鄭娟霞 陳文寧 月金玲 楊 莉 王琤韋華

(江西科技師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，江西 南昌 330013)

隨著人們生活水平的提高和飲食習(xí)慣的改變，由高脂肪高膽固醇飲食引發(fā)的高脂血癥嚴(yán)重威脅著人類健康，且發(fā)病率逐年增加[1]。高脂血癥的脂質(zhì)代謝異常會引發(fā)脂質(zhì)過氧化，進而形成脂質(zhì)過氧化物，引起內(nèi)皮細胞損傷等一系列病變，誘發(fā)動脈粥樣硬化、冠心病和高血壓等心腦血管疾病，全球死亡率中高脂血癥及其并發(fā)癥占比達50%[2-3]。目前臨床常用的他汀類、煙酸類、貝特類等調(diào)脂西藥有一定的治療功效，但會產(chǎn)生橫紋肌溶解、刺激胃腸道、引發(fā)肝酶異常等較嚴(yán)重的毒副作用[4-6]。

研究發(fā)現(xiàn)，植物多糖是一種幾乎無毒副作用的天然活性成分，具有降血脂等生理活性，如黑木耳多糖[7]、何首烏多糖[8]、芋頭多糖[9]等。海帶是一種大型藻類植物，呈橄欖褐色，具扁平條紋，富含多糖、氨基酸、礦物質(zhì)、維生素等多種營養(yǎng)成分，具有藥用和食用雙重功效。海帶多糖作為海帶的主要提取物，具有調(diào)節(jié)血脂、降血糖、抗炎、抗氧化、抗病毒和抗腫瘤等藥理作用[10-11]，其降脂功效對預(yù)防和治療高脂血癥及其并發(fā)癥具有重要意義。文章擬從海帶多糖的結(jié)構(gòu)與功能、調(diào)節(jié)脂酶活性、降低脂質(zhì)過氧化、降低膽固醇和甘油三酯含量等方面概述其降血脂機制，旨在為開發(fā)低脂、健康的食品和降脂藥物提供一定的理論依據(jù)。

1 概述

1.1 結(jié)構(gòu)與功能

海帶多糖結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣、分子量不均一，其分子量、單糖組成、硫酸基含量等與抗氧化、抗病毒、降血脂等生物活性密切相關(guān)。廣義上的海帶多糖主要包括褐藻膠、褐藻糖膠及褐藻淀粉(化學(xué)結(jié)構(gòu)式見圖1)[12-13]。褐藻膠存在于海帶細胞間，分子量為1～60萬不等，是由結(jié)構(gòu)上互為差向異構(gòu)體的β-1,4-D-甘露糖醛酸(M)和α-1,4-L-古羅糖醛酸(G)通過1→4糖苷鍵連接而成的有機酸多糖，主要包括褐藻酸和褐藻酸的鹽類及其衍生物，能調(diào)節(jié)血脂，吸濕保濕，促進生長[14-15]。褐藻糖膠(狹義上的海帶多糖)存在于海帶細胞壁中，分子量大約幾萬到幾十萬，是一類由L-巖藻糖、一定量的硫酸酯基和半乳糖、甘露糖、木糖、阿拉伯糖、糖醛酸等小分子組成的水溶性天然衍生類化合物[16]，具有抗氧化[17-18]、抗病毒[19]、抗凝血[20-21]、降血脂等生物活性。研究[22]表明，L-巖藻糖通過α-1，3和β-1，4連接單元結(jié)合而成，糖苷鍵決定硫酸酯基在L-巖藻糖的C-2、C-3或C-4處，硫酸基團一般連接在C-2或C-4位上。褐藻淀粉存在于海帶細胞質(zhì)中，分子量很小，約5 000～10 000，是一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)中含有硫酸基團，主要由β-D-吡喃葡萄糖通過1→3糖苷鍵結(jié)合而成的復(fù)雜聚合葡萄糖，褐藻淀粉及其磺化產(chǎn)物褐藻淀粉硫酸酯能促進機體免疫，降低血清膽固醇含量[23]。

圖1 廣義上的海帶多糖化學(xué)結(jié)構(gòu)式

1.2 影響海帶多糖活性的結(jié)構(gòu)特征

海帶種類、生存環(huán)境、采摘季節(jié)、年份以及提取方法等都會造成海帶多糖結(jié)構(gòu)差異，其多樣性決定了海帶多糖生物活性的多樣性。一般認為，海帶多糖分子量越小、硫酸基含量越高，其生物活性越高，可能是因為硫酸基是重要的生物活性陰離子自由基，分子量更小的多糖更容易透過組織細胞到達產(chǎn)生活性的部位，其有效成分更易與相關(guān)反應(yīng)物接觸[24]。研究[25-26]表明，分子量更小的海帶多糖抗氧化能力更強，硫酸基含量更高的海帶多糖樣品抗病毒活性更好。分子量較大時，硫酸基及糖醛酸含量對海帶多糖抗氧化能力影響較小，可能是硫酸基團阻礙了海帶多糖與自由基的反應(yīng)，而在分子量較小時硫酸基含量對海帶多糖抗氧化能力影響更大[25]。多糖的生物活性與甘露糖、鼠李糖含量有關(guān)[27]，但多糖的生物活性與單糖組成的關(guān)系目前尚未明確。

2 降脂機制

2.1 調(diào)節(jié)脂酶活性

機體的脂質(zhì)代謝過程受多種重要酶的調(diào)節(jié)，其酶活性高低影響機體中膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)、脂肪酸等含量，如卵磷脂膽固醇?；D(zhuǎn)移酶(LCAT)能消除TC，脂蛋白脂酶(LPL)和肝酯酶(HL)能降解TG，羥甲基戊二酸單酰輔酶A還原酶(HMGCR)和乙酰輔酶A羧化酶(ACC)分別抑制肝臟膽固醇和脂肪酸的合成。其中LCAT在激活因子載脂蛋白AI(apoAI)的作用下，促使血漿中非酯化的膽固醇形成膽固醇酯(CE)，并將apoAI結(jié)合的游離膽固醇酯化成CE，通過肝細胞表面受體進入肝細胞而被清除，而褐藻糖膠對apoAI含量沒有明顯改變，但LCAT活性顯著提高，褐藻膠的衍生物低聚古羅糖醛酸硫酸酯(SLMG)可以調(diào)高apoAI分泌量，且在濃度為100 μg/mL時的分泌量達最大值[28-29]。因此，海帶多糖可能是通過調(diào)高apoAI分泌量來激活LCAT，提高LCAT活性，及時消除TC。海帶多糖中可能含有與肝素作用相似的物質(zhì)，能促進LPL釋放，提高肝臟調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝相關(guān)酶活性，有助于平衡機體中TC、TG、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)以及高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)含量，調(diào)節(jié)血脂水平[30]。AMPK的激活是通過將其α亞單位上的172位蘇氨酸磷酸化完成的[31]，海帶多糖不但能提高LPL和HL活性，還能通過增加AMPK的磷酸化程度激活A(yù)MPK，激活的AMPK磷酸化限速酶ACC和HMGCR，降低其活性，減少血漿中TC及脂肪酸的合成，降低血脂[29，32]。

2.2 降低脂質(zhì)過氧化

脂質(zhì)過氧化反應(yīng)是一種因受到各種刺激，生物體內(nèi)多余自由基與不飽和脂肪酸相結(jié)合不斷生成脂質(zhì)過氧化物如丙二醛(MDA)的反應(yīng)。超氧化物歧化酶(SOD)是一種活性蛋白，具有自然捕獲、清除氧自由基，保護細胞免受損害的功能，脂質(zhì)代謝紊亂時，分子發(fā)生非酶性改變，活性降低；谷胱甘肽過氧化酶(GSH-Px)是一種活性氧自由基清除劑，可清除H2O2，減少OH—自由基的產(chǎn)生，維持細胞膜結(jié)構(gòu)和細胞膜功能[33]。二者的活性大小會影響脂質(zhì)過氧化反應(yīng)的發(fā)生程度，而海帶多糖也能直接與氧自由基作用，通過被氧自由基氧化降解來清除一些易被氧化降解的自由基，發(fā)揮抗脂質(zhì)過氧化作用。但是海帶多糖降解自由基的能力與其分子量大小、硫酸根含量等因素有關(guān)，一般情況下，體系中多糖濃度越大，活性氧自由基清除率越高[34-35]。將海帶多糖制成相關(guān)溶液灌入高脂動物體內(nèi)，可提高SOD活性，增強SOD清除羥基自由基和超氧化自由基的能力，避免細胞質(zhì)膜脂質(zhì)過氧化損傷，調(diào)節(jié)血脂含量[25，36]。過氧化后的脂質(zhì)已不再遵循一般的脂代謝途徑，脂質(zhì)過氧化物終產(chǎn)物MDA可抑制SOD和GSH-Px活性，弱化其抗氧化作用，加重氧自由基的損傷作用[37]。因此，海帶多糖降低脂質(zhì)過氧化的機制可能是海帶多糖通過激活細胞內(nèi)SOD，減弱其分子的非酶性改變，直接提高SOD的活性；或者消除體內(nèi)自由基和氧自由基代謝產(chǎn)物，減少MDA的產(chǎn)生，減弱MDA對SOD和GSH-Px活性的抑制作用，提高其活性，降低血脂水平，而海帶多糖提高SOD和GSH-Px活性的具體機制有待進一步研究。

2.3 降低膽固醇、甘油三酯，調(diào)節(jié)脂蛋白含量

TC、TG、低密度脂蛋白(LDL)和高密度脂蛋白(HDL)等都能影響機體內(nèi)脂肪含量，其中LDL與低密度脂蛋白受體(LDLR)結(jié)合后被分解成氨基酸和游離膽固醇。LDLR對維持血漿LDL的相對穩(wěn)定具有重要作用，當(dāng)TC含量增高時，LDLR mRNA轉(zhuǎn)錄水平下降，合成LDLR數(shù)量減少，邢燕紅[28]發(fā)現(xiàn)褐藻糖膠可通過提高LDLR的轉(zhuǎn)錄水平，促進LDLR蛋白質(zhì)的合成，從而降低血清LDL-C水平。HDL具有“清道夫”的作用，能逆向轉(zhuǎn)運TC，HDL-C可轉(zhuǎn)運外周組織的TC至肝臟代謝，不斷吸收血漿中的TC，減少TC在血管中的沉淀量。大量研究[38-39]發(fā)現(xiàn)，海帶多糖不論是添加進飼料后供動物食用，還是配制成溶液注入高脂動物體內(nèi)，均會降低TC、TG、LDL-C含量，增加HDL-C含量，直接減少肝臟和脂肪組織中的脂肪積累。倪華等[40]分別以海帶多糖低劑量組(250 mg/kg)、中劑量組(500 mg/kg)、高劑量組(1 000 mg/kg)對高脂飲食性大鼠進行連續(xù)灌胃試驗，發(fā)現(xiàn)海帶多糖高劑量組小鼠的血清TC、TG和LDL-C水平明顯降低，HDL-C水平升高。許杰[41]以高脂飼料喂養(yǎng)小鼠，同時添加200 mg/kg褐藻多糖硫酸酯溶液連續(xù)灌胃給藥10周，發(fā)現(xiàn)褐藻多糖硫酸酯可明顯降低血清中TC、TG、LDL-C等水平，提高HDL-C水平，減緩動脈粥樣硬化斑塊的產(chǎn)生。

2.4 調(diào)節(jié)血管舒張因子NO的表達

一氧化氮(NO)是一種舒張因子，也是一種重要的炎癥介質(zhì)，其在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)可舒張動脈血管，松弛平滑肌[42]，不在正常范圍內(nèi)易引發(fā)炎癥，造成炎性細胞浸潤、血管壁增厚、內(nèi)膜具脂質(zhì)沉淀等現(xiàn)象。NO的產(chǎn)生受內(nèi)皮細胞、巨噬細胞和神經(jīng)元中分布的一氧化氮合酶(NOS)的影響，而NOS活性又受細胞內(nèi)鈣離子濃度，底物、輔助因子和調(diào)節(jié)蛋白的相互作用，蛋白質(zhì)翻譯后修飾(如磷酸化和乙?；?等的調(diào)節(jié)[43]。內(nèi)皮型一氧化氮合成酶(eNOS)活性降低，NO含量減少；誘導(dǎo)型一氧化氮合成酶(iNOS)受到刺激時活性過度增加，NO含量增加。在由脂多糖(LPS)刺激引起的炎性反應(yīng)中，機體內(nèi)eNOS mRNA、iNOS mRNA表達失衡，NO含量明顯增多，而MAPK和NF-κB是調(diào)節(jié)炎性因子產(chǎn)生的關(guān)鍵通路，海帶多糖可以抑制MAPK和NF-κB的活化，進而抑制其通路下游關(guān)鍵效應(yīng)分子白細胞介素Iβ、腫瘤壞死因子α等含量的上升，上調(diào)細胞中eNOS基因與蛋白的表達，下調(diào)iNOS基因與蛋白的表達，降低機體NO水平，減少血管壁上的膽固醇結(jié)晶、脂質(zhì)沉積，降低血脂水平[44-47]。倪華等[40]研究發(fā)現(xiàn)，海帶多糖能調(diào)節(jié)機體內(nèi)NOS的表達，提高NO水平，改善動脈粥樣硬化大鼠血脂水平，與張晴嵐等[48]試驗結(jié)果一致。

2.5 降低血管內(nèi)皮細胞損傷

血管內(nèi)皮細胞(VEC)位于血管和血管組織之間，可調(diào)節(jié)張力來生成并分泌各種活性物質(zhì)，若VEC受損，其通透性發(fā)生改變，脂蛋白進入內(nèi)膜，進而引起由單核細胞轉(zhuǎn)化而來的巨噬細胞向內(nèi)皮遷移，并吞噬脂質(zhì)，造成主動脈脂質(zhì)沉積，引起管壁病變，導(dǎo)致動脈粥樣硬化。海帶多糖可維持整個VEC結(jié)構(gòu)的完整，減少其來源因子合成和釋放的混亂，降低炎癥損傷，及時清除附著在血管內(nèi)皮上的脂質(zhì)沉積和膽固醇結(jié)晶等物質(zhì)，還可以通過抗VEC氧化損傷等保護機制，對其起保護作用，有效抑制動脈粥樣硬化[48-50]。陳向凡等[38]以高脂飼料喂養(yǎng)大鼠12周，同時灌胃250，500，1 000 mg/kg海帶多糖，發(fā)現(xiàn)1 000 mg/kg海帶多糖可以降低炎癥細胞對VEC的粘附，保護VEC，且較低劑量也有一定的效果。王靳琎等[51]對脂多糖導(dǎo)致的慢性炎癥大鼠分別注射10，30，50 mg/kg海帶多糖，4周后發(fā)現(xiàn)不同劑量的海帶多糖都可以調(diào)節(jié)LPS刺激下的內(nèi)皮源性舒張因子的表達和釋放，對VEC損傷有一定的保護作用。

2.6 提高下丘腦瘦素受體的水平，改善瘦素抵抗

瘦素(Leptin)的根本作用是減少體內(nèi)脂肪儲存，其進入血液后與瘦素受體(OBR)結(jié)合會使人食欲不振，體重減輕，且能參與到脂質(zhì)代謝過程中，加快脂肪分解速度，抑制脂肪合成[52]。Leptin含量過高會釋放大量分解的脂質(zhì)，加重血脂水平，促進脂肪合成，最終導(dǎo)致瘦素抵抗。瘦素受體長型(OBRb)是執(zhí)行Leptin的主要受體，可通過結(jié)合Janus蛋白酪氨酸激酶(JAK)和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄活化因子(STAF)，發(fā)揮信號轉(zhuǎn)導(dǎo)作用。海帶多糖可能通過提高中樞OBR水平，上調(diào)其表達來直接增加OBRb含量，促進血清Leptin向腦脊液轉(zhuǎn)移，在OBRb與Leptin結(jié)合后，信號傳導(dǎo)通路JAK/STAF實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)作用，降低Leptin含量，將異常增高的血脂調(diào)控至正確范圍內(nèi)，明顯改善瘦素抵抗[53-54]。大量研究[55-56]發(fā)現(xiàn)，使用昆布多糖干預(yù)高脂血癥小鼠后，其血清TG、TC、Leptin和游離脂肪酸水平顯著下降，血脂恢復(fù)至正常水平。因此，海帶多糖可以降低高脂血癥導(dǎo)致的Leptin水平，提高Leptin誘導(dǎo)脂肪細胞凋亡的能力，促進下丘腦組織OBR的表達，從而發(fā)揮降脂作用。

2.7 減少腸道內(nèi)膽酸鹽含量

TC是轉(zhuǎn)化為膽汁酸的重要原料，在限速酶膽固醇7α-羥化酶(CYP7A1)作用下，TC轉(zhuǎn)化為膽汁酸，然后與甘氨酸或?；撬峤Y(jié)合形成膽酸鹽。膽酸鹽是一類兩性大分子，影響機體血脂水平，在脂溶性維生素代謝中起重要作用[57]，肝臟中的TC可以轉(zhuǎn)化為膽酸鹽，膽酸鹽又會重吸收進入肝臟形成TC，從而形成TC的膽肝循環(huán)。研究[58-59]表明，在激活A(yù)MPK后會引起CYP7A1的mRNA表達升高，而SLMG可以增加AMPK的磷酸化程度以激活A(yù)MPK，顯著增加CYP7A1的表達量，從而加快TC代謝速度，降低TC水平[29]。此外，海帶多糖中的硫酸基、半乳糖等在胃腸道內(nèi)能與膽酸鹽產(chǎn)生物理結(jié)合，抑制小腸對膽酸鹽的重新吸收，刺激肝臟的TC長時間持續(xù)集結(jié)，并轉(zhuǎn)化為膽酸鹽，維持膽汁酸的動態(tài)平衡，同時TC進入血液的量隨肝臟TC含量的減少而減少，最終血脂下降[60]。因此，海帶多糖可通過調(diào)節(jié)CYP7A1的表達，降低TC含量；也可通過自身的分子基團和結(jié)構(gòu)與膽酸鹽絡(luò)合，介入膽酸鹽與TC相互轉(zhuǎn)換過程，促使TC不斷轉(zhuǎn)化為膽酸鹽并將膽酸鹽排出體外，減少體內(nèi)TC含量，進而起到降血脂作用。張娣[61]研究表明，海帶多糖能夠結(jié)合膽汁中包括?；悄懰徕c在內(nèi)的膽酸鹽，影響脂類消化吸收，介入膽酸鹽的肝腸循環(huán)，促使肝臟中TC不斷轉(zhuǎn)化為膽酸鹽，降低體內(nèi)TC含量，進而起到降血脂作用。林宗毅[24]研究發(fā)現(xiàn)，海帶多糖總體上吸附膽酸鹽能力較好，但pH值、液料比、提取溫度、提取時間等因素影響海帶多糖的提取效果，進而影響海帶多糖對膽酸鹽的吸附能力。

2.8 作為膳食，進行補充干預(yù)

膳食纖維是一種對機體有重要作用的功能性食品原料，主要包括纖維素、木質(zhì)素、果膠以及親水膠體物質(zhì)如海藻多糖等，在飲食中添加膳食纖維能降低血液中脂肪含量[62]。水溶性膳食纖維(SDF)具有一定降低TC的作用，而海帶膳食纖維中SDF主要來自于褐藻膠，褐藻膠不易被消化道吸收利用，但其表面活性基團能有效吸附TC、膽酸等成分，阻斷部分膽汁酸與TC之間的相互轉(zhuǎn)化，縮減膽鹽、膽酸等從糞便排泄的時間，再通過吸收機體中的TC來補充消耗的膽酸，減少血漿中膽酸和TC水平[63]。作為一種膳食纖維，海帶多糖可以補充機體的膳食纖維含量，干預(yù)機體血脂水平，其降血脂機制可能為：① 褐藻膠是一種水溶性凝膠，具有凝膠特性，可在腸道內(nèi)壁形成減少TC與小腸黏膜接觸的物理屏障，降低其吸收，增加其排泄；② 褐藻膠是一種酸性多糖，帶有大量的負電荷能阻止TC進入細胞內(nèi)，有利于對TC的排泄；③ 加快腸道蠕動，促進腸內(nèi)容物的排泄，減少脂質(zhì)吸收而改善血脂水平；④ 吸附TC和膽汁酸，減少食物中TC的吸收，干擾膽汁酸的肝腸循環(huán)，增加TC、膽酸等的排泄，減少血漿中膽酸和TC水平；⑤ 海帶多糖經(jīng)腸道細菌發(fā)酵降解得到的短鏈脂肪酸能結(jié)合可溶性鈣質(zhì)，影響膽汁酸在大腸的溶解度，從而影響膽汁酸的重吸收。謝苗等[64]將海帶經(jīng)堿處理后，得到了以褐藻膠、碘、蛋白質(zhì)等為主要成分的海帶膳食纖維，此海帶膳食纖維能預(yù)防TC引起的動脈硬化。

3 結(jié)語

海帶多糖是一種生物相容性良好、毒副作用少的天然降血脂物質(zhì)，是制作低脂質(zhì)健康食品和降脂藥品的良好原料，在醫(yī)藥和保健領(lǐng)域具有良好的發(fā)展前景，但其具體的降脂機制還有待更進一步研究，相信隨著科學(xué)研究的深入，海帶多糖能更好的發(fā)揮降脂作用，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥等各個領(lǐng)域。