福州大学：粗粮速食米替代高脂饮食对2型糖尿病小鼠糖脂代谢的影响

展源 2023-07-14

糖尿病是一种具有高血糖特征的全身性代谢疾病，胰岛素抵抗是2型糖尿病（T2DM）的关键病理特征。人们饮食习惯的改变以及食品消费模式的转变，全世界的糖尿病患病率正在迅速上升。饮食结构的调整能够缓解T2DM症状。目前方便食品的加工工艺及其原料种类搭配的研究日益增多，但鲜有研究分析其对健康的影响。

福州大学生物科学与工程学院、福州大学至诚学院的张弛、郭静科、刘树滔* 等通过选取以黑米、红米、小米、糙米等谷物为原料的粗粮自热米饭产品，通过粗粮速食米（IR/CG）替代高脂饮食（HFD），探究饮食结构改变对T2DM糖脂代谢的改善作用，以期为采用食疗方式缓解T2DM提供参考，并为开发粗粮米类功能性食品提供实验依据。

1、IR/CG对T2DM小鼠生理指标的影响

如图1A所示，在喂食28 d后，与Control组相比，T2DM小鼠体质量明显下降，与Model组相比，IR/CG组小鼠体质量明显下降。如图1B所示，与 Control 组相比，其余小鼠日均摄食量显著增加，与Model组相比，摄入含有IR/CG的各组小鼠日均摄食量显著降低，以上结果表明，T2DM小鼠存在多食现象，而IR/CG替代HFD具有改善其摄食量的作用。

2、IR/CG对T2DM小鼠脏器指数的影响

由表2可知，与Control组相比，Model组小鼠肝脏、脾脏系数显著上升，与Model组小鼠相比，IR/CG-H、IR/CG组小鼠肝脏、脾脏系数显著降低，IR/CG-L、IR/CG-M组脏器系数无显著下降。结果表明摄入大量IR/CG的饮食结构能够抑制T2DM小鼠肝脏肥大和脾脏肿大。

3、IR/CG改善T2DM小鼠空腹血糖浓度

如图2所示，在粗粮饮食干预期间，Model组小鼠空腹血糖浓度始终维持在较高水平，与Control组相比，除IR/CG组外，其余各组小鼠空腹血糖浓度明显升高；与Model组相比，摄入IR/CG的小鼠空腹血糖浓度下降，当实验结束时，IR/CG-H、IR/CG组小鼠空腹血糖浓度明显下降。以上结果表明，IR/CG替代HFD能使T2DM小鼠空腹血糖浓度得到改善，其中IR/CG-H、IR/CR改善效果明显。

4、IR/CG改善T2DM小鼠葡萄糖耐受性

由图3A可知，0 min时，Model、IR/CG-L、IR/CG-M、IR/CG-H组小鼠空腹血糖浓度高于Control组，15 min时，Control及IR/CG组小鼠血糖浓度达到峰值，其余各组小鼠血糖浓度在30 min达到最高，与Model组相比，IR/CG-H、IR/CG组小鼠血糖浓度显著降低。由图3B可知，IR/CG-H、IR/CG组小鼠血糖曲线下面积显著低于Model组，且IR/CG组小鼠与Control组小鼠无显著差异，表明摄入大量IR/CG的饮食结构能够改善T2DM小鼠的葡萄糖耐受性。

5、IR/CG对T2DM小鼠胰岛素功能的影响

由表3可知，与Control组相比，Model组小鼠胰岛素浓度、胰岛素抵抗指数显著提高；与Model组小鼠相比，经过饮食干预的IR/CG-L、IR/CG-M、IR/CG-H、IR/CG组胰岛素水平及胰岛素抵抗指数显著下降。此外，与Control组相比，Model、IR/CG-L、IR/CG-M组小鼠胰岛素敏感指数显著下降；与Model组相比，IR/CG-H、IR/CG组小鼠胰岛素敏感指数显著提高。表明摄入含有IR/CG的饮食结构能够减轻T2DM小鼠胰岛素抵抗现象，改善高胰岛素血症。

6、IR/CG对T2DM小鼠血糖相关指标的影响

如图4所示，与Control组相比，Model组胰高血糖素及HbA1c水平显著上升；经过粗粮饮食干预后，与Model组相比，IR/CG-L、IR/CG-M、IRCG-H及IR-CG组小鼠胰高血糖素及HbA1c水平显著降低。与Control组相比，Model组小鼠胰高血糖素样肽-1及脂联素水平显著降低；与Control组相比，Model组小鼠胰高血糖素样肽-1及脂联素水平显著降低（P＜0.05）；与Model组小鼠相比，摄入IR/CG的各组小鼠胰高血糖素样肽-1及脂联素水平显著上升（P＜0.05），以上结果表明，IR/CG替代HFD能够降低胰高血糖素水平，缓解因高胰高血糖素促胰岛素分泌现象，通过改善胰岛素抵抗调节小鼠体内空腹血糖水平，改善T2DM小鼠的高血糖状态。

7、IR/CG对T2DM小鼠血脂的影响

由表4可知，与Control组相比，Model组小鼠TG、T-CHO、LDL-C浓度显著增加；与Model组相比，经过饮食干预的IR/CG-M、IR/CG-H、IR/CG组小鼠TG、T-CHO、LDL-C浓度显著下降，而IR/CG-L组小鼠TG浓度显著降低，但其T-CHO、LDL-C浓度无显著变化，此外，各组小鼠HDL-C浓度无显著变化。表明IR/CG替代HFD能够调节T2DM小鼠血脂水平。

8、IR/CG对T2DM小鼠促炎细胞因子的影响

如图5所示，与Control组相比，Model组小鼠血清及肝脏IL-1β、IL-6、TNF-α水平显著上升；与Model组相比，IR/CG干预后的IR/CG-M、IR/CG-H、IR/CG组小鼠血清及肝脏IL-1β、IL-6、TNF-α水平显著下降，IR/CG-L组小鼠的血清IL-1β、IL-6及肝脏TNF-α水平显著下降，但其血清TNF-α及肝脏IL-1β、IL-6水平无显著变化小鼠促炎细胞因子测定结果表明，IR/CG替代HFD能够减轻T2DM小鼠炎症水平，进而缓解T2DM。

9、T2DM小鼠肝脏、胰腺组织病理学分析结果

如图6A所示，Control组肝细胞轮廓清晰且细胞以中央静脉为中心呈放射状分布，排列整齐，细胞周围有脂肪滴形成，但尚未挤压细胞且无明显炎性细胞浸润。而T2DM小鼠肝内出现明显的脂肪滴，其中Model组小鼠肝细胞数量明显减少，出现大量脂肪滴，脂肪空泡体积大并将细胞核挤压至边缘，同时肝细胞出现肿大，发生气球状病变。与Model组相比，IR/CG-L、IR/CG-M、IR/CG-H、IR/CG组小鼠脂肪空泡体积减小、数量减少，说明肝脏脂肪变性经过IR/CG干预后被抑制。

如图6B所示，Control组小鼠的胰岛细胞数量多，排列整齐且胰岛结构完整，胰岛呈椭圆状。而T2DM小鼠胰岛结构出现不同程度的萎缩，面积变小，形态不规则、不呈椭圆状，此外胰岛细胞数量明显减少且排列散乱。IR/CG-L、IR/CG-M两组小鼠采用低中IR/CG摄入量进行干预，发现两组小鼠胰岛细胞排列紊乱，胰岛不规则且面积较小。而在摄入高剂量IR/CG以及IR/CG干预后，可以发现IR/CG-H组小鼠胰岛面积增大，胰岛细胞数量增加，结构有成椭圆状迹象但仍不规则，而IR/CG组小鼠胰岛细胞明显增加，细胞排列较紧密整齐，胰岛面积增大，部分结构规则，呈椭圆状，以上结果表明大量摄入IR/CG能够在一定程度上修复胰岛，改善胰岛素分泌异常造成的损伤。

结论

高脂饲料中添加了猪油，含有饱和脂肪酸，且和IR/CG相比，脂肪含量较高。因此，本实验通过HFD联合STZ诱导小鼠产生T2DM，通过4 周的饮食干预探究IR/CG干预HFD对T2DM小鼠的影响。

经研究发现，与HFD相比，低脂肪含量的IR/CG的饮食结构能够缓解HFD/STZ诱导的T2DM小鼠高胰岛素血症，降低小鼠胰高血糖素、HbA1c水平，减轻T2DM小鼠炎症从而减轻胰岛素抵抗达到降低血糖的作用，并显著改善血脂水平。此外，IR/CG替代HFD能减少肝脂肪变性，部分恢复胰岛，使胰岛细胞增加。

值得注意的是，摄入IR/CG类食品能够使肠道菌群中拟杆菌、普雷沃氏菌等有益菌丰度增加，且这些有益菌与FBG、TG、T-CHO、LDL-C以及促炎细胞因子水平显著负相关，普雷沃氏菌可以增强支链氨基酸水平，产生丁酸盐，改善胰岛素抵抗，而拟杆菌属能够将复杂的多糖转化为对人类有益的化合物，可以分解难消化的膳食多糖，还能够产生乙酸，通过多种途径调节糖脂代谢，减轻T2DM症状。由此推测IR/CG替代HFD改善糖脂代谢、胰岛素抵抗状态可能与改善小鼠肠道菌群有关。

本研究中，IR/CG替代HFD能够改善T2DM小鼠血糖血脂水平，研究结果可为通过少油脂多粗粮的饮食结构缓解T2DM提供参考，并为开发粗粮米类功能性食品提供理论依据，但其作用机理还需进一步研究探讨。

责任编辑：展源

审　　核：何发

福州大学：粗粮速食米替代高脂饮食对2型糖尿病小鼠糖脂代谢的影响

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