《Food Frontiers》：Comparative Effects of Different Sugar Substitutes in a Mice Model of Type 2 Diabetes Induced Renal Injury
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全球范围内，由2型糖尿病引起的糖尿病肾病（DKD）的发病率正在上升，并成为最具威胁性的并发症之一。过量糖摄入加速DKD进展，因此安全的低热量甜味剂作为潜在干预手段受到关注。本研究旨在阐明不同甜味剂对DKD的影响并探讨其潜在机制。研究人员使用高脂饮食和链脲佐菌素
全球范围内，由2型糖尿病引起的糖尿病肾病（DKD）的发病率正在上升，并成为最具威胁性的并发症之一。过量糖摄入加速DKD进展，因此安全的低热量甜味剂作为潜在干预手段受到关注。本研究旨在阐明不同甜味剂对DKD的影响并探讨其潜在机制。研究人员使用高脂饮食和链脲佐菌素建立了DKD小鼠模型，并系统比较了罗汉果苷V（MOG）、甜菊糖苷（ST）、三氯蔗糖（TGS）、赤藓糖醇（ERT）和蔗糖（SUC）的效果。DKD小鼠表现出典型的肾损伤特征以及肾脏氧化应激和炎症反应的增强。MOG和ST干预显著改善了胰岛素水平；降低了血尿素氮、血清肌酐和尿微量白蛋白水平；恢复了肾组织结构；并减轻了DKD小鼠的氧化-炎症损伤。ERT和TGS也减轻了氧化-炎症损伤，但效果较弱，而SUC未能改善DKD。结合代谢组学、定量聚合酶链反应和蛋白质印迹分析表明，不同甜味剂通过调节甘油磷脂代谢、亚油酸代谢、AMPK、MAPK信号通路和FcεRI信号通路发挥全面的代谢保护作用。具体而言，MOG通过抑制Alox5、Pla2g4、Raf1、Hras、Ma2pk1、Mapk1和Cysltr1的mRNA表达以及p-ERK和5-脂氧合酶蛋白表达，显著减轻了DKD小鼠肾脏的氧化应激和炎症反应。这些发现为甜味剂在DKD中的营养价值提供了科学证据。
**论文解读：不同甜味剂对2型糖尿病肾损伤小鼠模型的比较效应研究**
**研究背景与问题**
糖尿病肾病（DKD）是2型糖尿病（T2DM）最常见的慢性微血管并发症之一，影响约30%–40%的T2DM患者，是导致终末期肾病（ESKD）的首要原因，给公共卫生系统和社会经济带来了沉重负担。持续高血糖引发代谢紊乱、氧化应激和慢性炎症反应，最终导致肾功能进行性恶化，表现为肾小球滤过率下降、尿白蛋白排泄增加及肾脏组织纤维化。膳食干预是延缓DKD进展的关键环节，然而目前针对DKD的膳食策略多聚焦于血糖控制和延缓肾损伤，对肾脏代谢稳态的整体改善效果有限。糖是基础代谢所必需的能量来源，但长期过量摄入会促进胰岛素抵抗、氧化应激和炎症，从而加速肾损伤。因此，寻找既能保留甜味又最大限度减少肾损伤的替代品，成为DKD营养干预的研究热点。近年来，多种甜味剂（sugar substitutes）因其低热量或潜在降糖作用而受到关注，包括天然来源的罗汉果苷V（Mogroside V，MOG）、甜菊糖苷（stevioside，ST），以及人工合成的三氯蔗糖（sucralose，TGS）和赤藓糖醇（erythritol，ERT）。然而，不同甜味剂在体内的代谢途径和应用方式各异，其对DKD的系统性比较研究仍十分匮乏。为此，研究人员开展了本研究，旨在阐明不同甜味剂在DKD小鼠模型中的效应差异及潜在机制，为DKD患者的膳食干预提供科学依据。
**研究设计与主要技术方法**
研究人员采用高脂饮食（HFD，60%热量来自脂肪）联合低剂量链脲佐菌素（STZ，30 mg/kg/day，连续3天腹腔注射）建立DKD小鼠模型。实验使用72只7周龄SPF级雄性C57BL/6J小鼠，适应性喂养后分为正常对照组（CON，n=16）和模型组（MOD，n=56）。模型确认后，将MOD小鼠随机分为6组（n=8/组）：DKD（模型对照）、MOG、ST、TGS、ERT和SUC组。所有甜味剂组每日灌胃给予对应甜味剂（48 mg/kg/day），持续4周。主要技术方法包括：口服葡萄糖耐量试验（OGTT）及血糖、胰岛素、糖化血红蛋白（HbA1c）检测；血清生化分析测定血尿素氮（BUN）、血清肌酐（Scr）、尿微量白蛋白（mALB）、血脂谱等；肾脏组织苏木精-伊红（H&E）染色观察病理变化；ELISA检测炎症因子、氧化应激指标及晚期糖基化终产物（AGEs）；非靶向代谢组学（UHPLC-Q Exactive HF-X质谱系统）分析差异代谢物及KEGG通路富集；实时荧光定量PCR（RT-qPCR）检测关键基因mRNA表达；蛋白质印迹（Western blot）检测p-ERK和5-脂氧合酶（5-LO）蛋白表达。
**研究结果**
**3.1 DKD小鼠模型的建立及甜味剂对血糖控制和肾功能的影响**
HFD喂养15周联合STZ注射后，MOD小鼠体重显著增加，空腹血糖（FBG）≥7 mmol/L（第17周），HbA1c和胰岛素水平显著升高，OGTT显示血糖清除能力受损，胰腺α和β细胞数量减少，BUN、Scr和mALB水平显著升高，肾脏出现肾小管萎缩、上皮空泡变性和局灶性炎症浸润，确认DKD模型成功建立。经甜味剂干预4周后，ST和ERT显著降低AUC-OGTT；MOG、ST、TGS和ERT显著降低胰岛素、FBG和体重（p<0.05），而SUC组无显著改善。
**3.2 不同甜味剂对DKD小鼠肾脏组织病理、肾功能、炎症因子和氧化应激的影响**
H&E染色显示，DKD组肾小管上皮空泡变性、坏死及炎症浸润严重；MOG组肾形态基本保持完整，ST和ERT组仅见轻微上皮空泡化，TGS和SUC组仍存在明显肾小管损伤和炎症。生化检测表明，MOG、ST、TGS和ERT均显著降低BUN、Scr和mALB水平（p<0.05），升高HDL-C和TP，降低LDL-C和TG；SUC组BUN升高、Scr降低而mALB无变化。DKD组MDA显著升高，SOD、CAT和GSH-Px活性显著降低；MOG、ST、TGS和ERT均显著逆转上述氧化应激指标。DKD组IL-6、IL-1β、TNF-α和AGEs水平显著升高，MOG、ST、TGS和ERT干预均显著降低这些炎症因子和AGEs水平，其中MOG效果最为突出，而SUC组TNF-α和AGEs无显著变化。
**3.3 不同甜味剂对DKD小鼠肾脏差异代谢物的影响**
偏最小二乘判别分析（PLS-DA）显示，DKD组与CON组代谢谱明显分离，MOG、ST、TGS和ERT干预后均显著改变DKD相关代谢谱。共鉴定出DKD与CON组间624个差异代谢物，以及甜味剂干预组间共享的141个差异代谢物。KEGG富集分析表明，差异代谢物主要富集于FcεRI信号通路、亚油酸代谢、甘油磷脂代谢和AMPK信号通路。DKD组中白三烯D4（LTD4）和葡萄糖基半乳糖基羟赖氨酸显著升高，而辛酰葡萄糖醛酸苷和β-微过氧化黄质显著降低。基于LTD4作为关键炎症介质，研究人员选取MAPK相关炎症信号网络的7个关键基因（Alox5、Pla2g4、Raf1、Hras、Map2k1、Mapk1、Cysltr1）进行进一步验证。
**3.4 不同甜味剂对DKD小鼠肾脏MAPK通路相关基因和蛋白表达的影响**
与CON组相比，DKD组肾脏中Alox5、Pla2g4、Raf1、Hras、Map2k1、Mapk1和Cysltr1的mRNA表达显著上调。MOG干预后这些基因均显著下调（p<0.05），且最接近CON组水平。ST和ERT组亦显著下调大部分靶基因，但幅度略低于MOG（Alox5无显著变化）。TGS组仅显著下调Hras、Raf1、Pla2g4和Mapk1；SUC组除Mapk1下降外其他无显著变化。Western blot结果显示，DKD组p-ERK和5-LO蛋白表达显著升高，同时AA和LTD4水平显著增加。MOG显著降低p-ERK和5-LO蛋白表达（p<0.05），并显著减少AA和LTD4含量；ST和ERT亦显著降低p-ERK、AA和LTD4；而TGS和SUC对5-LO和LTD4无显著影响。
**总结与结论**
本研究表明，不同甜味剂通过调节甘油磷脂代谢、亚油酸代谢、AMPK、MAPK和FcεRI信号通路，对DKD发挥综合性代谢保护效应。MOG、ST、ERT和TGS可显著降低BUN、Scr和mALB水平，升高抗氧化酶（SOD、CAT、GSH-Px）活性，减轻肾脏组织损伤，其中MOG效果最为显著。机制上，MOG通过抑制MAPK信号通路过度激活，下调Hras、Pla2g4、Raf1、Mapk1、Alox5、Cysltr1和Map2k1基因表达，降低p-ERK和5-LO蛋白水平，减少AA和LTD4等促炎脂质介质生成，从而减轻氧化应激和炎症损伤。相比之下，SUC未能有效抑制MAPK通路激活，可能因代谢负荷加重肾脏应激。该研究系统比较了不同甜味剂在DKD中的效果差异，为DKD患者的膳食干预和功能食品开发提供了重要的科学依据。论文发表于《Food Frontiers》。
**研究意义**
该研究为甜味剂在DKD营养干预中的应用提供了直接的实验证据，尤其凸显了天然甜味剂MOG和ST的肾脏保护潜力。研究中发现的MAPK-LTD4炎症轴作为关键靶点，为DKD的机制研究和药物开发提供了新方向。同时，该研究也提示不同甜味剂在DKD患者中的选用需谨慎，合成甜味剂如TGS和SUC可能缺乏保护效应，甚至可能产生负面影响。未来研究应进一步结合肠道菌群分析和性别差异探讨，以全面阐明甜味剂经肠-肾轴的作用机制。
