基于肠道微生态改善的植物蛋白脂质代谢调节机制

摘要

研究表明很多植物蛋白如燕麦蛋白、大豆蛋白等具有改善脂质代谢调节的功能；而动物蛋白，特别是红肉蛋白，被认为与脂质代谢紊乱相关。目前，植物性与动物性蛋白对健康造成不同影响的作用机制仍不明确。近期研究发现肠道菌群与饮食等相互作用，可调节宿主的能量吸收及脂质代谢。因此，本研究从植物蛋白如何通过改善肠道微生态发挥脂质代谢调节功能的角度，探索植物蛋白（大米、燕麦、大豆、豌豆）、白肉蛋白（鸡肉）、红肉蛋白（猪肉、牛肉）对地鼠肠道菌群组成的影响，为研究植物蛋白、脂质代谢与肠道菌群的关系提供理论基础，主要研究内容、结果及结论如下： （1）采用胃蛋白酶-胰蛋白酶两步消化法，水解大米、燕麦、大豆、豌豆、鸡肉、猪肉、牛肉等蛋白，研究不同来源蛋白对体外消化及发酵特性的影响。结果显示：白肉蛋白水解度显著高于红肉蛋白（p<0.01），植物蛋白最低，说明动物蛋白更易被水解。豆类蛋白发酵液中含有高浓度的氨态氮（NH3-N）和支链脂肪酸（BCFA），使得其合成了更高浓度的微生物蛋白（MCP）；红肉蛋白虽然有高浓度的NH3-N，并未产生高浓度的MCP。植物蛋白和白肉蛋白均降低了pH值，生成了高浓度的短链脂肪酸（SCFA）。可得出，植物蛋白和白肉蛋白有很好的发酵效果，其降低pH值、提高SCFA浓度、提高MCP产量均显著优于红肉蛋白，更有利于肠道健康。 （2）对地鼠进行为期5周的膳食干预，测定各组地鼠的血脂、肝脂、粪脂及相关代谢酶含量及基因表达情况，评价不同来源蛋白对地鼠降脂功效的影响。结果显示：与红肉蛋白相比，植物蛋白与白肉蛋白能显著降低血清胆固醇水平（p<0.05），其中，燕麦蛋白与大豆蛋白效果极为显著，猪肉蛋白与高脂对照组没有显著性差异（p>0.05）。通过测定血清、肝脏和粪便中相关代谢酶及基因表达情况，可得出植物蛋白的降脂机理：降低血清中ApoB与ApoAI的比值；降低肝脏中HMG-CoA还原酶，升高7α-羟化酶的含量；降低肝脏中FXR、SREBP-2基因的表达；促进粪便中胆固醇的排泄。 （3）采用16S rRNA高通量测序技术，研究不同来源蛋白对地鼠结肠粪便菌群组成的影响，阐明植物蛋白降脂机理。结果显示：与红肉蛋白相比，植物蛋白可以增加肠道菌群的多样性，说明不同来源蛋白的干预，会导致肠道菌群多样性的改变。在门水平，植物蛋白可减少厚壁菌门（Firmicutes）， 增加拟杆菌门（Bacteroidetes）的数量，降低F/B值，从而达到降脂的功效；在科水平，植物蛋白可减少丹毒丝菌科（Erysipelotrichaceae ）、真杆菌科（Eubacteriaceae）的数量，增加 Bacteroidales_S24-7_group、瘤胃球菌科（Ruminococcaceae）、毛螺旋菌科（Lachnospiraceae）的数量。此外，丹毒丝菌科、Bacteroidales_S24-7_group、真杆菌科、瘤胃球菌科、毛螺旋菌科与地鼠胆固醇代谢紧密相关。 （4）测定肠道代谢产物胆汁酸（BA）、SCFA及氧化三甲胺（TMAO），分析其调节脂质代谢的相关机理。结果显示：与红肉蛋白相比，植物蛋白（除豌豆）显著增加了地鼠粪便BA、SCFA的排泄（p<0.05）；除大米蛋白外，植物蛋白可降低地鼠血清中 TMAO的含量，其中，豌豆蛋白可显著降低TMAO的含量（p<0.05），动物蛋白与高脂对照组没有显著性差异（p>0.05）。结合降脂实验结果，可以得出植物蛋白是通过增加粪便中 BA、SCFA的排泄，降低血清中TMAO的含量，来调节脂质代谢。 综上所述，植物蛋白可以改善肠道微生态环境，同时可通过改变肠道菌群组成及其代谢产物而影响宿主的脂质代谢，从而达到降脂功效。

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