科研 | Mol Nutr Food Res：高摄入果糖和半乳糖对大鼠模型代谢因子、营养不良和肠道完整性的影响( 三 )

本文插图

图4 高碳水化合物饮食（果糖和半乳糖）对大鼠晚期糖基化终末产物（AGEs）的影响。 A） 12周后N?‐（羧甲基）赖氨酸（CML）， B）戊糖苷和C）赖氨酸。所示数值为6只大鼠的LS mean ± SEM 。各组间比较采用单因素方差分析和Tukey's检验。 LS表示不同上标（小写字母）的差异显著（p<0.05）。6、对肠道通透性参数的影响12周后，与果糖和淀粉+橄榄油（阴性对照）组相比，半乳糖+FOS组的zonulin浓度显著升高。半乳糖组的内毒素浓度显著低于淀粉（对照组）和淀粉+橄榄油（对照组）（图5）。 6周时，半乳糖和半乳糖+FOS组的zonulin浓度显著高于淀粉（对照组）、淀粉+FOS（对照组）和果糖组，而半乳糖+FOS组的内毒素浓度显著低于果糖+FOS组。

本文插图

图5 高碳水化合物饮食（果糖和半乳糖）对12周后大鼠血浆中A）zonulin和B）内毒素的影响。所示数值为6只大鼠的LS mean ± SEM 。各组间比较采用单因素方差分析和Tukey's检验。 LS表示不同上标（小写字母）的差异显著（p<0.05）。结论
这项研究探讨了高摄入果糖和半乳糖（添加和不添加FOS）对大鼠12周干预后代谢因子、炎症和肠道完整性标志物的影响。在除淀粉+橄榄油（阴性对照）组外的所有饮食中添加大量的Ω-6亚油酸，以引起低度肥胖。许多研究报道了富含简单碳水化合物的饮食对代谢因子和营养的影响。据本文所知，本文是第一个探讨了高果糖和高半乳糖饮食影响的动物研究，其中添加了FOS以减轻这些单糖的不利影响。总的来说，干预饮食中含有多种代谢因子和肠道完整性标志物，但未发现明显的炎症标志物变化。结果表明，高半乳糖饮食（含或不含FOS）在干预的第3周和第12周之间导致的体重增加比其他受试饮食要小。此外，半乳糖组和半乳糖+FOS组的大鼠出现临床症状，干预2周后，这两组大鼠多数出现多尿和晶状体混浊。类似地，先前的研究表明，喂食半乳糖的大鼠体重通常不会增加，其剂量相当于饮食中总能量的50% 。在这些研究和本研究中喂养的剂量（50%的总能量）可能足够高，足以引起半乳糖的毒性效应，这可能在本文的干预措施中对代谢标志物进行了测量。另一项研究发现，连续3周摄入总能量12%的半乳糖会降低大鼠的体重，当半乳糖减少到饮食中总能量的10%时，体重减轻。据报道，由于半乳糖的渗透作用，大量摄入半乳糖会导致相当一部分半乳糖随尿液排出，导致本研究中喂养半乳糖和半乳糖+FOS饮食的大鼠会大量饮水并出现多尿。研究表明，高剂量的半乳糖会增加半乳糖在肝脏的尿苷化，导致高半乳糖血症和半乳糖流失到尿液中。不可代谢的半乳糖被醛糖还原酶转化为半乳糖醇，在动物模型中引起白内障。半乳糖组和半乳糖+FOS组的能量摄入在实验开始时低于其他组干预。但是两组均在修改喂养方案后， 5周后能量摄入增加，达到与其他组相近的水平。这可能会改变半乳糖喂养的大鼠对新的饮食模式的适应期。高糖饮食，特别是果糖和半乳糖的不利影响，以前已有报道。动物和人类的研究都表明，与葡萄糖、蔗糖和乳糖相比，摄入果糖对血糖和胰岛素的影响很小。同样，在喂食果糖的大鼠中观察到对空腹血糖的影响很小，这可能是由于吸收速度慢以及果糖首先在肝脏转化为葡萄糖所致。由于肝脏代谢和干扰肝脏葡萄糖释放，半乳糖对血糖的影响也很小，从而导致低血糖。然而，在喂食半乳糖+FOS饮食的大鼠中观察到高胰岛素浓度，这可以解释为肠道促进胰岛素效应，即胰高血糖素样肽-1（GLP-1）和葡萄糖依赖性胰岛素营养多肽（GIP）诱导的胰岛素分泌。已经证明，半乳糖刺激人类的GIP分泌，随后刺激胰岛素分泌。通过肠道发酵，添加FOS的饮食也有助于增加肠道促进胰岛素的分泌。 FOS的肠道发酵导致SCFA产量增加，这已被证明能增强肠L‐cells的GLP-1和GIP分泌。本文测量HOMA-IR指数来评估胰岛素抵抗。本文预期高糖分饮食会改变血脂的浓度，包括总胆固醇、HDL、 LDL/VLDL和甘油三酯，正如以前的研究所报道的那样。例如，研究表明，高果糖饮食可能导致急性和慢性血脂改变，而果糖含量高于葡萄糖的饮食可能导致血脂异常，包括总胆固醇、LDL和甘油三酯浓度增加。据报道， D-半乳糖处理的小鼠胆固醇浓度增加。与先前的研究结果一致，本文观察到喂食半乳糖和半乳糖+FOS饮食的大鼠的总胆固醇浓度高于淀粉+FOS（FOS对照）饮食的大鼠。在其他对人类和动物的研究中， FOS被报道可降低胆固醇浓度，因此本文观察到的在干预12周后半乳糖+FOS组总胆固醇浓度的增加仍然无法解释。许多研究报告高果糖或高半乳糖摄入后， HDL浓度降低。相比之下，本文观察到HDL的反应与高摄入果糖和半乳糖后总胆固醇浓度的反应相似，其根本原因尚不清楚。本文的结果与先前的研究一致，这些研究报道了在摄入高果糖和半乳糖数周后，摄入高糖对增加LDL胆固醇的不利影响。在喂食果糖+FOS和半乳糖的大鼠中观察到的LDL/VLDL浓度比喂食淀粉+FOS（FOS对照）的大鼠高。总的来说，在喂食半乳糖FOS的大鼠中观察到LDL/VLDL浓度呈下降趋势。尽管许多关于啮齿动物的研究报道由于摄入果糖引起的脂肪生成导致血浆甘油三酯升高，本文的研究并不支持这些发现。在本研究中，摄入FOS后，由于抑制肝脏新生脂肪酸合成，甘油三酯浓度降低可以解释摄入FOS后甘油三酯浓度降低的趋势。外源性来源的主要AGE是methylglyoxal‐hydroimidazole（MG-H1）、CML、carboxyethyl‐lysine、戊糖苷和pyrraline 。慢性粒细胞白血病和戊糖苷是常用的糖基化过程的生物标志物。大量研究表明，高果糖和半乳糖的饮食会增加不同组织中的年龄积累。本研究首次直接比较了不同碳水化合物饮食方案对体循环AGE浓度的影响。结果显示，与果糖组相比，尽管与果糖组相比，半乳糖组每周暴露于单糖的剂量较低，但与果糖组相比，暴露于半乳糖饮食的大鼠中AGEs浓度有升高的趋势。这些发现可能表明在本文的实验条件下，半乳糖在引起蛋白质糖基化方面比果糖具有更高的反应活性。然而，不能排除在半乳糖组中检测到的高AGE浓度是半乳糖毒性影响的结果的可能性，这将证实AGEs作为糖诱导健康状况变化的早期生物标记物的作用。本文观察到，与淀粉（对照组）、淀粉+FOS（FOS对照组）、果糖和果糖+FOS组相比，半乳糖和淀粉+橄榄油（阴性对照组）组的CML浓度增加，其中全身CML浓度在12周后达到最高水平。在本研究中，半乳糖组血浆中的戊糖苷（Pentosidine）浓度高于其他组，戊糖苷是一种从戊糖中提取的荧光赖氨酸-精氨酸交联AGE化合物。 CML和戊糖苷积累与慢性肾脏病和阿尔茨海默病等病理发展有关。尽管戊糖苷通常是由戊糖形成的，但用D-半乳糖在小鼠体内治疗8周，已经证明戊糖苷和慢性粒细胞白血病在大脑中积聚。先前的研究表明，高浓度的果糖和葡萄糖在促进啮齿类动物皮肤、主动脉气管和胶原中的戊糖苷积累方面也起着重要作用。赖氨酸和精氨酸是许多蛋白质（包括血红蛋白和白蛋白）糖基化的主要位点。抗糖化活性通常是通过评估羰基含量和游离赖氨酸。本研究发现半乳糖+FOS组的赖氨酸浓度显著升高。总的来说，对接受不同类型碳水化合物的各组大鼠的AGE浓度分析表明，添加FOS后， CML和戊糖苷浓度降低。肠道屏障在调节宿主免疫功能和健康方面起着至关重要的作用。 Zonulin是一种参与调节小肠和大肠上皮紧密连接的蛋白质，被认为是肠通透性的生物标志物。 zonulin在疾病早期有较高的表达。内毒素在血液中的高表达表明上皮屏障功能障碍并促进炎症过程。内毒素，也称为脂多糖（LPS），是革兰氏阴性菌外膜的主要成分。果糖吸收不良促进肠道通透性，高果糖摄入促进肠道通透性，并伴随内皮功能障碍和紧密连接蛋白下降引起的血液内毒素浓度升高。在本研究中，观察到血浆中内毒素表达引起的zonulin浓度变化不一致。干预12周后zonulin和内毒素表达降低的一个潜在原因可能是肠碱性磷酸酶（IAP）的保护作用。关于IAP在人和动物不同器官中的有利作用的新兴研究发现，动物ALP包括两类：1）组织非特异性ALP ，在肝、肾、骨和血浆中表达；2）组织特异性同工酶，包括IAP ，通过相互作用在肠道内稳态和健康中发挥重要作用肠道微生物群、饮食和肠道。在肠道中， IAP通过细菌源性LPS的去磷酸化来解毒内毒素和保护宿主免受细菌入侵，被认为是一种潜在的肠道微生物调节因子。此外， IAP由肠上皮细胞表达和分泌，并在肠腔和粘膜中保持生物活性。本文分析了血浆中的ALP浓度，而不是肠道中的ALP浓度，因此无法证实先前的发现。然而，据报道，约1-2%的IAP被分泌到血液循环中，这可能会扩大其对全身感染的活性。膳食可发酵纤维，包括FOS、低聚半乳糖和雷非糖，也能增加结肠和肠道的活动。评论