摘要
目的： 海藻酸钠是含量最丰富的海洋多糖之一，也被认为是可溶性膳食纤维，其分子量大小可影响其生物活性。本研究通过高脂饮食诱导建立高血糖小鼠模型，分别补充低分子量海藻酸钠（L-SA）和高分子量海藻酸钠（H-SA），探究高、低分子量海藻酸钠对高血糖的改善效果，及其与血清中差异代谢物及盲肠肠道菌群组成的关联。 方法： 将40只C57BL/6雄性小鼠适应性喂养一周后，随机分为正常对照组（CON，n=10）、模型组（HFD，n=10）、L-SA组（n=10）和H-SA组（n=10）。CON组饲喂AIN-93M饲料；HFD组饲喂基于D12492配方（脂肪提供60%的热量）的高脂饲料；L-SA组和H-SA组分别喂食高脂饲料和7%的L-SA和H-SA。第11周末进行口服葡萄糖耐量试验。喂养12周，禁食12小时后处死小鼠，采集血液并收集肝脏、胰腺、脂肪、结肠和盲肠组织，血液在4℃离心机中3500r/min.离心15min获得血清。将动物组织称重，迅速冷冻在液氮中，并保存在–80℃冰箱中以供进一步分析。 采用凝胶渗透色谱法测定海藻酸钠的分子量，应用1HNMR和傅立叶变换红外光谱测定海藻酸钠的单体组成和特征基团，使用血糖仪检测空腹血糖。购置化学试剂盒检测血清总胆固醇（TC）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C），肝脏TC和肝脏TG；采用ELISA试剂盒检测血清胰岛素，计算稳态模型HOMA-IR、HOMA-β、HOMA-IS、胰岛素敏感性指数和动脉粥样硬化指数。采用液质联用检测血清代谢物，比较四组血清差异代谢物；采用16SrRNA检测盲肠内容物中肠道菌群的组成。 结果： 结构表征的结果显示，H-SA和L-SA的重均分子量分别为3350kDa和131kDa。H-SA和L-SA的嵌段组成相似，均发现C=O键、C-OH键、C-O和C-C键等特征基团。与CON组相比，HFD组小鼠的空腹血糖和HOMA-IR水平显著升高43.55%和46.05%（P均＜0.01），而HOMA-β、HOMA-IS水平及胰岛素敏感性指数分别显著降低61.11%（P＜0.01）、27.59%（P＜0.05）和27.57%（P＜0.05）。同时，与CON组相比，HFD组小鼠血清TC和动脉粥样硬化指数分别升高21.83%（P＜0.05）和91.37%（P＜0.01）。此外，与CON组相比，HFD组小鼠体重增加的幅度显著升高，附睾、肾周和皮下脂肪重量显著升高（P均＜0.01）。组织病理学结果显示，HFD组小鼠肝脏脂滴面积显著高于CON组。 与HFD组相比，H-SA组空腹血糖和HOMA-IR显著降低43.07%和48.96%（P均＜0.01），L-SA组HOMA-IR显著降低21.19%（P＜0.05），但对空腹血糖无显著降低作用（P＞0.05）。与HFD组相比，H-SA组小鼠血清TC、LDL-C水平和动脉粥样硬化指数均显著降低（P均＜0.01），而L-SA组未见显著变化。H-SA和L-SA均能显著降低高脂饮食引起的体重增加，显著减少附睾、肾周和皮下脂肪重量，但H-SA的效果更为显著。此外，H-SA显著降低高脂饮食引起的肝脏脂肪沉积。血清代谢物的分析结果显示，与L-SA相比，H-SA更显著地增加有利于改善高血糖的脂质分子、维生素D和维生素E衍生物以及几种支链氨基酸相关的血清代谢物，且这些血清差异代谢物与小鼠的空腹血糖、HOMA-IR和HOMA-β等参数显著相关。盲肠肠道菌组成分析结果显示，与L-SA相比，H-SA更显著改变高脂喂养小鼠肠道菌群的组成，增加有益菌群拟杆菌门、疣微菌门和Allobaculum菌属等的相对丰度，抑制有害菌群厚壁菌门、变形菌门和Desulfovibrio菌属等的相对丰度以及降低厚壁菌门/拟杆菌门的比值，且这些肠道菌群的变化与小鼠的空腹血糖、HOMA-IR和HOMA-β等参数显著相关。 结论： 高、低分子量海藻酸钠对高脂饮食诱导的高血糖均具有一定的改善作用，但与低分子量海藻酸钠相比，高分子量海藻酸钠干预在减轻高血糖方面显示出了更好的效果。高分子量海藻酸钠和低分子量海藻酸钠改善高血糖的不同作用可能与其差异调节血清代谢物和肠道菌群组成有关。这些发现可为海藻酸钠作为膳食纤维应用及相关功能性食品的开发提供参考。
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