苹果幼果多酚对血糖平衡的调节作用及机制研究

来源 :陕西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qingquan528
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苹果口味甘甜、营养丰富,广受消费者的青睐。苹果生长期间,为保证其产量和质量,果农会在每年4月中旬左右进行疏果,致使大量苹果幼果被遗弃在果园内。苹果幼果中富含酚类物质,约为成熟果的10倍,收集废弃的苹果幼果并开发其潜在的应用价值对农业和食品工业均具有重要意义。长期高血糖是引起2型糖尿病的主要因素,2型糖尿病是世界高发疾病之一。研究表明,苹果幼果多酚(YAP)可有效抑制α-淀粉酶的活性,间接参与血糖调节,但对于血糖平衡调节的具体作用机制尚不明确。基于此,本课题以苹果幼果为原料,分析其中酚类物质组分;通过体外和体内实验,研究了 YAP对α-淀粉酶活性及小鼠餐后血糖水平的影响;通过HepG2胰岛素抵抗细胞模型,探究了 YAP对胰岛素抵抗(IR)的改善作用;构建了小麦淀粉(WS)-YAP复合物,通过体外实验,探讨了 YAP对WS消化和发酵特性的影响,进而以WS-YAP复合物干预高脂饮食小鼠,研究其对不同饮食小鼠血糖平衡的影响及可能的作用机制。具体研究内容和结果如下:1)YAP对α-淀粉酶活性及小鼠餐后血糖水平的调节作用。采用HPLC和HPLC-MS/MS对经过乙醇提取、X-5大孔树脂纯化后得到的YAP进行定性和定量分析,得到YAP中含有14种酚类物质,根皮苷、绿原酸和单宁酸为其主要组分。通过对YAP和三种主要单体酚对α-淀粉酶活性抑制性的研究,表明YAP可有效抑制α-淀粉酶的活性。通过小鼠急性实验和一周干预实验,研究了 YAP及其主要组分根皮苷、绿原酸和单宁酸对小鼠餐后血糖水平的影响,结果显示这四种酚类物质对小鼠餐后血糖和胰岛素水平的作用效果依次为单宁酸>根皮苷>YAP>绿原酸,表明YAP可有效延缓小鼠餐后血糖和胰岛素水平的升高。2)YAP对胰岛素抵抗HepG2细胞模型的调节作用。通过葡萄糖和棕榈酸(PA)诱导胰岛素抵抗HepG2细胞模型,并分别使用YAP及其主要组分根皮苷和绿原酸进行干预。结果显示,模型细胞中葡萄糖的消耗和摄取均显著降低,表明IR细胞模型诱导成功。YAP、根皮苷和绿原酸的干预显著增加了模型细胞中葡萄糖的消耗和摄取。YAP和根皮苷可通过激活IRS2的磷酸化,激活PI3K/AKT通路,促使下游GSK3β和FOXO1磷酸化,促进糖原合成、减少糖异生作用,缓解IR。YAP和根皮苷也可显著降低由IR引起的胞内氧化压力,增加ATP的产生和线粒体膜电位MMP水平,改善线粒体功能,促进糖代谢,说明YAP可通过激活胰岛素信号传导通路IRS2/PI3K/AKT及改善线粒体功能,达到改善IR的作用,其中主要成分根皮苷起决定性作用。3)WS-YAP复合物对淀粉消化及肠道菌群的影响。构建了 WS-YAP以及WS-绿原酸(CA)和WS-根皮苷(P)复合物并对其进行糊化处理。通过SEM、XRD和FTIR检测发现,未经任何处理的小麦淀粉(NWS)在糊化过程中部分晶体结构被破坏,YAP及其主要组分CA和P的添加改善了糊化WS的短程晶体结构,对整体晶体结构无明显改善作用。随后,将糊化的WS和WS-多酚复合物进行体外消化,结果显示,WS-多酚复合物可显著降低WS的消化速率,增加WS中抗性淀粉(RS)的比例。在此基础上,将未消化的WS及WS-多酚复合物通过人体粪便进行体外发酵24 h,发现WS-YAP复合物的消化物可显著增加短链脂肪酸(SCFAs)的产生,尤其是乙酸和丙酸,促进普氏杆菌Prevotella的生长。Prevotella是与SCFAs的产生、糖代谢和IR密切相关的一种益生菌。因此,YAP可作为一种功效成分,通过抑制淀粉的消化速率和促进益生菌的生长来改善IR,延缓血糖升高。4)WS-YAP复合物对高脂饮食小鼠血糖平衡的影响。高脂饮食喂养正常C57小鼠8周,探究WS-YAP对小鼠血糖、胰岛素抵抗和肠道菌群的影响。结果表明经WS-YAP复合物干预后,小鼠体重的变化、肝脏和脂肪指数、血清TC、TG、LDL-C、ALT和AST含量均明显低于高脂饲料喂养组,胰腺指数和HDL-C含量显著高于高脂饲料喂养组,同时,WS-YAP复合物干预可有效抑制小鼠肝脏脂肪累积,改善由高脂饮食引起的肝脏损伤。通过对小鼠空腹血糖、血清胰岛素、糖耐量及胰岛素耐量的分析,得到WS-YAP复合物干预可有效降低小鼠空腹血糖水平,增加机体对胰岛素的敏感性,改善胰岛素抵抗。通过对小鼠粪便菌群分析发现,WS-YAP可影响小鼠肠道菌群的多样性和丰富度,改变门水平上Firmicutes和Bacteroidetes两大主要菌门的相对丰度,显著促进属水平血糖调节相关菌Akkermansia的生长,抑制致病菌Desulfovibrionaceae的生长,表明WS-YAP复合物可通过改善肠道菌群维持机体血糖平衡。综上所述,本文通过研究YAP对α-淀粉酶活性的抑制性及IR的改善作用,构建了WS-YAP复合物,探索了YAP的生理功能及RS的健康效应,得到WS-YAP复合物可有效调节机体血糖平衡,改善机体亚健康,为研究和开发低血糖指数的淀粉类食品提供理论依据。
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