafani等人(2023)给雄性C57BL/6小鼠喂食高脂饮食(HFD)10周,在饮食中添加二甲双胍(MET)(0.25% w/w)、CGA(0.02% w/w)或两者组合,并以正常饮食(ND)为对照。MET和CGA单独或联合使用均显著降低体重增加和血浆甘油三酯、葡萄糖、胰岛素水平。MET+CGA组合在减少体重增加方面特别有效,效果优于单独使用任一药物。MET+CGA组合显著减轻骨骼肌炎症,该效应与减少肌肉组织中的巨噬细胞浸润率相关。MET+CGA联合治疗使巨噬细胞从促炎M1表型向抗炎M2表型转换,表现为M2标志物(精氨酸酶和CD206)表达水平升高,M1标志物(iNOS和CD11c)表达水平降低。在骨骼肌组织中,联合治疗比单独治疗更有效地增加抗炎细胞因子表达(IL-10),同时减少促炎介质表达(TNF-α、IL-1β、MCP-1和IL-6)。与HFD对照相比,联合治疗导致空腹血糖水平显著降低,葡萄糖耐量改善。总之,这些发现表明MET和CGA的联合治疗是控制高脂饮食诱导肥胖中骨骼肌炎症和代谢功能障碍的有前景的治疗方法。
**2.4 人体研究证据**
Thom(2007)进行了两项顺序临床研究,评估富含氯原酸(CGA)的速溶咖啡(Coffee Slender?,每袋通过Svetol?绿咖啡提取物含90–100 mg CGA)对葡萄糖吸收和身体成分的影响。在研究1中,一项三向双盲随机交叉试验,12名健康志愿者(平均年龄24.2 ± 3.2岁,BMI < 25 kg/m
2),在摄入25 g蔗糖负荷的同时饮用富含CGA的咖啡,显著降低了葡萄糖曲线下面积(AUC),而普通含咖啡因或无咖啡因速溶咖啡未观察到该效应,表明特异性归因于CGA而非咖啡因。在研究2中,一项为期12周的随机安慰剂对照试验,30名超重志愿者(BMI 27.5–32.0 kg/m
2),每天饮用5杯富含CGA的咖啡,平均减重5.4 ± 0.6 kg,而普通咖啡组减重1.7 ± 0.9 kg;值得注意的是,CGA组约80%的体重减轻归因于脂肪减少,通过体脂百分比从27.2 ± 2.0%显著下降至23.6 ± 1.7%证实,对照组无显著脂肪减少。作者将这些效应归因于CGA通过破坏肠细胞中Na
+电化学梯度抑制肠道葡萄糖吸收,以及抑制肝脏葡萄糖-6-磷酸酶活性,从而减少餐后胰岛素血症,将代谢转向脂肪氧化。
Soga等人(2013)在一项安慰剂对照、双盲、随机交叉干预研究中,纳入18名健康男性受试者(平均年龄36.1 ± 7.4岁),研究每日饮用氯原酸(CGA)是否影响人类能量代谢。受试者每天饮用185 mL含CGA的饮料(每罐含329 mg CGA,包括九种CGA异构体,如咖啡酰奎尼酸和阿魏酰奎尼酸)或匹配对照饮料(0 mg CGA),进行两个为期4周的干预期,期间间隔3周洗脱期,在每个周期开始和结束时通过间接测热法评估空腹和餐后至180分钟的能量代谢。4周后,CGA组受试者餐后能量消耗显著高于对照组,且CGA组餐后脂肪利用率相对于初始值显著升高,而碳水化合物利用率和身体组成在组间无变化。CGA组干预后空腹血糖也显著降低。作者提出,这些效应可能部分通过CGA诱导的SREBP-1c(脂肪生成的主要转录调节因子)抑制介导,导致线粒体脂肪酸氧化增加,与之前在啮齿动物模型中的发现一致。
**3. 讨论**
本综述讨论的研究提供了强有力的证据,表明CGA在体外和体内动物模型中调节脂肪生成和脂质代谢。
多项研究表明,CGA处理减少脂肪细胞分化并抑制脂质积累,表明抗脂肪生成作用。体外研究报告了主要脂肪生成转录因子(PPARγ和C/EBPα)和脂肪生成酶表达(FAS、ACC、SREBP-1c)的减少,而体内研究报告甘油三酯含量和脂质积累减少。这些发现共同表明脂肪细胞中脂肪生成分化和脂质储存能力减弱。此外,几项体外研究报告了白色脂肪细胞的褐变和产热基因水平增强,伴随着耗氧量和线粒体生物发生增加,表明细胞呼吸和产热功能增强。类似地,体内研究报告了肥胖动物体重、脂肪量、脂肪细胞大小和肝脏脂质含量降低。其他研究报道了高脂饮食或糖尿病模型动物血浆促炎细胞因子和脂肪组织巨噬细胞浸润减少。
一些研究证明了CGA的代谢致敏效应,表现为葡萄糖稳态和胰岛素敏感性改善。几项体外研究报告CGA增加脂肪细胞中葡萄糖摄取并增强GLUT4转位,这些效应与双重PPARα/γ激动活性和改善胰岛素信号相关。在成熟脂肪细胞中,CGA处理增强胰岛素刺激的葡萄糖摄取,同时减少葡萄糖掺入脂质。体内研究的证据表明,CGA补充后胰岛素敏感性、葡萄糖耐量改善,高胰岛素血症减少,与肝脂肪变性减轻和胰腺β细胞功能改善相关。此外,几项研究报告了CGA的强效抗炎作用,表现为脂肪组织中促炎细胞因子(TNF-α、IL-6、IL-1β、MCP-1)抑制和NF-κB信号减弱。
少数体外研究表明CGA激活AMPK信号,而一项研究表明经典Wnt/β-catenin通路通过GSK-3β磷酸化和β-catenin稳定介导抗脂肪生成作用。CGA激活AMPK导致ACC磷酸化、CPT1表达增加和脂肪酸氧化增强,而AMPK依赖性机制介导棕色脂肪细胞中的产热激活。此外,CGA在人骨髓来源间充质干细胞中激活Shp2介导的Erk1/2信号,导致脂肪生成分化抑制。这一体外证据与一些体内研究一致,