亚麻籽调节糖脂代谢作用的研究进展

史湘铃,孙桂菊*

(东南大学公共卫生学院营养与食品卫生学系,环境医学工程教育部重点实验室,江苏 南京 210009)

摘 要:亚麻是一种被广泛应用的经济作物,是α-亚麻酸与木酚素的最主要来源。很多研究报道表明,亚麻籽具有降血脂、降血糖、改善胰岛素抵抗等多种功效,故其备受研究者关注。本文综述了亚麻籽调节糖脂代谢的生物学效应并分析了其可能存在的分子机制,为亚麻籽防治糖尿病、胰岛素抵抗和高血脂等慢性疾病提供可靠的参考依据。

关键词:亚麻籽;糖脂代谢;分子机制

随着人们生活水平的不断提高,饮食结构以及生活方式的巨大转变,以糖尿病、胰岛素抵抗(insulin resistance,IR)、高脂血症等为代表的糖脂代谢异常性疾病已成为21世纪以来全球人类健康的主要威胁之一。据调查,2012年我国成人血脂异常总体患病率高达40.40%,约4.3亿 人[1],糖尿病患病率也已从1980年的0.67%飙升至2013年的10.4%[2]。糖代谢异常和脂代谢异常发生率增长迅速并相互影响,常呈并行性发展,严重影响人们的生活及生存质量。虽然在过去几十年中药物治疗已经取得了进步,但临床上仍多采用单病种、单靶点治疗模式,强调对症治疗[3],面对多病并发的疾病发生背景,治疗效果不尽如人意且往往伴随着副作用。亚麻又称胡麻,是一种一年生蓝花草本植物,包含油用亚麻、纤用亚麻和油纤两用亚麻3 个品种[4]。亚麻在50多个国家都有种植,其中大多数在北半球。加拿大是主要的亚麻生产国,其次是中国、美国和印度[5]。亚麻籽作为亚麻的种子,一般为棕褐色或金黄色,口感脆而耐嚼,具有坚果味,约含41%(质量分数,下同)脂肪、20%膳食纤维、28%蛋白质、7.7%水分、3.4%灰分。同时,亚麻籽还富含矿物质,如磷、镁、钙、铁和锌,钠含量极低[6],其成分含量特征受基因型和环境参数的影响。我国的亚麻籽多用于榨制食用油及制备动物饲料,其更多的营养功效尚未被充分利用。越来越多的研究表明,亚麻籽及其功能成分能有效缓解代谢性疾病的发生及发展[7],这为防治机体糖脂代谢紊乱提供了新的思路和途径。本文综述了近年来国内外关于亚麻籽调节糖脂代谢的研究概况,以期确定其相关的健康益处,为将来有关亚麻籽的深入研究及开发应用提供依据。

1 亚麻籽改善糖脂代谢异常的功效学研究

1.1 亚麻籽改善糖代谢异常的功效学研究

在动物实验中,Gok等[8]用亚麻籽(0.714 g/kg mb)治疗链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠12 周后,显著改善了糖尿病大鼠体质量、血糖和甘油三酯(triglyceride,TG)水平。此外,谷丙转氨酶和谷草转氨酶水平也显著下降。而在人群干预研究中,鲜瑶等[9]招募了260 例妊娠糖尿病患者,在营养治疗的基础上,随机分为对照组(n=130,普通型匀浆膳)和干预组(n=130,亚麻籽粉30 g/d),进行为期60 d观察。研究发现,与干预前相比,干预组空腹血糖(fasting blood glucose,FBG)和餐后2 h血糖(2-hour post-meal blood glucose,2hPG)水平在干预30 d和60 d时差异均显著,且2hPG在干预60 d时较对照组的差异也具有统计学意义。60 d干预后,TG水平较干预前差异显著,总胆固醇(total cholesterol,TC)、高密度脂蛋白胆固醇(high-density lipoprotein cholesterol,HDL-C)和低密度脂蛋白胆固醇(low-density lipoprotein cholesterol,LDL-C)水平较对照组及干预前差异均具有统计学意义。Yari等[10]在代谢综合征(metbolin syndrome,MS)患者改变生活方式的基础上,每日给予患者30 g棕色亚麻籽(n=22),12 周后干预组的中心肥胖逆转率显著高于对照组(干预组为36%,对照组为13%),亚麻籽干预还可以显著降低患者的胰岛素水平和稳态模型评估IR指数(homeostatic model assessment for insulin resistance,HOMA-IR)并升高定量胰岛素敏感性检测指数(quantitative insulin sensitivity check index,QUICKI),减缓葡萄糖的吸收速率,对IR具有改善作用。

1.2 亚麻籽改善脂代谢异常的功效学研究

既往研究表明,亚麻籽具有改善脂质谱的潜力。Naik等[11]将雄性Wistar白化大鼠(200 g)随机分为正常对照组(n=12)、高胆固醇血症组(标准饲料中添加1%的胆固醇和15%饱和食用油,n=12)、亚麻籽粉干预组(7.5 g/(kg mb·d),n=12)和高胆固醇血症+亚麻籽粉干预组(标准饲料中添加1%的胆固醇和15%饱和食用油+7.5 g/(kg mb·d),n=12),持续干预90 d。研究结果发现,高胆固醇血症组血清TC、TG、LDL-C和极低密度脂蛋白胆固醇(very low-density lipoprotein cholesterol,VLDL-C)水平显著升高,HDL-C水平下降,经亚麻籽干预后均得到显著改善。此外,亚麻籽干预还可显著改善主动脉、心脏和肝脏的病理损伤。在高胆固醇血症+亚麻籽粉干预组还观察到了肝脏和心肌纤维之间内皮细胞增殖并形成了新的血管。Torkan等[12]在一项随机对照临床实验中将70 名高脂血症患者随机分为干预组和对照组。干预组每天接受30 g亚麻籽粉,持续40 d。在排除了饮食和身体活动作为混杂因素的影响后发现,与基线水平相比,亚麻籽干预可显著降低患者的体质量、体质量指数(body mass index,BMI)、TC和TG水平;与对照组相比,亚麻籽组的体质量、BMI、TC、LDL-C和TG水平均显著下降,HDL-C水平未得到显著改善(P=0.543)。Saxena等[13]随机抽取50 名血脂异常患者,实验组中的受试者每天接受30 g焙烤的亚麻籽粉的饮食干预,补充3 个月。研究发现补充亚麻籽粉可改善患者的体质量、BMI和血压水平,降低TC、TG、LDL-C和VLDL-C水平,同时升高HDL-C水平,脂质谱的改善显著降低了受试者罹患动脉粥样硬化的风险。

2 亚麻籽调节糖脂代谢异常的主要功效成分

2.1 α-亚麻酸

亚麻籽油(flaxseed oil,FO)通常通过冷压提取而得[14],素有“来自高原的深海鱼油”的美称。FO是n-3多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids,PUFAs)的主要植物来源,其中α-亚麻酸(α-linolenic acid,ALA)的质量分数为50%左右,与其他常用食用油相比,要相对丰富得多[15],有报道指出,随着亚麻籽的成熟,亚麻籽中ALA的比例会持续增加而饱和脂肪酸所占比例越来越少[16]。ALA是n-3 PUFAs中唯一的必需脂肪酸,在体内ALA可通过酶促反应代谢成较长链的二十碳五烯酸(C20:5 n-3)、二十二碳五烯酸(C22:5 n-3)和二十二碳六烯酸(C22:6 n-3)。ALA的生物利用度取决于摄入的亚麻籽产品类型,相对于整个亚麻种子和碾磨的亚麻籽粉,ALA在FO中的生物利用度最高[17]

ALA对代谢异常性疾病的潜在益处,引发了越来越多的关注。Yu Xiao等[18]通过给予小鼠慢性高脂饮食(high-fat diet,HFD)诱导的肝脏脂肪变性和IR,经FO干预后发现,小鼠肝脏ALA含量随着FO摄入量的逐渐增加而呈线性增加,并剂量依赖性地改善肝脏胰岛素信号传导。然而,ALA转化而成的长链n-3脂肪酸,尤其是二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid,DHA),在高剂量FO摄入后极为有限,显示出负反馈调节。潜在的机制可能归因于DHA抑制甾醇调节元件结合蛋白1(sterol regulatory element binding protein 1,SREBP-1)的表达和活性,导致Δ-6去饱和酶和延长酶-5失活或表达受到抑制,进而推断FO对慢性HFD诱导的IR的保护作用可能部分取决于ALA本身的潜在作用。萧闵[19]发现预防性给予HFD大鼠FO可降低大鼠血清中TG,TC与瘦素含量同时升高HDL-C水平,证明了FO改善脂代谢紊乱的有益作用。

Soleimani等[20]通过随机双盲实验观察了n-3脂肪酸补充对糖尿病肾病(diabetic nephropathy,DN)患者糖脂代谢的调节作用,研究结果表明给予DN患者FO 12 周对胰岛素水平、稳态模型胰岛素分泌指数、QUICKI、TG和VLDL-C均具有良好的调节作用,但未观察到对炎症和氧化应激生物标志物的影响。在另一项人群实验中,Avelino等[21]同样肯定了补充FO对老年人血脂谱的改善。亚麻籽来源的ALA主要以TG形式存在,而目前市场上也存在以FO为原料制备而成的乙酰型ALA,其分子质量和空间结构相对更小。有研究表明,乙酰结构的ALA同样具有降血脂功效并且生物利用率优于TG结构[22],这也为未来针对ALA的进一步研究及开发提供了一个新视角。

2.2 木酚素

亚麻籽中含有丰富的木酚素类物质(6.1~13.3 mg/g),其木酚素含量是其他油籽、谷类、豆类、水果和蔬菜的75~800 倍[23]。木酚素主要以开环异落叶松树脂酚二葡萄糖苷(secoisolariciresinol diglucoside,SDG)的形式存在,SDG占木酚素含量的95%左右,其余5%由落叶松树脂醇、松脂醇和马台树脂醇等组成。人体摄入亚麻籽后,SDG首先在酶的作用下变为开环异落叶松脂酚(secoisolariciresinol,SECO)形式,由肠道菌群代谢为植物雌激素的代谢产物,以肠二醇(enterodiol,ED)和肠内酯(enterolactone,EL)为主[24-25],它们具有比木酚素前体更强的生物活性,ED和EL的转换效率取决于许多因素并且在个体之间存在很大差异[26]。血液和尿液中高浓度的ED和EL与降低许多慢性疾病的患病风险有关,有益作用主要是由于它们的抗氧化活性。有研究表明,FO和SDG对MS鼠氧化应激的保护作用主要是由于其高木酚素含量[27]。对抗氧化活性进行进一步评估发现,SDG、SECO、ED和EL作为抗氧化剂的效力分别是VE的1.27、4.86、5.02、4.35 倍[28],其中ED的抗氧化活性最强。

在高脂饮食诱导的肥胖小鼠中,10、100、1 000 mg/(kg mb·d)的SDG干预降低了小鼠FBG、空腹胰岛素(fasting insulin,FINS)和游离脂肪酸(free fatty acid,FFA)水平,改善了口服葡萄糖耐量(oral glucose tolerance test,OGTT)、HOMA-IR指数,其可能是通过上调葡萄糖转运体4(glucose transporter 4,GLUT4)的表达,进而改善了胰岛素的敏感性[29]。Zanwar等[30]经口给予高脂血症小鼠20 mg/kg mb的SDG,15 h后TC、TG以及VLDL-C水平显著降低,未观察到HDL-C水平的增加。进一步研究发现,浓缩SDG(100 mg/kg)与藻类来源的n-3 脂肪酸(1 mL/kg)联用可以显著升高HDL-C水平[31]。Sun Qi等[32]在一项参与者为美国注册女性护士的前瞻性巢式病例对照研究中,通过测定1 107 名2型糖尿病患者和1 107 名对照受试者的尿液样本发现,2型糖尿病患者的ED和EL浓度显著低于对照受试者,提示ED和EL的高含量可能与美国女性罹患2型糖尿病的风险降低有关。Barre等[33]研究发现2型糖尿病患者经SDG(600 mg/d)干预3 个月后,FBS和糖化血红蛋白(haemoglobin A1c,HbA1c)水平显著降低,可能与炎症水平的改善、C型反应性蛋白(C-reactive protein,CRP)和白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)的降低有关。

2.3 膳食纤维

亚麻籽中膳食纤维含量丰富,约占种子质量的28%,包含可溶性亚麻籽胶(flaxseed gum,FG)与不溶性纤维两部分,其比例在1∶4至2∶3之间变化[34]。FG主要由具有高水结合能力的黏液胶组成,不溶性部分由纤维素和木质素组成。亚麻籽的膳食纤维到达大肠后,由结肠微生物群发酵,产生短链脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFA)、氢、二氧化碳、甲烷等。在大肠中,亚麻籽不溶性纤维通过膨胀效应,增加肠道内容物体积、减少内容物在肠道内的传输时间、增加排泄量,可有效治疗便秘和肠易激综合征。亚麻籽黏液中的可溶性纤维增加肠内物质的黏度、调节肠道菌群,有益于降糖降脂、延缓胃排空和营养物质的吸收[23-35]

Luo Jianming等[36]选取6 只雄性Sprague Dawley大鼠(4 周龄)作为正常对照组,其余小鼠通过喂食高脂肪饮食5 周建立肥胖模型后,进一步随机分成亚麻籽胶高剂量组(含30%亚麻籽胶)、亚麻籽胶中剂量组(含20%亚麻籽胶)、亚麻籽胶低剂量组(含10%亚麻籽胶)和模型对照组,进行了为期5 周的干预。研究结果显示,亚麻籽胶干预可显著降低体质量、体脂率和TG水平,仅中剂量组显著增加了短链脂肪酸的含量,16S rRNA基因测序结果发现亚麻籽胶干预重塑了盲肠微生物的组成,其抗肥胖作用可能是通过降低厚壁菌门菌(如氏菌、乳酸杆菌和瘤胃球菌等)和(或)厚壁菌门菌/拟杆菌门菌的相对丰度实现的。此外,该研究还发现亚麻籽胶剂量与梭菌的相对丰度呈剂量依赖关系,这说明梭菌可能是分解亚麻籽胶的关键菌属。值得注意的是,亚麻籽胶高剂量组中短链脂肪酸含量极低且生物多样性降低,而变形菌门的相对丰度较高,因此亚麻籽胶的过量摄入可能会对机体产生不良影响。

3 亚麻籽调节糖脂代谢的主要机制

3.1 亚麻籽调节糖代谢的主要机制

3.1.1 抑制α-淀粉酶的活性

胰腺来源的α-淀粉酶是消化系统中的关键酶,在小肠中催化淀粉水解成较小的寡糖,如麦芽糖、鼠李糖、α-(1-6)和α-(1-4)极限糊精等,然后它们被α-葡萄糖苷酶作用并进一步降解成葡萄糖,导致餐后血糖升高。因此,通过抑制α-淀粉酶等糖代谢相关酶来延迟淀粉消化在控制糖尿病中起着关键作用。SDG、SECO、ED、EL对胰腺α-淀粉酶活性的抑制效果显示ED、SECO、EL、SDG的半数抑制浓度分别为8.6、9.5、10.9、15.7 μmol/L,其中ED最为有效[37]

3.1.2 调节肠道激素的分泌

胰升血糖素样肽-1(glucagon-like peptide-1,GLP-1)是一种肠促胰岛素激素,由胰高血糖素原基因编码,主要由肠内分泌L细胞释放,响应激素,神经元和营养刺激,在胰岛中调节β细胞增殖,促进胰岛素分泌,保护β细胞免受代谢应激[38-39]。此外,GLP-1还可以减慢胃排空和葡萄糖依赖性抑制胰高血糖素的分泌,从而达到多角度调节血糖水平的作用。天然GLP-1的半衰期很短,这为临床直接应用带来难度,因此,内源性刺激GLP-1的分泌是糖尿病药物作用的一个重要靶点。研究证明,FO可显著升高血浆GLP-1水平,通过促进肠道分泌GLP-1改善血糖[40]。G蛋白偶联受体120(G protein-coupled receptor 120,GPR120)是n-3 PUFAs的受体,可介导GLP-1的内源性分泌,徐丹凤[41]通过研究不同结构的长链脂肪酸对STC-1分泌GLP-1的影响,进一步发现ALA能显著增加细胞GPR120蛋白的表达,增加[Ca2+]i信号,按照时间剂量反应关系来促进GLP-1分泌并通过动物实验进一步证明了ALA经GPR120调节GLP-1的分泌改善小鼠的糖代谢水平。

3.1.3 改善胰岛素信号的转导

胰岛素信号转导在血糖代谢中扮演了核心作用。胰岛素信号经由胰岛素受体(insulin receptor,INSR)、胰岛素受体底物(insulin receptor substrate,IRS),激活磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphoinositide-3-kinase,PI3K)/丝/苏氨酸激酶(serine threonine kinase,Akt)系统,最终导致GLUT4迁移到细胞膜中并促进葡萄糖进入细胞[42]。信号转导通路中任何位置的功能失调均会影响血糖水平的正常代谢。研究表明,ALA能够通过调节胰岛素通路上的关键基因INSR、IRS1、Akt和GLUT4的mRNA表达来改善胰岛素敏感性,从而有效降低血糖水平[43]。SDG则可通过增加AKt、IRS1和腺嘌呤核糖核苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)的磷酸化水平和GLUT4表达,增强胰岛素信号传导,减轻IR[29,44]

3.1.4 抗炎、抗氧化及抗糖化作用

糖尿病是以慢性高血糖为主要特征的代谢性疾病。持续高血糖状态下,蛋白质(如血红蛋白和白蛋白)的过度糖化会产生不可逆的晚期糖基化终产物(advanced glycation end products,AGEs)。循环AGEs能够在各种组织中诱导炎性细胞因子,其反过来刺激氧化应激和更高水平的炎症反应。降低机体氧化炎症应激水平以及抑制机体内AGEs的累积在糖尿病及其并发症的发生及发展中发挥着重要作用。Jangale等[45]发现,糖尿病大鼠经FO和鱼油干预后,血浆硫代巴比妥酸反应物(thiobarbituric acid-reactive substances,TBARS)和肝脏NO水平显著降低,以糖化白蛋白和血红蛋白水平反映的糖化程度显著降低。此外,两组均上调肝脏过氧化氢酶(catalase,CAT)的活性和表达,下调肿瘤坏死因子-α(tumour necrosis factor-α,TNF-α)、IL-6、人单核细胞趋化蛋白(monocyte chemoattractant protein,MCP-1)、γ-干扰素(interferon-γ,INF-γ)和核因子κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)的表达。FO上调肝脏谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidate,GPx)表达,超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性和表达几乎恢复到正常水平,而在鱼油组未观察到相同的效果。

3.2 亚麻籽调节脂代谢的主要机制

3.2.1 抑制脂质生成相关基因的表达

固醇调节原件结合蛋白(sterol regulatory element binding proteins,SREBPs)已被确立为脂质合成的转录因子,尤其是对胆固醇和脂肪酸的合成,有3 种已知的SREBP同种型被命名为SREBP-1a、SREBP-1c和SREBP-2。乙酰CoA羧化酶(acetyl coA carboxylase,ACC)、脂肪酸合成酶(fatty acid synthase,FAS)等脂肪生成基因的表达可以通过关键转录因子SREBP-1c调节[46]。体外研究表明,ALA处理可以显著抑制SREBP-2、SREBP-1a、SREBP-1c和FAS的mRNA表达,下调参与TC和TG生物合成途径和脂质转运的8 种脂质代谢相关基因(SC5DTM7SF2CYP51HMGCS1SQLEACSL3ABCA1ACSS2)的表达水平,表明ALA可能通过抑制转录因子SREBPs的表达来抑制胆固醇和脂肪酸生物合成途径[47]

胆汁酸是由肝脏中的胆固醇合成的内源性类固醇分子,除了促进脂溶性营养素的吸收外,还调节许多代谢过程,包括葡萄糖、脂质和能量稳态,胆汁酸的这种调节功能主要由胆汁酸激活的核受体法尼醇X受体和G蛋白偶联胆汁酸受体1介导。胆汁酸在肝脏中通过两种途径形成,分别由限速酶胆固醇7α-羟化酶(cholesterol 7α-hydroxylase,CYP7A1)和甾醇-27-羟化酶(sterol 27-hydroxylase,CYP27A1)引发[48]。研究表明饮食中添加亚麻籽粉可以增加胆汁酸的排泄[49]且可溶性亚麻籽胶与胆汁酸结合的能力比亚麻籽粉更强[50],Lucas等[51]在接受卵巢切除术的仓鼠中发现,补充全亚麻籽粉(质量分数15%)90 d,可阻止卵巢切除术引起的血清TC的浓度增加;同时观察到肝7α-羟化酶的蛋白水平增加了一倍以上。研究结果表明,增加胆汁酸合成是亚麻籽的主要降胆固醇机制之一。

3.2.2 促进脂肪代谢相关基因的表达

过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferators-activated receptors,PPARs)是核激素受体家族中的配体激活受体,能够增强线粒体脂肪酸β氧化,降低脂质合成,包括PPARα、PPARβ/δ和PPARγ 3 种亚型。PPARα与配体结合激活后会增加线粒体和过氧化物酶体中肉毒碱棕榈酰转移酶1A(carnitine palmitoyltransferase 1A,CPT1A)和酰基辅酶A氧化酶1(acyl coenzyme a oxidase 1,ACOX1)mRNA和蛋白表达。FO可显著改善TG分解代谢相关基因(PPARα、CPT1A、ACOX1)和脂肪合成相关基因(SREBP-1c、ACC)的表达水平从而降低血脂水平[52]

AMPK被称为“能量调节器”,在脂肪酸代谢方面起到重要调节作用。亚麻籽胶干预可上调脂联素的蛋白表达水平并活化AMPK,通过增加CPT-1的表达来增强脂肪酸氧化并通过上调脂肪甘油三酯脂肪酶(adipose triacylglyceride lipase,ATGL)引起TG水解增强。此外,升高的AMPK还降低了SREBP-1的水平及FAS的表达以抑制脂肪生成[53]

3.2.3 抗炎、抗氧化作用

长期高脂饮食可导致脂质蓄积,氧化应激增强,激活NF-κB,引起多种促炎细胞因子的过度表达。有研究表明,FO和SDG均可通过增加还原型谷胱甘肽、过氧化氢酶、SOD和GPx活性,提高MS模型鼠的抗氧化能力并改善其血脂代谢水平。对氧化损伤情况分析发现,亚麻籽的抗氧化作用主要是由于其高SDG的含量[27]。在补充完整亚麻籽粉的干预研究中观察到肝脏、心脏和主动脉中SOD活性显著增强,血浆促炎细胞因子IL-1β和IL-6表达水平显著下降,表明亚麻籽有助于降低高胆固醇血症患者的血脂水平,改善氧化应激和炎症[54]

3.2.4 调节肠道菌群

肠道菌群主要由革兰氏阳性厚壁菌门和放线菌门与革兰氏阴性拟杆菌门组成[55]。厚壁菌门与拟杆菌门的比例升高将加剧宿主对能量的吸收,抑制禁食诱导脂肪细胞因子的产生,从而进一步增加脂肪组织中TG的储存并降低饱腹激素的释放[56]。亚麻籽胶可通过降低厚壁菌门菌(如氏菌、乳酸杆菌和瘤胃球菌等)和(或)厚壁菌门菌/拟杆菌门菌的相对丰度,显著降低肥胖小鼠体质量,体脂率和TG水平[36]。此外,由肠道微生物群发酵膳食纤维产生的短链脂肪酸可以通过激活GPR41从而影响脂肪生成。亚麻籽纤维可以增加乳酸菌属、阿克曼氏菌属和双歧杆菌等潜在有益菌的丰度和盲肠中短链脂肪酸总量,给机体提供能量的同时调节GPR41的表达[57]

4 结 语

亚麻籽是一种潜在的功能性食品,它的各种健康益处和营养价值主要归功于其丰富的生物活性成分。近年来,越来越多的研究证明了其潜在的降糖降脂功效。亚麻籽参与糖脂代谢的功能成分主要包括ALA、木酚素和亚麻籽胶等,主要通过调节糖脂代谢过程中关键酶的活性和基因表达、调节肠道菌群紊乱以及抗炎抗氧化等机制来实现的。

亚麻籽因其独特的营养成分一直是营养学家和医学研究人员关注的焦点,但目前亚麻籽的相关研究仍还存在以下问题:尽管大量临床实验和动物实验肯定了亚麻籽调节糖脂代谢的能力,但多集中在ALA和SDG,对亚麻籽粉或亚麻籽胶的相关研究相对较少且由于亚麻籽剂量,给药方法以及研究对象(2型糖尿病、前驱糖尿病、妊娠糖尿病、高脂血症等),疾病状态等的差异,研究之间结论缺乏一致性[58-59];调控糖脂代谢的具体机制研究并不是很清楚,很多工作只停留现象的观察;此外,亚麻籽的补充对高胆固醇血症儿童[60]以及哺乳期妇女后代[61-62]的有效性及安全性也亟待探讨。

我国是亚麻籽主产国之一,其高效利用可以带来可观的经济效益和社会效益。针对以上问题,今后应进一步加强对亚麻籽功能成分提取和分离纯化技术的研究,不断优化生产工艺;需要进行更多的体内研究,以确定亚麻籽成分与糖脂代谢的关系并进一步探讨其剂量效应关系以及生物利用度;明确其调节糖脂代谢的分子机制并确定其发挥体内效应的关键结构基团,为相关慢性病的防治提供新靶点和新思路;评价其对包括孕妇和哺乳期妇女在内的特殊人群的应用潜力及安全性;开发更具稳定性、吸引力和实用性的亚麻籽功能产品,提高受众依从性,充分发挥其有益作用。

参考文献:

[1] 诸骏仁, 高润霖, 赵水平, 等. 中国成人血脂异常防治指南(2016年修订版)[J]. 中国循环杂志, 2016, 31(10): 937-953. DOI:10.3969/j.issn.1000-3614.2016.10.001.

[2] 中华医学会糖尿病学分会. 中国2型糖尿病防治指南(2017年版)[J]. 中国实用内科杂志, 2018, 38(4): 292-344. DOI:10.19538/j.nk2018040108.

[3] 郭姣, 肖雪, 荣向路, 等. 糖脂代谢病与精准医学[J]. 世界科学技术:中医药现代化, 2017, 19(1): 50-54. DOI:10.11842/wst.2017.01.007.

[4] 王恒生, 刁治民, 陈克龙, 等. 胡麻经济价值、开发应用前景及在青海种植现状[J]. 安徽农业科学, 2014, 42(7): 2093-2096.DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2014.07.070.

[5] RUBILAR M, GUTIERREZ C, VERDUGO M, et al. Flaxseed as a source of functional ingredients[J]. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 2010, 10(3): 373-377. DOI:10.4067/S0718-95162010000100010.

[6] KAUR P, WAGHMARE R, KUMAR V, et al. Recent advances in utilization of flaxseed as potential source for value addition[J]. OCLOilseeds and Fats Crops and Lipids, 2018, 25(3): A304. DOI:10.1051/ocl/2018018.

[7] 禹晓, 黄沙沙, 程晨, 等. 不同品种亚麻籽组成及抗氧化特性分析[J]. 中国油料作物学报, 2018, 40(6): 879-888. DOI:10.7505/j.issn.1007-9084.2018.06.019.

[8] GOK M, ULUSU N N, TARHAN N, et al. Flaxseed protects against diabetes-induced glucotoxicity by modulating pentose phosphate pathway and glutathione-dependent enzyme activities in rats[J].Journal of Dietary Supplements, 2016, 13(3): 339-351. DOI:10.3109/1 9390211.2015.1036188.

[9] 鲜瑶, 张雷, 廖侠, 等. 亚麻籽粉调节妊娠期糖尿病患者血糖血脂的临床研究[J]. 中国妇幼健康研究, 2018, 29(6): 721-726.DOI:10.3969/j.issn.1673-5293.2018.06.011.

[10] YARI Z, RAHIMLOU M, POUSTCHI H, et al. Flaxseed supplementation in metabolic syndrome management: a pilot randomized, open-labeled, controlled study[J]. Phytotherapy Research,2016, 30(8): 1339-1344. DOI:10.1002/ptr.5635.

[11] NAIK H S, SRILATHA C, SUJATHA K, et al. Supplementation of whole grain flaxseeds (Linum usitatissimum) along with high cholesterol diet and its effect on hyperlipidemia and initiated atherosclerosis in Wistar albino male rats[J]. Veterinary World, 2018,11(10): 1433-1439. DOI:10.14202/vetworld.2018.1433-1439.

[12] TORKAN M, ENTEZARI M H, SIAVASH M. Effect of flaxseed on blood lipid level in hyperlipidemic patients[J]. Reviews on Recent Clinical Trials, 2015, 10(1): 61-67. DOI:10.2174/1574887110666150121154334.

[13] SAXENA S, KATARE C. Evaluation of flaxseed formulation as a potential therapeutic agent in mitigation of dyslipidemia[J]. Biomedical Journal, 2014, 37(6): 386-390. DOI:10.4103/2319-4170.126447.

[14] OPYD P M, JURGONSKI A, JUSKIEWICZ J, et al. Comparative effects of native and defatted flaxseeds on intestinal enzyme activity and lipid metabolism in rats fed a high-fat diet containing cholic acid[J]. Nutrients, 2018, 10(9): 1181. DOI:10.3390/nu10091181.

[15] 李雅珊, 孙华. 亚麻成分提取方法及功效研究综述[J]. 天津科技,2018, 45(4): 53-56; 61. DOI:10.14099/j.cnki.tjkj.2018.04.018.

[16] SIMS R P A, MCGREGOR W G, PLESSERS A G, et al. Lipid changes in maturing oil-bearing plants. II. Changes in fatty acid composition of flax and safflower seed oils[J]. Journal of the American Oil Chemists Society, 1961, 38(6): 276-279. DOI:10.1007/BF02638424.

[17] AUSTRIA J A, RICHARD M N, CHAHINE M N, et al. Bioavailability of alpha-linolenic acid in subjects after ingestion of three different forms of flaxseed[J]. Journal of the American College of Nutrition, 2008, 27(2):214-221. DOI:10.1080/07315724.2008.10719693.

[18] YU Xiao, DENG Qianchun, TANG Yuhan, et al. Flaxseed oil attenuates hepatic steatosis and insulin resistance in mice by rescuing the adaption to ER stress[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2018, 66(41): 10729-10740. DOI:10.1021/acs.jafc.8b03906.

[19] 萧闵. 亚麻籽油对脂代谢紊乱大鼠血脂及瘦素的影响[J].中国中医药科技, 2013, 20(2): 153-154. DOI:10.3969/j.issn.1005-7072.2013.02.035.

[20] SOLEIMANI A, TAGHIZADEH M, BAHMANI F, et al. Metabolic response to omega-3 fatty acid supplementation in patients with diabetic nephropathy: a randomized, double-blind, placebo-controlled trial[J]. Clinical Nutrition, 2015, 36(1): 79-84. DOI:10.1016/j.clnu.2015.11.003.

[21] AVELINO A P A, OLIVEIRA G M M, FERREIRA C C D, et al.Additive effect of linseed oil supplementation on the lipid profiles of older adults[J]. Clinical Interventions in Aging, 2015, 10: 1679-1685.DOI:10.2147/CIA.S75538.

[22] 毛艺, 赵鹏飞, 韩君英, 等. 两种化学结构的亚麻酸降低血脂的动物实验研究[J]. 山西医药杂志, 2018, 47(18): 2148-2150. DOI:10.3969/j.issn.0253-9926.2018.18.007.

[23] KAJLA P, SHARMA A, SOOD D R. Flaxseed: a potential functional food source[J]. Journal of Food Science and Technology, 2015, 52(4):1857-1871. DOI:10.1007/s13197-014-1293-y.

[24] GOYAL A, SHAMA V, UPADHYAY N, et al. Flax and flaxseed oil: an ancient medicine and modern functional food[J]. Journal of Food Science and Technology-Mysore, 2014, 51(9):1633-1653.DOI:10.1007/s13197-013-1247-9.

[25] CLAVEL T, HENDERSON G, ENGST W J, et al. Phylogeny of human intestinal bacteria that activate the dietary lignan secoisolariciresinol diglucoside[J]. Fems Microbiology Ecology, 2006,55(3): 471-478. DOI:10.1111/j.1574-9641.2005.00057.x.

[26] PETERSON J, DWYER J, ADLERCREUTZ H, et al. Dietary lignans:physiology and potential for cardiovascular disease risk reduction[J].Nutrition Reviews, 2010, 68(10): 571-603. DOI:10.1111/j.1753-4887.2010.00319.x.

[27] PILAR B, GULLICH A, OLIVEIRA P, et al. Protective role of flaxseed oil and flaxseed lignan secoisolariciresinol diglucoside against oxidative stress in rats with metabolic syndrome[J]. Journal of Food Science, 2017, 82(12): 3029-3036. DOI:10.1111/1750-3841.13964.

[28] PRASAD K. Antioxidant activity of secoisolariciresinol diglucosidederived metabolites, secoisolariciresinol, enterodiol, and enterolactone[J]. International Journal of Angiology, 2000, 9(4): 220-225. DOI:10.1007/BF01623898.

[29] WANG Y, FOFANA B, ROY M, et al. Flaxseed lignan secoisolariciresinol diglucoside improves insulin sensitivity through upregulation of GLUT4 expression in diet-induced obese mice[J]. Journal of Functional Foods, 2015, 18: 1-9. DOI:10.1016/j.jff.2015.06.053.

[30] ZANWAR A A, HEGDE M V, ROJATKAR S R, et al. Isolation,characterization and antihyperlipidemic activity of secoisolariciresinol diglucoside in poloxamer-407-induced experimental hyperlipidemia[J].Pharmaceutical Biology, 2014, 52(9): 1094-1103. DOI:10.3109/13880 209.2013.877492.

[31] ZANWAR A A, HEGDE M V, ROJATKAR S R, et al.Antihyperlipidemic activity of concomitant administration of methanolic fraction of flax lignan concentrate and omega-3-fatty acid in poloxamer-407 induced experimental hyperlipidemia[J]. Industrial Crops and Products, 2014, 52: 656-663. DOI:10.1016/j.indcrop.2013.11.041.

[32] SUN Qi, WEDICK N M, PAN An, et al. Gut microbiota metabolites of dietary lignans and risk of type 2 diabetes: a prospective investigation in two cohorts of U.S women[J]. Diabetes Care, 2014, 37(5): 1287-1295. DOI:10.2337/dc133-2513.

[33] BARRE D E, MIZIER-BARRE K A, STELMACH E, et al. Flaxseed lignan complex administration in older human type 2 diabetics manages central obesity and prothrombosis-an invitation to further investigation into polypharmacy reduction[J]. Journal of Nutrition and Metabolism, 2012, 2012: 585170. DOI:10.1155/2012/585170.

[34] MARTINCHIK A N, BATURIN A K, ZUBTSOV V V, et al.Nutritional value and functional properties of flaxseed[J]. Voprosy Pitaniia, 2012, 81(3): 4-10.

[35] THAKUR G, MITRA A, PAL K, et al. Effect of flaxseed gum on reduction of blood glucose and cholesterol in type 2 diabetic patients[J]. International Journal of Food Sciences and Nutrition, 2009,60: 126-136. DOI:10.1080/09637480903022735.

[36] LUO Jianming, LI Yuetong, MAI Yunshi, et al. Flaxseed gum reduces body weight by regulating gut microbiota[J]. Journal of Functional Foods, 2018, 47: 136-142. DOI:10.1016/j.jff.2018.05.042.

[37] CHRISTOPHE H, SULLIVAN R, ROLAND M, et al. Flaxseed(Linum usitatissiumum L.) extract as well as (+)-secoisolariciresinol diglucoside and its mammalian derivatives are potent inhibitors of α-amylase activity[J]. Bioorganic and Medicinal Chemistry Letters,2013, 23(10): 3007-3012. DOI:10.1016/j.bmcl.2013.03.029.

[38] PRADA-OLIVEIRA J A, CAMACHO-RAMIREZ A, SALASALVAREZ J, et al. GLP-1 mediated improvement of the glucose tolerance in the T2DM GK rat model after massive jejunal resection[J].Annals of Anatomy, 2019, 223: 1-7. DOI:10.1016/j.aanat.2019.01.007.

[39] TIAN L, JIN T. The incretin hormone GLP-1 and mechanisms underlying its secretion[J]. Journal of Diabetes, 2016, 8(6): 753-765.DOI:10.1111/1753-0407.12439.

[40] 谢华, 徐丹凤, 陈艳秋, 等. 亚麻籽油对高脂诱导肥胖小鼠血糖和胰升血糖素样肽-1分泌影响的研究[J]. 中国糖尿病杂志, 2015, 23(4):356-359. DOI:10.3969/j.issn.1006-6187.2015.03.019.

[41] 徐丹凤. 长链脂肪酸经GPR120调节GLP-1分泌机制及亚麻籽油对小鼠糖脂代谢的影响[D]. 上海: 复旦大学, 2013: 1-83.

[42] KALUPAHANA N S, CLAYCOMBE K J, MOUSTAID-MOUSSA N. (n-3) Fatty acids alleviate adipose tissue inflammation and insulin resistance: mechanistic insights[J]. Advances in Nutrition, 2011, 2(4):304-316. DOI:10.3945/an.111.000505.

[43] 郑钜圣. 膳食n-3脂肪酸与2型糖尿病及其它慢性病的关系及机理研究[D]. 杭州: 浙江大学, 2014: 1-193.

[44] SUN J, TANG Y H, YU X, et al. Flaxseed lignans alleviate high fat diet-induced hepatic steatosis and insulin resistance in mice: potential involvement of AMP-activated protein kinase[J]. Journal of Functional Foods, 2016, 24: 482-491. DOI:10.1016/j.jff.2016.04.032.

[45] JANGALE N M, DEVARSHI P P, DUBAL A A, et al. Dietary flaxseed oil and fish oil modulates expression of antioxidant and inflammatory genes with alleviation of protein glycation status and inflammation in liver of streptozotocin-nicotinamide induced diabetic rats[J]. Food Chemistry, 2013, 141(1): 187-195. DOI:10.1016/j.foodchem.2013.03.001.

[46] QIN S, YIN J, HUANG K. Free fatty acids increase intracellular lipid accumulation and oxidative stress by modulating PPAR α and SREBP-1c in L-02 cells[J]. Lipids, 2016, 51(7): 797-805. DOI:10.1007/s11745-016-4160-y.

[47] FUKUMITSU S, VILLAREAL M O, ONAGA S, et al. alpha-Linolenic acid suppresses cholesterol and triacylglycerol biosynthesis pathway by suppressing SREBP-2, SREBP-1a and-1c expression[J].Cytotechnology, 2013, 65(6): 899-907. DOI:10.1007/s10616-012-9510-x.

[48] MOLINARO A, WAHLSTR M A, MARSCHALL H U. Role of bile acids in metabolic control[J]. Trends in Endocrinology and Metabolism, 2018, 29(1): 31-41. DOI:10.1016/j.tem.2017.11.002.

[49] NDOU S P, KIARIE E, AMES N, et al. Flaxseed meal and oat hulls supplementation: impact on dietary fiber digestibility, and flows of fatty acids and bile acids in growing pigs[J]. Journal of Animal Science, 2019, 97(1): 291-301. DOI:10.1093/jas/sky398.

[50] FODJE A M, CHANG P R, LETERME P. In vitro bile acid binding and short-chain fatty acid profile of flax fiber and ethanol coproducts[J]. Journal of Medicinal Food, 2009, 12(5): 1065-1073.DOI:10.1089/jmf.2008.0242.

[51] LUCAS E A, MAHAJAN S S, SOUNG D Y, et al. Flaxseed but not flaxseed oil prevented the rise in serum cholesterol due to ovariectomy in the golden Syrian hamsters[J]. Journal of Medicinal Food, 2011,14(3): 261-267. DOI:10.1089/jmf.2009.0192.

[52] HAN H, QIU F B, ZHAO H F, et al. Dietary flaxseed oil prevents western-type diet-induced nonalcoholic fatty liver disease in apolipoprotein-E knockout mice[J]. Oxidative Medicine and Cellular Longevity, 2017, 2017: 3256241. DOI:10.1155/2017/3256241.

[53] LUO J, QI J, WANG W, et al. Antiobesity effect of flaxseed polysaccharide via inducing satiety due to leptin resistance removal and promoting lipid metabolism through the AMP-activated protein kinase (AMPK) signaling pathway[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2019, 67(25): 7040-7049. DOI:10.1021/acs.jafc.9b02434.

[54] DALI S, KROUF D, MELLOUK Z, et al. Beneficial effects of Linum usitatissimum L. on dyslipidemia, oxidative stress and inflammatory cytokines in hypercholesterolemic rats[J]. Nutrition and Food Science,2019, 499(40): 777-790. DOI:10.1108/NFS-10-2018-0269.

[55] BULL M J, PLUMMER N T. Part 1: the human gut microbiome in health and disease[J]. Integrative Medicine, 2014, 13(6): 17-22.

[56] CROVESY L, OSTROWSKI M, DMTP F, et al. Effect of lactobacillus on body weight and body fat in overweight subjects: a systematic review of randomized controlled clinical trials[J]. International Journal of Obesity, 2017, 41(11): 1607-1614. DOI:10.1038/ijo.2017.161.

[57] ARORA T, RUDENKO O, EGEROD K L, et al. Microbial fermentation of flaxseed fibers modulates the transcriptome of GPR41-expressing enteroendocrine cells and protects mice against dietinduced obesity[J]. American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism, 2019, 316(3): E453-E463. DOI:10.1152/ajpendo.00391.2018.

[58] JAVIDI A, MOZAFFARI-KHOSRAVI H, NADJARZADEH A, et al.The effect of flaxseed powder on insulin resistance indices and blood pressure in prediabetic individuals: a randomized controlled clinical trial[J]. Journal of Research in Medical Sciences, 2016, 21(5): 70.DOI:10.4103/1735-1995.189660.

[59] MACHADO A M, DE PAULA H, CARDOSO L D, et al. Effects of brown and golden flaxseed on the lipid profile, glycemia, inflammatory biomarkers, blood pressure and body composition in overweight adolescents[J]. Nutrition, 2015, 31(1): 90-96. DOI:10.1016/j.nut.2014.05.002.

[60] WONG H, CHAHAL N, MANLHIOT C, et al. Flaxseed in pediatric hyperlipidemia a placebo-controlled, blinded, randomized clinical trial of dietary flaxseed supplementation for children and adolescents with hypercholesterolemia[J]. JAMA Pediatrics, 2013, 167(8): 708-713.DOI:10.1001/jamapediatrics.2013.1442.

[61] GUARDA D S, DE MOURA E G, CARVALHO J C, et al. Maternal flaxseed oil intake during lactation changes body fat, inflammatory markers and glucose homeostasis in the adult progeny: role of gender dimorphism[J]. Journal of Nutritional Biochemistry, 2016, 35: 74-80.DOI:10.1016/j.jnutbio.2016.05.011.

[62] VICENTE G C, CORREIA-SANTOS A M, SUZUKI A, et al.Maternal exposure to diets containing flaxseed flour or flaxseed oil during pregnancy and lactation protects the aortic remodeling in adult male offspring of diabetic rat dams[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2015, 95(14): 2973-2980. DOI:10.1002/jsfa.7041.

Recent Progress in the Regulation of Glycolipid Metabolism by Flaxseeds

SHI Xiangling, SUN Guiju*
(Key Laboratory of Environmental Medicine Engineering, Ministry of Education, Department of Nutrition and Food Hygiene,School of Public Health, Southeast University, Nanjing 210009, China)

Abstract: Flax, a crop of great economic importance, is widely utilized as the most abundant source of alpha-linolenic acid and lignans. Many studies have reported that flaxseeds have many functions such as lowering blood lipid and blood glucose and improving insulin resistance and therefore have been of great interest to researchers. In this paper, the biological effects of flaxseeds on glucose and lipid metabolism are reviewed and the possible molecular mechanisms are analyzed so as to provide a reliable basis for applying flaxseeds in the prevention and treatment of chronic diseases such as obesity,hyperlipidemia and diabetes mellitus.

Keywords: flaxseed; glycolipid metabolism; molecular mechanism

收稿日期:2019-04-23

基金项目:国家自然科学基金面上项目(81872618)

第一作者简介:史湘铃(1994—)(ORCID: 0000-0002-3168-1115),女,硕士,研究方向为营养与健康。E-mail: SXL1573@126.com

*通信作者简介:孙桂菊(1963—)(ORCID: 0000-0001-5969-2185),女,教授,博士,研究方向为营养与慢性病、食品安全与食品功效、营养与肿瘤。E-mail: gjsun@seu.edu.cn

DOI:10.7506/spkx1002-6630-20190423-309

中图分类号:R151

文献标志码:A

文章编号:1002-6630(2020)13-0242-07

引文格式:

史湘铃, 孙桂菊. 亚麻籽调节糖脂代谢作用的研究进展[J]. 食品科学, 2020, 41(13): 242-248. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20190423-309. http://www.spkx.net.cn

SHI Xiangling, SUN Guiju. Recent progress in the regulation of glycolipid metabolism by flaxseeds[J]. Food Science, 2020,41(13): 242-248. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20190423-309. http://www.spkx.net.cn