全 文 :书苜蓿皂苷对犛犇大鼠胆固醇代谢的
影响及其分子机理的初步探讨
袁德地,史莹华,王成章,郭瑞,王洁
(河南农业大学牧医工程学院,河南 郑州450002)
摘要:研究了苜蓿皂苷对SD大鼠胆固醇代谢的影响,并初步探讨其分子机理。取雄性健康SD大鼠32只,随机分
为4组,分别为:正常对照组、苜蓿皂苷组、高脂模型组和高脂皂苷组,每组8只。前4周为高脂模型建立期,后4周
为灌胃期,正常对照组和苜蓿皂苷组饲喂基础饲粮,其余2组饲喂高脂饲粮,苜蓿皂苷组和高脂皂苷组从第5周开
始灌胃240mg/kg苜蓿皂苷,灌胃4周。测定试验大鼠体重、肝脏系数、血脂水平、粪便和肝脏中的胆固醇、胆汁酸
含量,并用实时荧光定量PCR技术检测大鼠肝脏胆固醇7α羟化酶(CYP7a1)和三磷酸腺苷结合盒转运体G5/三磷
酸腺苷结合盒转运体G8(ABCG5/ABCG8)mRNA的表达量。结果表明,1)苜蓿皂苷显著降低高脂大鼠体重、肝脏
系数;降低血清中总胆固醇含量,加速胆固醇向肝脏的聚集;增加粪便中胆固醇和胆汁酸的排出;2)显著增加正常
血脂水平大鼠粪便中胆固醇的含量,但对其体重、肝脏系数等影响不大;3)添加苜蓿皂苷后正常和高脂水平SD大
鼠肝脏CYP7a1和ABCG5/ABCG8mRNA的表达量均成倍增加。提示苜蓿皂苷能够调节SD大鼠体内胆固醇的
分布,具有良好的降血脂效应,其效应可能与增加CYP7a1和ABCG5/ABCG8mRNA表达量,加速体内胆固醇、胆
汁酸排泄有关。
关键词:苜蓿皂苷;胆固醇代谢;分子机理;胆固醇7α羟化酶;三磷酸腺苷结合盒转运体G5/三磷酸腺苷结合盒转
运体G8
中图分类号:S816;S551+.7;S443 文献标识码:A 文章编号:10045759(2013)05029408
犇犗犐:10.11686/cyxb20130535
近年来,随着人们生活水平的提高,心血管疾病已成为危害人类健康的头号杀手[1]。畜禽肉蛋中较高含量
的胆固醇是人类各种心脑血管疾病的主要诱因之一[2],美国 LRCP研究结果表明,通过调节膳食中胆固醇水平
的方法,降低血浆胆固醇含量1%可以减少冠心病发病率2%,因此如何降低畜禽产品中胆固醇的含量已成为营
养学家关注的焦点。而传统降脂药物的副作用和局限性,使得从绿色植物中寻求降脂药物具有重要意义。
苜蓿(犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪,alfalfa)是一种优良的多年生豆科牧草,素有“牧草之王”的美称[3,4],在畜牧业上应
用广泛[5],随着对苜蓿研究的深入,苜蓿所含有的多种活性物质越来越受到研究者的重视[6],苜蓿皂苷(alfalfa
saponins)是苜蓿众多活性物质中的一种,大量研究表明苜蓿皂苷能够显著降低人和动物体内胆固醇,具有良好
的抗动脉粥样硬化效应,使其成为降低胆固醇药物和绿色饲料添加剂的理想原料。Mlgaard等[7]研究显示正常
血脂水平的人每天食用60~80g苜蓿种子后血液中胆固醇含量显著减少,主要成分为苜蓿皂苷的保健产品
“CholestaidTM”在食物胆固醇进入肝脏之前即可在胃肠道中与之结合,从而加速外源性胆固醇的排泄降低人体
内胆固醇的含量[8]。研究表明猪日粮中添加苜蓿皂苷可显著降低血清和肝脏胆固醇的含量,并一定程度上降低
肌肉中胆固醇含量[9,10]。有些研究表明苜蓿皂苷显著降低产蛋鸡鸡蛋中胆固醇含量[1113]。但目前苜蓿皂苷降低
胆固醇的研究主要集中在应用方面,对其降脂机理方面的研究较少,而分子方面的研究更是鲜见报道。本试验研
究了苜蓿皂苷对正常血脂水平、高脂水平大鼠胆固醇代谢的影响,并对其分子机理做了初步的探讨。
294-301
2013年10月
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA
第22卷 第5期
Vol.22,No.5
收稿日期:20121228;改回日期:20130305
基金项目:国家科技支撑计划项目(2011BAD17B04)和现代农业产业技术体系项目(CARS35)资助。
作者简介:袁德地(1987),男,河南信阳人,在读硕士。Email:waiting2006@yeah.net
通讯作者。Email:annysyh@126.com
1 材料与方法
1.1 试验动物、饲粮
雄性健康无特定病原菌(SPF)SD大鼠32只,体重(191.41±16.01)g,购自河南省实验动物中心。基础饲粮
由河南省实验动物中心提供,符合GB130782001和GB14924.22001饲料卫生标准;胆固醇、猪胆盐和蛋黄粉由
安徽天启化工科技有限公司提供;猪油和全脂奶粉购自郑州成果商贸有限公司;苜蓿皂苷由河北省沧州市宝恩生
物科技有限公司提供,总皂苷含量为51%。
1.2 主要试剂和仪器
TRIzol核酸提取试剂:宝生物(大连)有限公司;反转录PCR试剂盒:宝生物(大连)有限公司;realtimePCR
试剂盒:东洋纺(上海)生物科技有限公司。HITACHI7170A全自动生化分析仪:日立中国有限公司;荧光定量
PCR仪:艾本德中国有限公司;台式高速冷冻离心机:艾本德中国有限公司;DYY8C型电泳设备:北京市六一仪
器厂;电泳凝胶成像分析系统:英国Syngene公司;总胆固醇测定试剂盒:北京北化康泰临床试剂有限公司;总胆
汁酸测定试剂盒:南京建成生物工程研究所;酶标仪:MultiskanGO1.00.40;LDL测定试剂盒:广州达尔斯科生
物科技公司;HDL测定试剂盒:广州达尔斯科生物科技公司;甘油三酯检测试剂盒:宁波美康生物科技有限公司。
1.3 时间与地点
本试验在河南农业大学牧医工程学院试验动物房进行。时间从2011年8月-10月,其中预试期7d,正试
期56d。
1.4 高脂模型的建立及试验设计
预试期结束后,所有大鼠禁食过夜,称量体重,尾动脉采血,检测血清总胆固醇(TC)含量,并根据血清TC含
量和体重情况将雄性健康SD大鼠32只随机分为2组,每组16只,分别为:正常对照组、高脂模型组,各组之间
血清TC含量和体重无统计学差异(犘>0.05)。采用饲喂高脂饲粮的方法建立大鼠高脂模型。正常对照组饲喂
基础日粮,高脂模型组饲喂高脂饲料,2组大鼠均自由饮水。高脂饲粮组成:1.0%胆固醇、0.1%猪胆盐,10.0%
猪油,5.0%蛋黄粉,5.0%全脂奶粉,78.9%基础饲粮。建模时间为第1~4周。每周称量1次体重,第4周末尾
动脉采血。
建模期结束后根据血清TC含量和体重分别将正常对照组和高脂模型组随机分为2组,每组8只,分组情况
及具体实验设计如下,1)正常对照组:饲喂基础饲粮,每天09:00灌胃2mL蒸馏水;2)苜蓿皂苷组:饲喂基础日
粮,每天09:00灌胃240mg/kg苜蓿皂苷2mL;3)高脂对照组:饲喂高脂日粮,每天09:00灌胃2mL蒸馏水;4)
高脂皂苷组:饲喂高脂日粮,每天09:00灌胃240mg/kg苜蓿皂苷2mL。以上各组大鼠均自由饮水、采食,试验
周期为4周。
1.5 血液和组织样本的采集
收集大鼠最后3d的粪便,-20℃阴干,保存于-20℃冰箱待测。试验结束后,所有大鼠禁食过夜。按大鼠
每100g体重腹腔注射3.0%戊巴比妥钠溶液0.1mL进行麻醉,断尾采血,3000r/min离心10min,分离出血
清分装于Eppendorf管中,保存于-20℃冰箱待测。沿大鼠腹部中部剖开,取肝脏,吸干血迹后称重,将肝脏一分
为二,用锡箔纸包装好后一半置于-20℃冰箱待测,另一半迅速置于液氮中冷冻,并保存于-80℃冰箱待测。
1.6 体重和肝脏系数的测定
试验期间每周称量大鼠体重。试验结束时,称量各组大鼠的体重和肝脏重量,并计算肝脏系数。肝脏系数
(%)=100×肝脏重量/体重。
1.7 血清脂类相关指标的测定
采用全自动生化分析仪测定血清中TC、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HDLC)、低密度脂蛋白胆固
醇(LDLC)含量,具体操作参照试剂盒说明书。
1.8 肝脏、粪便中总胆固醇和总胆汁酸的测定
称取0.5g样品,按适当比例加入PBS(pH7.4),充分匀浆,2000~3000r/min离心20min,取上清待测,
总胆固醇的测定采用紫外分光光度计测量,总胆汁酸的测定采用酶标仪测量,具体操作详见试剂盒说明书。
592第22卷第5期 草业学报2013年
1.9 CYP7a1、ABCG5/ABCG8mRNA表达量的测定
取肝脏组织30~50mg,液氮速冻并研磨至细粉末状,用TRIzol核酸提取试剂提取总RNA,测定RNA样品
浓度及纯度,所有样品OD260/280在1.9~2.0之间,说明其纯度满足分子生物学实验的要求。将上述总RNA进行
反转录,反应采用10μL体系,反转录产物分装后于-20℃保存备用。
以GeneBank上大鼠CYP7A1、ABCG5/ABCG8DNA序列为模板,采用Primier5.0软件设计引物,上下游
引物跨越内含子,由华大基因合成。以甘油醛3磷酸脱氢酶(GAPDH)作为内参。具体引物序列见表1。
表1 实时荧光定量犘犆犚引物序列
犜犪犫犾犲1 犘狉犻犿犲狉狊犲狇狌犲狀犮犲狊犳狅狉狉犲犪犾狋犻犿犲犘犆犚
基因
Gene
登录号
AccessionNo.
引物序列
Primersequence(5′-3′)
产物大小
Productsize(bp)
甘油醛3磷酸脱氢酶 GAPDH NC_005103.3 上游Sense:ACATCAAGAAGGTGGTGAAGCAG 118
下游 Antisense:TCAAAGGTGGAAGAATGGGAGTT
胆固醇7α羟化酶CYP7a1 NC_005104.3 上游Sense:TCCATCTTGAGGACGGTTC 152
下游 Antisense:AGGTGGTCTTTGCTTTCCC
三磷酸腺苷结合盒转运体G5ABCG5 NC_005105.2REGION:
8027647..806442
上游Sense:GATTTCCAGTGGCGAGCG 134
下游 Antisense:CGACCAAGAGGAGGACGAT
三磷酸腺苷结合盒转运G8ABCG8 NC_005105.2REGION:
8064631..8083271
上游Sense:ATGAACTGGAGGACGGACT 97
下游 Antisense:CCATAGATGATGACATAGGCAC
GAPDH:glyceraldehyde3phosphatedehydrogenase;CYP7a1:Cholesterol7alphahydroxylase;ABCG5:ATPbindingcassettesubfamilyG
member5;ABCG8:ATPbindingcassettesubfamilyGmember8.
CYP7A1、ABCG5/ABCG8mRNA表达分析采用RealTimePCR荧光染料法测定,配制20μL体系,具体
操作参照试剂盒说明书,每个样品3个技术重复。循环条件为:95℃预变性2min,95℃变性15s,60℃退火20s,
72℃延伸30s,40个循环。以内参基因GAPDH表达量为参比,目的基因相对表达量以2-△△Ct表示。
1.10 数据统计分析
试验数据采用SPSS13.0统计软件进行单因素方差分析(OnewayANOVA),Duncan氏法进行组间多重比
较,以犘<0.05表示差异显著,犘<0.01表示差异极显著,结果用“平均值±标准差”表示。
2 结果与分析
2.1 第4周末大鼠血清学指标变化情况
与正常对照组相比,高脂模型组TG水平极显著升高(表2),增加幅度为78%(犘<0.01),TC水平极显著升
高,增加幅度为26%(犘<0.01),LDL水平显著升高,但增加幅度不大(犘<0.05),而 HDL水平变化不明显(犘>
0.05)。
表2 建模末期大鼠血清脂质水平(狀=8)
犜犪犫犾犲2 犛犲狉狌犿犾犻狆犻犱犾犲狏犲犾犻狀狋犺犲犲狀犱狅犳狋犺犲犺狔狆犲狉犾犻狆犻犱犲犿犻犪犿狅犱犲犾犲狊狋犪犫犾犻狊犺犿犲狀狋 mmol/L
组别Group 甘油三酯TG 总胆固醇TC 高密度脂蛋白胆固醇 HDLC 低密度脂蛋白胆固醇LDLC
正常对照组Normalcontrolgroup 0.69±0.05A 1.23±0.06A 0.59±0.06a 0.33±0.01a
高脂模型组 Hyperlipidemiamodelgroup 1.23±0.05B 1.55±0.07B 0.57±0.04a 0.38±0.01b
注:同列不同小写字母表示差异显著(犘<0.05),不同大写字母表示差异极显著(犘<0.01)。下同。
Note:Valueswithinacolumnwiththedifferentsmallettersmeansignificantdifference(犘<0.05),withthedifferentcapitallettersmeanvery
significantdifference(犘<0.01).TG:Triglyceride;TC:Totalcholesterol;HDLC:Highdensitylipoproteincholesterol;LDLC:Lowdensitylipo
proteincholesterol.Thesamebelow.
692 ACTAPRATACULTURAESINICA(2013) Vol.22,No.5
2.2 苜蓿皂苷对大鼠体重和肝脏系数的影响
与正常对照组相比较(表3),苜蓿皂苷组大鼠末重有所下降但差异并不显著(犘>0.05),肝脏系数基本没有
变化;而高脂对照组大鼠体重和肝脏系数均极显著升高(犘<0.01)。与高脂对照组相比高脂皂苷组大鼠体重极
显著下降(犘<0.01),肝脏系数则显著下降(犘<0.05)。
表3 苜蓿皂苷对大鼠体重和肝脏系数的影响
犜犪犫犾犲3 犈犳犳犲犮狋狅犳犪犾犳犪犾犳犪狊犪狆狅狀犻狀狊狅狀犫狅犱狔狑犲犻犵犺狋犪狀犱犾犻狏犲狉犻狀犱犲狓狅犳狉犪狋狊
组别Group 初始重Initialweight(g) 末重Finalweight(g) 肝脏系数Liverwetweight(%)
正常对照组 Normalcontrolgroup 378.31±31.01a 456.20±15.12Aa 2.68±0.18Aa
苜蓿皂苷组 Alfalfasaponinsgroup 386.75±24.09a 446.10±23.77ABa 2.67±0.15Aa
高脂对照组 Hyperlipidemiamodelgroup 396.50±33.65b 483.40±26.64Bb 3.75±0.28Bb
高脂皂苷组 Hyperlipidemiasaponinsgroup 399.58±31.35b 467.28±29.39Aa 3.41±0.24Bc
2.3 苜蓿皂苷对大鼠血清指标的影响
与正常对照组比较(表4),苜蓿皂苷组大鼠TG、HDLC含量均有升高趋势、LDLC含量略有降低,但差异均
不显著(犘>0.05),TC水平则有一定程度的上升且差异显著(犘<0.05);高脂模型组大鼠TG、TC、LDLC水平
极显著升高(犘<0.01),HDLC水平差异不显著(犘<0.05)。与高脂对照组相比高脂皂苷组大鼠TG含量显著
下降,下降幅度17%(犘<0.05),TC含量显著下降,下降幅度为12.2%(犘<0.05),HDL含量变化不大(犘>
0.05),LDL含量极显著下降,下降幅度为22%(犘<0.01)。
表4 苜蓿皂苷对大鼠血清指标的影响(狀=8)
犜犪犫犾犲4 犈犳犳犲犮狋狅犳犪犾犳犪犾犳犪狊犪狆狅狀犻狀狊狅狀狊犲狉狌犿犾犻狆犻犱犾犲狏犲犾犻狀狉犪狋狊 mmol/L
组别Group 甘油三酯TG 总胆固醇TC 高密度脂蛋白胆固醇 HDLC 低密度脂蛋白胆固醇LDLC
正常对照组Normalcontrolgroup 0.56±0.15Aa 1.18±0.22Aa 0.60±0.09a 0.34±0.06Aa
苜蓿皂苷组Alfalfasaponinsgroup 0.73±0.09Aa 1.31±0.16Aab 0.70±0.06a 0.33±0.05Aa
高脂对照组 Hyperlipidemiamodelgroup 1.33±0.17Bb 1.64±0.19Bc 0.61±0.14a 0.41±0.15Bb
高脂皂苷组 Hyperlipidemiasaponinsgroup 1.10±0.26Bc 1.44±0.11ABb 0.69±0.09a 0.32±0.03Aa
2.4 苜蓿皂苷对大鼠肝脏、粪便中胆固醇含量的影响
和正常对照组比较苜蓿皂苷组粪便中胆固醇极显著升高(表5),升高幅度达到382%(犘<0.01),肝脏中胆
固醇略有升高但差异并不显著(犘>0.05);高脂对照组和高脂皂苷组粪便和肝脏中胆固醇均极显著升高,且升高
幅度很大(犘<0.01)。和高脂对照组比较高脂皂苷组粪便和肝脏中胆固醇均极显著升高,升高幅度分别为
47.5%和30.9%(犘<0.01)。
表5 苜蓿皂苷对大鼠肝脏、粪便中胆固醇含量的影响(狀=8)
犜犪犫犾犲5 犈犳犳犲犮狋狅犳犪犾犳犪犾犳犪狊犪狆狅狀犻狀狊狅狀狋狅狋犪犾犮犺狅犾犲狊狋犲狉狅犾犾犲狏犲犾犻狀犾犻狏犲狉犪狀犱犳犲犮犲狊狅犳狉犪狋狊 mmol/L
组别Group 粪便中胆固醇含量Cholesterollevelinfeces 肝脏中胆固醇含量Cholesterollevelinliver
正常对照组Normalcontrolgroup 0.39±0.05B 3.84±0.38A
苜蓿皂苷组Alfalfasaponinsgroup 1.88±0.26A 4.09±0.12A
高脂对照组 Hyperlipidemiamodelgroup 5.05±0.61C 18.43±1.09B
高脂皂苷组 Hyperlipidemiasaponinsgroup 7.45±0.84D 24.13±2.59C
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2.5 苜蓿皂苷对大鼠肝脏、粪便中胆汁酸含量的影响
和正常对照组相比苜蓿皂苷组肝脏和粪便中胆汁酸含量差异不大且不显著(犘>0.05)(表6);高脂对照和
高脂皂苷组粪便和肝脏中胆汁酸均极显著升高(犘<0.01)。和高脂对照组相比较高脂皂苷组大鼠粪便和肝脏中
胆汁酸均极显著升高(犘<0.01),升高幅度分别达到40.4%,13.8%。
表6 苜蓿皂苷对大鼠肝脏、粪便中胆汁酸含量的影响(狀=8)
犜犪犫犾犲6 犈犳犳犲犮狋狅犳犪犾犳犪犾犳犪狊犪狆狅狀犻狀狊狅狀狋狅狋犪犾犫犻犾犲犪犮犻犱狊犾犲狏犲犾犻狀犾犻狏犲狉犪狀犱犳犲犮犲狊狅犳狉犪狋狊 μmol/L
组别Group 粪便中总胆汁酸含量Bileacidslevelinfeces 肝脏中总胆汁酸含量Bileacidslevelinliver
正常对照Normalcontrolgroup 64.84±3.24A 82.42±11.63A
苜蓿皂苷Alfalfasaponinsgroup 65.52±6.36A 78.42±14.65A
高脂对照 Hyperlipidemiamodelgroup 95.74±4.06B 160.05±7.90B
高脂皂苷 Hyperlipidemiasaponinsgroup 134.42±8.40C 182.20±19.90C
2.6 苜蓿皂苷对肝脏CYP7a1,ABCG5/ABCG8mRNA表达量的影响
和正常对照组比较苜蓿皂苷组CYP7a1表达量提高了3.37倍,且差异显著(犘<0.05)(表7),ABCG5和
ABCG8表达量分别提高了6.77,7.26倍,且差异达到极显著水平(犘<0.01);高脂对照组和高脂皂苷组CYP7a1
表达量分别提高了5.44,8.08倍,差异达到极显著水平(犘<0.01),ABCG5表达量分别提高了2.32,4.37倍,差
异达到显著水平(犘<0.05),ABCG8表达量分别提高了2.57,3.40倍,差异显著(犘<0.05)。和高脂对照组相比
较,高脂皂苷组CYP7a1、ABCG5、ABCG8的表达量均有不同程度的提高,且差异显著(犘<0.05)。
表7 苜蓿皂苷对肝脏犆犢犘7犪1,犃犅犆犌5/犃犅犆犌8犿犚犖犃表达量的影响
犜犪犫犾犲7 犈犳犳犲犮狋狅犳犪犾犳犪犾犳犪狊犪狆狅狀犻狀狊狅狀犿犚犖犃犲狓狆狉犲狊狊犻狅狀狅犳犆犢犘7犃1犪狀犱犃犅犆犌5/犃犅犆犌8犻狀犾犻狏犲狉狅犳狉犪狋狊 倍Fold
组别
Group
胆固醇7α羟化酶
CYP7a1
三磷酸腺苷结合盒转运体G5
ABCG5
三磷酸腺苷结合盒转运体G8
ABCG8
正常对照组Normalcontrolgroup 1.00±0.01Ab 1.00±0.63Bb 1.00±0.08Bb
苜蓿皂苷组Alfalfasaponinsgroup 3.37±0.33Aba 6.77±0.40Aa 7.26±0.64Aa
高脂对照组 Hyperlipidemiamodelgroup 5.44±0.33Bc 2.32±0.89ABc 2.57±0.87ABc
高脂皂苷组 Hyperlipidemiasaponinsgroup 8.08±0.53Bd 4.37±0.91ABd 3.40±0.51ABd
CYP7a1:Cholesterol7alphahydroxylase;ABCG5:ATPbindingcassettesubfamilyG member5;ABCG8:ATPbindingcassettesubfamilyG
member8.
3 讨论
3.1 苜蓿皂苷对高脂大鼠胆固醇代谢的影响
血脂是血液中所含各类脂质的总称,包括胆固醇(CH)、甘油三酯(TG)、磷脂(PL)和游离脂肪酸(FFA)等。
高脂血症是指由于脂肪代谢或运转异常使血浆中一种或多种脂质高于正常的现象。临床上把高脂血症分为以下
三类:一是高胆固醇血症即总胆固醇增高;二是高甘油三酯血症即甘油三酯增高;三是混合型高脂血症即总胆固
醇和甘油三酯均增高。故总胆固醇(TC)和甘油三酯(TG)是评定是否得高脂血症的重要指标[14]。本研究建模
末期高脂模型组大鼠血清总胆固醇和甘油三酯水平均极显著高于正常对照组,说明高脂血症模型建立成功。
高脂血症目前已经被广泛认为是导致动脉粥样硬化等心脑血管疾病形成的一个主要危险因子[15,16]。大量
研究表明苜蓿皂苷能够降低血脂水平,具有良好的抗动脉粥样硬化效应[17,18]。Yu等[19]的研究表明苜蓿皂苷能
够显著降低高脂小鼠血液中总胆固醇,总甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇水平。Malnow等[20]的研究表明苜蓿
皂苷能够降低血清胆固醇的含量而不改变高密度脂蛋白的含量,增加胆汁酸和中性胆固醇的排泄。本试验结果
892 ACTAPRATACULTURAESINICA(2013) Vol.22,No.5
表明添加苜蓿皂苷后高脂皂苷组大鼠体重和肝脏系数均显著降低,血清中TG、TC、LDL水平显著降低,粪便中
的胆固醇和胆汁酸的排泄明显增多,降脂效果明显,与前人的研究结果一致。肝脏是胆固醇合成清除的主要器
官,胆固醇在肝脏的聚集有利于胆固醇向胆汁酸的转变,从而加速胆固醇向体外的排泄。本试验添加苜蓿皂苷后
高脂大鼠体内血清总胆固醇含量显著降低,肝脏中胆固醇含量显著升高,表明苜蓿皂苷具有调节高脂大鼠体内胆
固醇分布的功能。但苜蓿皂苷对肝脏中胆固醇胆汁酸含量变化的影响与前人的研究结果并不一致,刘凯和余书
勤[21]的研究表明添加皂苷后高脂血症大鼠肝脏中胆固醇的含量显著降低而胆汁酸的含量升高。Harwood等[22]
用单一的人工合成皂苷(tiqueside)研究发现其显著降低肝脏中胆固醇的含量。出现不同的研究结果可能与皂苷
的添加量、种类和形式不同有关。大量研究表明皂苷的来源、化学结构对胆固醇代谢的影响紧密相关[23]。Mali
now等[24]研究了苜蓿顶部、根部皂苷经过或不经过酸解对大鼠胆固醇代谢的影响,研究表明顶部和根部皂苷对
胆固醇的降低程度不同,而酸解后降低胆固醇作用进一步加强。至于苜蓿皂苷调节机体内胆固醇重新分布的机
理需要做进一步深入的研究。
3.2 苜蓿皂苷对正常大鼠胆固醇代谢的影响
机体内胆固醇的代谢具有复杂的调控机制,高脂和正常情况下胆固醇的代谢和调控存在较大的差异。因此
本试验在研究苜蓿皂苷对高脂血症大鼠胆固醇代谢影响的同时增加了苜蓿皂苷组,既苜蓿皂苷对正常血脂水平
大鼠胆固醇代谢的影响。和正常对照组相比苜蓿皂苷组大鼠血清中的TC、HDL、LDL的含量保持稳定,肝脏中
胆固醇含量虽有上升但并无统计学差异,肝脏和粪便中胆汁酸含量的变化并不大,唯独粪便中的胆固醇含量极显
著增加,由于正常饲料中外源性胆固醇含量很低,显然粪便中胆固醇含量的升高是源于内源性胆固醇的分泌。表
明苜蓿皂苷对正常血脂水平大鼠的影响主要是通过增加内源性胆固醇的分泌,而对胆汁酸的代谢几乎没有影响。
机体血液循环中的胆固醇主要来源于2种途径,即体内生物合成和肠道胆固醇的吸收。胆固醇的生物合成和肠
道吸收对维持肝脏的胆固醇储量,以及体内胆固醇来源的稳态平衡都至关重要[25,26]。这2种途径之间相互影
响,处于一种代谢平衡状态:当生物合成受到抑制,吸收会增强;反之亦然[27]。这解释了为何苜蓿皂苷组大鼠粪
便中胆固醇分泌增加,血液和肝脏胆固醇却能维持稳定水平,因为机体通过自身的调节能力加强了体内胆固醇的
合成。
苜蓿皂苷对高脂大鼠的影响主要表现在增加粪便中胆固醇和胆汁酸的分泌,正常血脂水平大鼠则仅仅是增
加了粪便中胆固醇的分泌,表明血脂水平不同苜蓿皂苷对大鼠代谢的影响也不同,因此研究苜蓿皂苷对胆固醇代
谢影响时应考虑血脂水平的差异。另外两者的相同点是粪便中胆固醇的分泌增加,提示增加胆固醇的分泌可作
为研究苜蓿皂苷降低胆固醇代谢机理的切入点。
3.3 苜蓿皂苷对CYP7a1、ABCG5/ABCG8mRNA表达量的影响
植物皂苷降低胆固醇的机理方面的研究主要集中在物理化学方面,即皂苷在肠道中和胆固醇结合形成不溶
性的复合物,而分子方面的研究很少且不系统。王先科等[28,29]的研究表明苜蓿皂苷降低高脂血症大鼠胆固醇作
用可能是通过抑制ACAT2的转录和表达抑制胆固醇的吸收、升高CYP7A1转录和表达量加速胆固醇向胆汁酸
的转变有关。Yu等[19]研究了苜蓿皂苷对高脂血症大鼠胆固醇代谢的影响,发现脂蛋白酯酶(LPL)、肝脂酶
(HTGL)的活性和mRNA的表达量均显著升高,从而推测苜蓿皂苷降低胆固醇的效应是由肝脏脂蛋白酯酶的活
性升高引起的。本试验研究了苜蓿皂苷对胆固醇清除途径中的关键基因CYP7a1、ABCG5/ABCG8的mRNA表
达的影响,试图从分子水平阐明苜蓿皂苷是如何加速胆固醇排出体外的。
由于哺乳动物组织内缺乏分解固醇核的酶,因而胆固醇不能像其他代谢物那样转变为二氧化碳和水。胆固
醇自体内排出的唯一途径是在肝细胞内转变为胆汁酸,CYP7a1是胆汁酸合成的限速酶,通常情况下由CYP7a1
起始的经典途径在胆汁酸合成中占主导地位[30]。刘凯和余书勤[21]发现,苜蓿皂苷可以使肝脏胆固醇大量转变
为胆汁酸并推测这种作用可能是由于苜蓿皂苷增强肝细胞内胆固醇CYP7a1的活性所致。ABCG5/ABCG8是
胆固醇进入胆汁的关键蛋白。在肝内表达的 ABCG5/ABCG8分子对胆汁胆固醇的分泌具有决定作用。Yu
等[31,32]研究发现,ABCG5/ABCG8基因缺陷的小鼠胆汁胆固醇分泌急剧减少。而在ABCG5/G8转基因鼠明显
存在胆汁胆固醇过饱和。本试验结果显示添加苜蓿皂苷后苜蓿皂苷组和高脂皂苷组大鼠CYP7a1、ABCG5/AB
992第22卷第5期 草业学报2013年
CG8mRNA表达量均成倍增加,说明苜蓿皂苷通过上调CYP7a1、ABCG5/ABCG8的表达增强大鼠体内胆固醇
向胆汁酸的转变、内源性胆固醇的排泄从而加速胆固醇向体外排出。
4 结论
1)苜蓿皂苷显著降低高脂血症大鼠体重、肝脏系数;降低血清中总胆固醇含量,表明苜蓿皂苷能够调节SD
大鼠体内胆固醇的分布,具有良好的降血脂效应。2)进一步研究表明苜蓿皂苷降胆固醇效应可能与增加
CYP7a1和ABCG5/ABCG8mRNA表达量,加速体内胆固醇、胆汁酸排泄有关。3)大鼠体内的血脂水平影响苜
蓿皂苷对胆固醇代谢,因此研究苜蓿皂苷对胆固醇代谢影响时应考虑血脂水平的差异。
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YUANDedi,SHIYinghua,WANGChengzhang,GUORui,WANGJie
(ColegeofAnimalScienceandVeterinaryMedicine,HenanAgricultural
University,Zhengzhou450002,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:Toinvestigatetheeffectsofalfalfasaponinsoncholesterolmetabolismanditsmolecularmechanism,
32healthymaleSpragueDawley(SD)ratswererandomlydividedintofourgroups:normalcontrolgroup,
alfalfasaponinsgroup,hyperlipidemiamodelgroup,hyperlipidemiamodel+alfalfasaponinsgroup.Thefirst
fourweekswerethehyperlipidemiamodelestablishmentperiod:ratsinthenormalcontrolgroupandinthe
alfalfasaponingroupwerefedwithabasaldietwhiletheothertwogroupswerefedwithahighfatdiet.The
lastfourweekswerethealfalfasaponinstreatmentperiod,alfalfasaponins(240mg/kg)wereadministratedto
boththealfalfasaponingroupandtothehyperlipidemiamodel+alfalfasaponinsgroupbygavage.Thebody
weight,liverindex,serumlipidlevel,totalcholesterolandtotalbileacidsinliverandfaecesoftheratswere
measured.ThemRNAexpressionofCYP7a1andABCG5/ABCG8weremeasuredbyrealtimePCR.Alfalfa
saponinssignificantlyreducedthebodyweight,liverindexandtheserumcholesterollevelbutincreasedtheac
cumulationofcholesterolinliverandtheexcretionofcholesterolandbileacidsinfaecesinhyperlipidemiarats
andsignificantlyincreasedthecholesterolexcretioninfaecesofnormalrats.ThemRNAexpressionofCYP7a1
andABCG5/ABCG8weremultipliedinthealfalfasaponinstreatedgroups.Theresultsindicatedthatalfalfa
saponinscouldadjustthedistributionofcholesterolinratsandhadasignificanteffectonthedecreaseofserum
lipid.ThiseffectcouldresultfromtheincreasingmRNAexpressionofCYP7a1andABCG5/ABCG8inliver.
犓犲狔狑狅狉犱狊:alfalfasaponins;hyperlipidemia;cholesterolmetabolism;CYP7a1;ABCG5/ABCG8
103第22卷第5期 草业学报2013年