科研 | Mol Nutr Food Res：菜籽和大豆的卵磷脂对小鼠餐后脂代谢、胆汁酸谱和肠道细菌的影响

2021-06-16 微生态

仅5天后，营养剂量的RL和SL通过特异性增加Clostridium leptum来改变小鼠的肠道细菌。

编译：微科盟花城，编辑：微科盟木木夕、江舜尧。

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导读

研究目标：合成乳化剂最近被证明能促进代谢综合征并显著改变肠道微生物群。然而，关于天然乳化剂（如富含必需α-亚麻酸（ALA）的植物卵磷脂）对肠道和代谢健康的影响的数据还很缺乏。

研究方法和结果：在5天的时间里，雄性Swiss小鼠被喂食含有相似量的ALA和0、1、3或10%菜籽卵磷脂（RL）或10%大豆卵磷脂（SL）的饲料。经过一晚上禁食后，它们被强制喂食相同的油混合物，90分钟后被安乐死。卵磷脂的摄入显著增加了Clostridium leptum的粪便水平（P = 0.0004），无论其来源或剂量如何，都不会改变肝脏或肠道脂质代谢基因的表达。卵磷脂（0%）相比，在90分钟时，10%-RL增加ALA在血浆三酰甘油中的丰度，降低盲肠胆汁酸的疏水性，增加硫酸化，如Sult2a1的肝RNA表达增加（P = 0.037）和盲肠CA-7S浓度的上升（P = 0.05）。

结论：仅5天后，营养剂量的RL和SL通过特异性增加Clostridium leptum来改变小鼠的肠道细菌。RL还增加餐后ALA丰度，并诱导胆汁酸谱的有益改变。富含ALA的卵磷脂，尤其是RL，可能会成为有前途的天然乳化剂。

论文ID

原名：Impact of Rapeseed and Soy Lecithin on Postprandial Lipid Metabolism, Bile Acid Profile and Gut Bacteria in Mice

译名：菜籽和大豆的卵磷脂对小鼠餐后脂代谢、胆汁酸谱和肠道细菌的影响

期刊：Molecular Nutrition & Food Research

IF：5.309

发表时间：2021.3.20

通讯作者：Marie-Caroline Michalski

通讯作者单位：法国CarMeN实验室

实验设计

图文摘要

结果

1、卵磷脂与膳食成分

GC-FID分析表明，两种植物（大豆和菜籽）来源卵磷脂的脂肪酸（FA）组成不同（表2）。虽然两者主要由油酸（OA）、亚麻酸（LA）和棕榈酸（PA）组成，但RL的OA含量较高，SL的LA含量较高。两种卵磷脂含有相似量的ALA（~4g/100g）。因此，据报道，卵磷脂的脂肪酸组成分别类似于其含油种子。SL和RL的极性脂质组成相似，主要由磷脂酰胆碱（PC）和磷脂酰乙醇胺（PE）组成。SL含有的lyso-PE是RL的两倍以上。根据研究设计，所有饮食配方均呈现相似的FA组成，主要由OA（~45 g/100 g）、LA（~28 g/100 g）、PA（~14 g/100 g）和ALA（~4.3 g/100 g）组成（表1）。这样，卵磷脂在油混合物中的剂量越高，极性脂质所引导的ALA的量就越高。值得注意的是，卵磷脂和脂质混合物均来自植物，因此不含长链（LC）n-3多不饱和脂肪酸（PUFAs）、二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）。

表1 饮食配方主要的脂肪酸概况和脂质组成。

	对照组	1% RL	3% RL	10% RL	10% SL
脂肪酸组成（g/100 g 总脂肪酸）^a
12:0	0.06	0.06	0.07	0.06	0.05
14:0	0.2	0.2	0.3	0.3	0.2
15:0	0.03	0.03	0.03	0.04	0.03
16:0	14.2	14.3	14.3	14.5	14.0
18:0	2.8	2.8	2.8	2.7	2.8
18:1(n-9)	45.4	45.1	45.1	45.2	47.2
18:1(n-7)	1.9	1.9	1.9	1.9	1.9
18:2(n-6)	28.8	28.9	28.8	28.7	27.2
18:3(n-3)	4.3	4.3	4.3	4.3	4.4
20:0	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4
20:5(n-3)^b	-	-	-	-	-
22:0	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
22:6(n-3)^b	-	-	-	-	-
24:0	0.08	0.08	0.08	0.08	0.1
Σ(SFA)^c	18.1	18.1	18.2	18.2	17.9
Σ(MUFA)^c	48.5	48.3	48.2	48.3	50.2
Σ(PUFA)^c	33.1	33.2	33.1	33.0	31.5
Σ(n-6 PUFA)^c	28.8	28.9	28.8	28.8	27.2
Σ(n-3 PUFA)^c	4.3	4.3	4.3	4.3	4.4
Ratio n-6/n-3 PUFA^c	6.7	6.7	6.7	6.7	6.2
Σ(TFA)^c	0.3	0.4	0.4	0.4	0.3
成分（g/100g最终混合物）
菜籽油	51	50	49	45	46
棕榈油	22	22	22	21	19
葡萄籽油	27	27	26	24	20
菜籽卵磷脂	-	1.0	3.0	10	-
大豆卵磷脂	-	-	-	-	10

（a）采用气相色谱法结合火焰离子化检测器（GC-FID）测定脂肪酸值。

（b）脂质制剂中不含LC n-3 PUFAs。

（c）MUFA=单不饱和脂肪酸；PUFA=多不饱和脂肪酸；RL=菜籽卵磷脂；SFA=饱和脂肪酸；SL=大豆卵磷脂；TFA=反式脂肪酸。

表2 菜籽和大豆的卵磷脂的脂肪酸和磷脂组成。

	菜籽卵磷脂	大豆卵磷脂
脂肪酸组成（总脂肪酸的g/100g）^a
16:0	11.5	22.0
18:0	0.8	3.0
18:1(n-9)	47.7	15.4
18:2(n-6)	29.8	51.9
18:3(n-3)	4.8	4.1
20:5(n-3)^b	-	-
22:6(n-3)^b	-	-
Σ (SFA)^c	13.3	26.1
Σ (MUFA)^c	51.3	17.6
Σ (PUFA)^c	34.9	56.1
Σ (n-6 PUFA)^c	29.9	52.0
Σ (n-3 PUFA)^c	4.8	4.1
Σ (TFA)^c	0.6	0.2
磷脂成分（g/100g总磷脂）^a
PC	34.0	34.8
PE	40.6	38.6
PI + PS	15.0	14.7
Lyso-PC	3.7	1.9
Lyso-PE	2.7	5.5
其他	4.0	4.5

（a）数据通过气相色谱法分别与火焰离子化检测器（GC-FID）和高效薄层色谱法（HPTLC）耦合获得。

（b）这两种卵磷脂都不含LC n-3 PUFAs。

（c）MUFA=单不饱和脂肪酸；PC=磷脂酰胆碱；PE=磷脂酰乙醇胺；PI=磷脂酰肌醇；PS=磷脂酰丝氨酸；PUFA=多不饱和脂肪酸；SFA=饱和脂肪酸；TFA=反式脂肪酸。

2、卵磷脂对餐后血脂的影响

为了评估富含ALA的卵磷脂对餐后血脂和ALA生物利用度的影响，在灌胃后90分钟评估血浆中三酰甘油（TAG）和磷脂（PL）组分的FA组成（图1）。尽管未发现各组之间血浆中总PL的浓度存在差异，但与对照组（即未摄入任何卵磷脂的组）相比，10%-RL组中总TAG的浓度增加了1.6倍，虽然未发现这种影响具有统计学意义。

特别是在ALA方面，与对照组相比，10%-RL导致血浆TAG中ALA的相对百分比显著增加（ P = 0.011）。有趣的是，在10%-SL组中没有观察到这种增加，这表明RL有一种特殊的作用。血浆中ALA的相对百分比没有发现差异。

有趣的是，无论卵磷脂的剂量或来源如何，与对照组相比，摄入卵磷脂的各组小鼠血浆PL中二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）的百分比均显著降低（分别为P = 0.024和 P = 0.0032）。

为了评估在90分钟时观察到的血浆中二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）相对丰度的减少是否是由于它们在FA中稀释的结果，还测定了这些小鼠肝脏中TAG和PL组分的脂质成分（图2）。无论是ALA、EPA还是DHA，肝脏中的两种脂肪组分的FA组成都没有差异。

随着RL在90分钟时增加血浆TAG中ALA的丰度，本文评估了RL对（1）空肠脂质吸收相关基因表达的影响；（2）n-3多不饱和脂肪酸代谢途径相关基因的肠道和肝脏表达，如β-氧化和生物转化为n-3 LC-PUFAs。未观察到差异。

图1 血浆（A）TAG组分中总脂肪酸的浓度，以及（B）ALA、（C）EPA和（D）DHA的相对百分比，血浆（E）PL组分中总脂肪酸的浓度，以及PL组分中（F）ALA、（G）EPA和（H）DHA的相对百分比，在小鼠口服含有0%至10%-RL或SL的脂质混合物后。数值表示平均值 ± SEM，n = 7-11。为了测试卵磷脂对这些血浆脂质的影响，所有组均进行了单因素方差分析，然后进行Dunnett’s post-hoc检验与0%卵磷脂（对照组）相比。与对照组相比显著性差异：* P <0.05；** P <0.01。ALA = α-亚麻酸；DHA = 二十二碳六烯酸；EPA = 二十碳五烯酸；PL = 磷脂；RL = 菜籽卵磷脂；SL = 大豆卵磷脂；TAG = 三脂酰甘油。

图2 口服含有0%至10%-RL或SL的脂质混合物后，小鼠肝脏脂质TAG组分中（A）ALA、（B）EPA和（C）DHA的相对百分比，以及肝脏PL组分中（D）ALA、（E）EPA和（F）DHA的相对百分比。数值表示平均值 ± SEM，n = 9-12。为了测试卵磷脂对这些肝脏脂质的影响，所有组均进行了单因素方差分析。与对照组相比显著性差异：* P <0.05；**P <0.01。ALA = α-亚麻酸；DHA = 二十二碳六烯酸；EPA = 二十碳五烯酸；PL = 磷脂；RL = 菜籽卵磷脂；SL = 大豆卵磷脂；TAG = 三脂酰甘油。

3、对肠道菌群的影响

由于膳食脂类和合成乳化剂都被证明能改变肠道菌群，本文还评估了这两种卵磷脂对肠道菌群组成的影响。评估细菌总数，以及已知代谢效应的特定细菌群。细菌总数以及厚壁菌/拟杆菌比率在各组之间没有差异（图3）。在所有测试的细菌群中，只有一组被发现卵磷脂消耗量显著改变。与Clostridium leptum在所有食用卵磷脂的组中均增加，无论剂量或来源如何（P = 0.0004，图3）。

图3 食用含0～10%-RL或SL的饮食5天后，Swiss小鼠粪便中的细菌总数、厚壁菌/细菌病菌比率和Clostridium leptum DNA丰度。数值表示平均值 ± SEM，n = 4-5。为了测试卵磷脂对这些参数的影响，所有组都进行了单因素方差分析，然后进行了Dunnett’s post-hoc检验与0%卵磷脂（对照组）的比较：* P <0.05； **P <0.01；*** P <0.001。Ct =循环次数； RL = 菜籽卵磷脂；SL = 大豆卵磷脂。

4、菜籽卵磷脂修饰盲肠胆汁酸组成

由于肠道微生物群和BA紧密交织在一起，本文进一步研究了SL和RL对盲肠BA的影响（图4）。

在盲肠重量或盲肠BA总量方面，各组之间未观察到统计学上显著的差异效应。然而，10%-RL组的原发性BA总量比对照组差不多增加了一倍，导致10%-RL组原发性BA与继发性BA的比值比对照组高（P =0.096）。这可能主要归因于10%-RL组的硫酸胆酸（CA-7S）浓度显著高于对照组（P = 0.05），因为10%-RL组的硫酸化BA平均占80%以上。硫酸化BA的增加与10%-RL组与对照组相比盲肠BA池的疏水指数降低有关（P = 0.05），这两个参数之间的负相关证明了这一点(ρ = -0.83，P < 0.0001）。CA-7S的增加与次生BA、脱氧胆酸（DCA）的相对丰度呈负相关（ρ =-0.75，P <0.0001）。同样，在10%-SL组中没有观察到这些变化，这表明RL具有特定的作用。

图4 （A）总初级胆汁酸和（B）CA-7S的浓度，（C）初级和次级胆汁酸的比率，以及（D）小鼠盲肠内胆汁酸池的疏水性指数，在食用含0-10%-RL或SL的饮食5天后，（E）表示CA-7S和DCA的相对百分比之间的Spearman相关性；(F）CA-7S相对百分率与胆汁酸池疏水性指数的Spearman相关性。数值表示平均值 ± SEM，n = 5-7。为了测试卵磷脂对胆汁酸池的影响，所有组均进行单因素方差分析，然后进行Dunnett’s post-hoc检验与对照组比较。统计上与对照组的平均值表示为：#：0.1<P<0.05; *: P <0.05。BA= 胆汁酸；CA-7S = 胆酸-c7s-硫酸酯；DCA = 脱氧胆酸；RL = 菜籽卵磷脂；SL = 大豆卵磷脂。

5、肠肝胆汁酸代谢与炎症的基因表达

为了探索BA硫酸化的潜在机制，本文评估了肝脏和回肠（图5和图6）中参与的肠肝BA代谢的基因的mRNA表达。在肝脏中，与对照组相比，10%-RL组的Sult2a1过表达（P =0.037）。回肠中BA主要代谢途径的主要基因mRNA表达均未发生改变。

图5 小鼠肝脏肠肝胆汁酸代谢相关基因的mRNA表达。数值标准化为Tbp的mRNA表达水平，并表示为与对照组（0%卵磷脂）相比的相对量。数值表示平均值 ± SEM，n = 8-9。为了测试卵磷脂对这些基因表达的影响，所有组均进行了单因素方差分析，然后进行Dunnett’s post-hoc检验与对照组比较。与对照组比较，差异有统计学意义：P <0.05。Cyp27a1= 甾醇27羟化酶；Cyp7a1= 胆固醇7-α羟化酶；Fxr = 法尼醇X受体；Sult2a1=硫转移酶2A1；Sult2a8 = 硫转移酶2A8； Tbp = TATA结合蛋白；Tgr5 = G蛋白偶联受体5。

图6 回肠-肠肝胆汁酸代谢相关基因的mRNA表达。数值标准化为Tbp的mRNA水平，并表示为与对照组（0%卵磷脂）相比的相对量。条代表平均扫描电镜，n 8-9。为了检测卵磷脂对这些基因表达的影响，所有组均采用单因素方差分析。Asbt = 顶端钠胆酸转运蛋白；Fgf15 = 成纤维细胞生长因子15；Fxr = 法尼醇X受体；Ostα = 有机溶质转运蛋白α；Tbp = TATA结合蛋白。

讨论

本研究旨在评估短期摄入两种富含ALA的植物卵磷脂营养剂量对餐后血脂和ALA生物利用度的影响，以及对脂质稳态和肠道健康的其他调节因子，如BA和肠道微生物群的影响。

以前有报道称，膳食PL可增加餐后脂肪吸收。尽管如此，它们的刺激作用似乎是剂量依赖性的，低营养剂量卵磷脂的作用仍然存在争议。通过这种方式，最近证明在淋巴管插管的大鼠中给予RL剂量依赖性地增加淋巴中脂质的输出，但是这种刺激作用只有在高补充剂量（30%）时才变得显著。这一点已在其他研究中得到证实，在低PL/TAG比率（1/16-1/7）的饮食中给予PL不会增加脂质淋巴输出。

本研究的结果补充了之前的研究结果，因为本文研究表明，在肠道暴露5天后，营养剂量（10%）的RL和SL不会显著增加餐后脂质的吸收。这反映在卵磷脂对血浆脂质含量和小肠脂质吸收相关基因表达均无显著影响。总之，这些结果突出了植物卵磷脂作为食物成分或补充剂的不同代谢影响。在目前肥胖和相关高脂血症的背景下，植物卵磷脂的营养剂量不会增加血脂，这一事实传达了一个相当令人放心的信息，即它们作为乳化剂的用途，这一点值得在人类身上得到证实。

此外，本研究是第一次，比较两种植物来源的类似类型的天然乳化剂。我们证明，10%-RL的加入，而不是SL的加入，在90分钟时诱导血浆TAG中ALA的丰度增加。由于两种卵磷脂具有相似的PL含量，RL对ALA血浆丰度的这种刺激作用可能不仅仅归因于其作为PL。事实上，尽管最近的数据描述PL是FA相对于TAG的潜在优先载体，特别是关于LC n-3 PUFA，它们增加全身FA生物利用度的能力仍然存在争议。通过这种方式，文献报道采用与本文所采用的研究设计相似的研究设计，但在仔猪中得出结论：LC n-3 PUFA在淋巴中的生物利用度没有变化，但当作为卵磷脂提供时，它们在脂蛋白中的分布受到调节。

然而，观察到的RL和SL之间血浆ALA丰度的差异可能是由于脂肪分解和肠道吸收率的差异。事实上，乳化剂的性质强烈地影响了膳食脂质的乳化作用及其与胃和小肠内胆汁盐和消化酶的相互作用。因此，在本研究中，不同的脂肪酸组成的油菜和大豆卵磷脂可能导致脂肪分解率的差异。植物油的脂肪酸组成，以及脂肪酸在TAG分子中的分布，已经被证明可以调节它们的消化速度和程度。两种卵磷脂对血浆ALA丰度的观察差异也可能来自ALA与其他FA的协同作用。在体外和体内研究的结合中，将ALA加入富含油酸和ALA的菜籽油中时，其消化和吸收大于富含n-6多不饱和脂肪酸的葵花籽油中的消化和吸收。在将来的研究中，比较RL和SL的脂解率、体外消化和肠细胞吸收可能是有意义的。

与血浆组分相反，肝脏提供了更稳定的脂质代谢状态反映，血浆组分受脂肪酸组成不断波动的影响。因此，所有小鼠肝脏TAG和PL区不同n-3多不饱和脂肪酸（ALA、DHA、EPA）的丰度相同，表明血浆PL的观察差异是不同餐后动力学的结果，而不是营养状况。因此，植物卵磷脂的营养剂量不足以在短期内显著改变ALA的生物利用度和体脂状态。这与ALA和n-3多不饱和脂肪酸代谢相关基因的肝脏和肠道表达（如β-氧化或生物转化为n-3 LC多不饱和脂肪酸）在各组之间没有差异这一事实是一致的。

除了它们在脂质代谢中的作用外，膳食PL代表了肠道微生物群的潜在调节因子。由于最近的报告强调了合成乳化剂对肠道微生物群的有害影响，本文还旨在评估RL和SL对特定细菌群、家族和物种（已知其代谢效应）丰度的短期影响。事实上，最近在随机分为植物性或动物性饮食的人类中发现，肠道微生物能够快速（2-4天）对营养微环境的变化做出反应。本文在这里展示了无论来源或剂量如何，食用植物卵磷脂仅5天后，小鼠中的Clostridium leptum增加。C. leptum，也通常被称为梭状芽胞杆菌群IV，代表人类粪便细菌的优势群之一（16-25%）。C. leptum主要由纤维溶解性丁酸细菌组成，通常具有有益的抗炎作用。患有慢性炎症性疾病，如克罗恩病和溃疡性结肠炎的患者，其粪便中C. leptum。因此，短期食用SL和RL似乎会引起肠道微生物群的有益变化。尽管如此，RL和SL对肠道微生物群的影响是在有限数量的粪便微生物物种上进行评估的。为了更深入地了解这些天然乳化剂对细菌多样性和功能的影响，现在需要进行更全面的宏基因组分析。

胆汁酸越来越被认为是脂肪代谢和肠道微生物特性的重要调节因子。事实上，BA的变化先于肠道微生物种群的变化，并对其产生因果影响。本文在此证明，短期食用10%-RL（而非SL）会导致硫酸化BA（主要是CA-7S）的丰度增加。观察到的硫酸化主要发生在肝脏，10%RL组与对照组相比，肝脏Sult2a1的mRNA表达增加表明了这一点。

在肝细胞中，BA的硫酸化是由硫转移酶催化的，特别是在3，7和12位。这使得它们更具亲水性，从而促进它们在尿液或粪便中的排出，并降低其毒性。此外，BA硫酸盐是顶端钠依赖性BA转运蛋白（ASBT）的不良底物，因此BA的硫酸化显著抑制其被动再吸收。此外，肝脏中7位的硫酸化会增加抑制了其微生物转化为DCA，这证实了观察到10%-RL组DCA相对丰度降低。由于DCA被认为是有毒的，因此RL引起的BA硫酸化会增加可能会对肠道健康产生有益影响。然而，这些在小鼠身上的观察结果可能不会直接转位到人类身上，因为这两个物种之间BA代谢的差异很重要；未来的研究必须进行专门探讨植物卵磷脂对人体BA代谢的影响。

总结

乳化剂在食品中的存在越来越普遍，这使人们质疑其对健康的影响。因此，本研究旨在评估两种天然乳化剂对肠道和代谢健康标志物的短期影响。本文的结果表明，营养剂量（<10%）的RL和SL，尽管对餐后血浆脂质动力学有潜在影响，但不影响血浆或肝脏脂质浓度和代谢。然而，仅仅食用5天后，两种植物卵磷脂都能促进增加C. leptum，一种有益健康、消炎的细菌群。在当前肥胖和相关的低度炎症的背景下，使用这些天然成分似乎比使用合成乳化剂更为优先，最近报道了合成乳化剂对微生物群和宿主肠道健康的有害影响。有趣的是，本文的研究还强调了这两种植物源卵磷脂对代谢的影响。RL，而不是SL，引起餐后血浆中ALA丰度的增加和原代BA的硫酸化，表明对代谢和肠道健康有特殊的有益影响。由于大多数使用植物卵磷脂的研究都集中在大豆上，大豆在可持续性和转基因生物的使用方面表现出重要的社会关注，因此菜籽卵磷脂似乎是一种新型的食品配料，具有很好的营养益处。