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Introduction

近年来肥胖已经成为一个国际性的公共问题，增加了大部分国家及地区的疾病风险。肥胖与很多慢性代谢疾病密切相关，如高血压、心血管疾病、炎症、Ⅱ型糖尿病和癌症。因此，预防和治疗肥胖症正受到越来越多的研究人员的关注。

研究人员一直致力于了解饮食对健康的影响。近年来，许多研究发现植物源性食物成分具有良好的降脂作用。相关流行病学研究指出，杂粮类食品的长期摄入可以有效降低心血管疾病、II型糖尿病、结肠癌和脑卒中等慢性病的发病率，并且有助于控制体重。青稞作为唯一可以在海拔4200~4500 m之间种植的作物，是我国西北地区的主要杂粮作物。它富含生物活性植物化学物质，包括β-葡聚糖、酚类化合物等。

目前对青稞的研究主要集中在分离提取后的β-葡聚糖及水溶性多糖，关于系统研究青稞中的酚类提取物及其降脂作用评价还鲜见报道。为了充分了解青稞提取物中酚类物质的种类、降脂功能及其机理，南京财经大学食品科学与工程学院王立峰教授团队姚轶俊博士在本研究中利用UHPLC-Q-Orbitrap MS质谱鉴定出青稞多酚提取物中的二十多种酚类化合物，并对其胰脂肪酶抑制功能进行了评价。在此基础上，通过构建HepG2高脂细胞模型，研究青稞多酚提取物对胞内TG、LDL-C、T-CHO、ALT、AST水平的调节作用；并进一步利用qPCR技术探究其对脂类代谢相关基因（如PPARγ、Fabp4、Plin1、adipoQ）的调控作用。

Results and discussion

根据UHPLC-Q-Orbitrap MS质谱结果并基于Mzcloud、mzvalut、chemspider数据库进行青稞提取物中酚类化合物解析。结果如下表所示，根据其相对含量共发现了22中酚类化合物。其中金丝桃苷和的出峰时间分别为8.929、11.668 min。已证实金丝桃苷在抗炎、抗氧化、心肌保护等方面具有重要作用。此外，还金丝桃苷对乙酰氨基酚诱导的肝损伤具有保护作用。滨蒿内脂具有多种药理作用。同时，作者还在青稞提取物中发现了滨蒿内脂的代谢物东莨菪亭，滨蒿内脂的主要代谢途径是在CYP酶的催化下o -去甲基化成东莨菪亭或异共生素，这也解释了为何青稞具有良好的降脂功能。

表1 基于UHPLC-Q-Orbitrap MS检测青稞提取物中的多酚化合物

在体外使用对硝基苯酚法探究了青稞提取物对脂肪酶活力的影响， 结果表明，当青稞提取物的添加量从20 μg/mL到100 μg/mL时，其对脂肪酶的抑制率12.8%到18.4%。表明青稞提取物可以通过抑制细胞内脂肪酶的活性从而达到降脂的生理功能。

图1 青稞多酚提取物对脂肪酶活力的抑制作用

利用0.25 mmol/L油酸诱导HepG2细胞，构建高脂细胞模型。研究青稞提取物对细胞内甘油三酯（TG）、低密度脂蛋白（LDL-C）、总胆固醇（T-CHO）、天冬氨酸转氨酶（AST）、丙氨酸转氨酶（ALT）含量的影响。结果表明，青稞提取物能有效地降低HepG2高脂细胞内的这五项指标。添加了1 mg/mL青稞多酚提取物的HepG2高脂细胞，与对照组相比，细胞内TG含量下降了34.4%，LDL-C下降了51.8%，T-CHO下降了21.4%，ALT下降了51.5%，AST下降了21%。

图2 青稞多酚提取物对高脂HepG2细胞中TG、T-CHO、LDL-C、AST、ALT水平的影响

PPARγ属于核受体超家族，在脂肪组织中高度表达，并参与多个生理过程，如葡萄糖和脂类代谢的调节基因表达。经过油酸诱导后的高脂HepG2细胞的PPARγ表达水平明显减少，但添加量青稞提取物后PPARγ表达水平显著增加了11.84%。研究发现，食物来源的化合物如芹黄素对NAFLD的发生有明显的抑制作用，包括减轻高脂饲料喂养的小鼠体内的脂质积累和氧化应激，并能显著抑制PPARγ目标基因编码的蛋白质表达，表明青稞提取物在一定程度上改善了NAFLD的进展，在NAFLD治疗领域具有潜在的重要性。与单独使用油酸处理相比，青稞提取物和油酸共同处理的Fabp4水平要高出37.4%。Fabp4属于FABP中的一员，在脂肪细胞和脂肪组织中高度表达。Fabp4在脂质代谢中的调节功能最近被报道。细胞质FABPs可以提高游离酸的溶解性和并将其运输到特定的酶和细胞隔间，进一步控制线粒体和过氧化物酶体氧化，内质网酯化，脂滴存储或核调节基因的表达。实验结果表明，青稞提取物能上调Fabp4基因表达，具有降脂的积极作用。但是青稞提取物对AdipoQ的影响并不显著，这可能是由于在青稞处理后脂联素降低所致。此外，Plin1在白色脂肪细胞中高表达，并积极参与脂肪分解的调控。然而，在成熟的棕色脂肪细胞中，Plin1很少表达。在基础条件下，Plin1通过限制激素敏感脂肪酶、脂肪甘油三酯水解酶及其联合激活剂CGI-58进入LDs来防止过量的脂肪分解。本研究表明青稞提取物抑制Plin1靶基因表达，对Plin1无明显激活作用。

图3 青稞提取物对（A）PPARγmRNA表达水平的影响；（B） Fabp4；（C） Plin1和（D）脂肪Q对高脂血症HepG2细胞的作用。

Conclusion

经UHPLC-Q-Orbitrap MS质谱鉴定青稞提取物中中含有二十多种酚类化合物，其中包含了具有降脂作用的成分，如金丝桃苷、东莨菪酮等。在体外实验中当青稞提取物的添加量为100 μg/mL时，其对脂肪酶的抑制率达到18.4%。1 mg/mL青稞多酚提取物使HepG2高脂细胞模型中TG、LDL-C、T-CHO、ALT和AST含量分别下降了34.4%、51.8%、21.4%、51.5%及21%。此外qPCR结果显示青稞多酚可上调脂质代谢相关基因PPARγ和Fabp4的表达。旨在对肥胖人群提供一定的膳食指导，为青稞的利用和相关功能食品的开发提供理论依据。

第一作者简介

姚轶俊，女，博士。2011年毕业于东南大学生物工程系，2013年在台湾大学食品科技研究所获得理学硕士学位，2020年在江南大学食品学院获得工学博士学位。现在南京财经大学食品科学与工程学院，从事粮食资源高值化利用技术研究，着重于谷物食品加工特性、营养评价研究，探索杂粮中酚类化合物功能作用的评估及机理，并致力于青稞、荞麦、薏米等杂粮高品质功能食品的开发。近年来以第一作者发表论文十余篇，主持并完成国家重点研发计划子课题1项，江苏省高校自然科学研究面上项目1项，获得江苏省教育科学研究成果技术发明二等奖1项，参与授权发明专利5项。

通信作者简介

王立峰，男，南京财经大学食品科学与工程学院教授，博士生导师。入选中组部“万人计划”领军人才，科技部中青年科技创新领军人才，江苏省现代农业（小麦）产业技术体系岗位科学家，先后荣获江苏省高校技术发明二等奖，中国食品科学技术学会杰出青年奖，全国优秀粮油科技工作者以及中国粮油学会科学技术奖一等奖。王立峰教授致力于粮油食品资源高值化利用技术研究，着重于油料加工副产物（如菜籽、大豆）中蛋白质资源的高效制备、性能挖掘与高值利用，探索谷物中小分子生物活性物质的功能评价和作用机制，利用食品组分中多酚、蛋白（肽）预防糖尿病、肥胖等代谢综合征。近年来以第一或通讯作者身份发表SCI/EI论文60余篇；先后主持各类项目20余项，其中包括国家自然科学基金面上项目3项，科技部重点研发计划子课题3项；授权国家发明专利20余件，公开国家发明专利40余件。参与起草国家粮油行业标准2项。

Evaluation of the intracellular lipid-lowering effect of polyphenols extract from highland barley in HepG2 cells

Yijun Yao, Zhifang Li, Bowen Qin, Xingrong Ju, Lifeng Wang*

College of Food Science and Engineering/ Collaborative Innovation Centre for Modern Grain Circulation and Safety, Nanjing University of Finance and Economics, Nanjing 210023, China

*Corresponding author.

Abstract

Active ingredients from highland barley have received considerable attention as natural products for developing treatments and dietary supplements against obesity. In practical application, the research of food combinations is more significant than a specific food component. This study investigated the lipid-lowering effect of highland barley polyphenols via lipase assay in vitro and HepG2 cells induced by oleic acid (OA). Five indexes, triglyceride (TG), total cholesterol (T-CHO), low density lipoprotein-cholesterol (LDL-C), aspartate aminotransferase (AST), and alanine aminotransferase (ALT), were used to evaluate the lipid-lowering effect of highland barley extract. We also preliminary studied the lipid-lowering mechanism by Real-time fluorescent quantitative polymerase chain reaction (qPCR). The results indicated that highland barley extract contains many components with lipid-lowering effects, such as hyperoside and scoparone. In vitro, the lipase assay showed an 18.4% lipase inhibition rate when the additive contents of highland barley extract were 100 μg/mL. The intracellular lipid-lowering effect of highland barley extract was examined using 0.25 mmol/L OA-induced HepG2 cells. The results showed that intracellular TG, LDL-C, and T-CHO content decreased by 34.4%, 51.2%, and 18.4%, respectively. ALT and AST decreased by 51.6% and 20.7% compared with the untreated hyperlipidemic HepG2 cells. qPCR results showed that highland barley polyphenols could up-regulation the expression of lipid metabolism-related genes such as PPARγ and Fabp4.

Reference:

YAO Y J, LI Z F, QIN B W, et al. Evaluation of the intracellular lipid-lowering effect of polyphenols extract from highland barley in HepG2 cells[J]. Food Science and Human Wellness, 2024, 13(1): 454-461. DOI:10.26599/FSHW.2022.9250039.

文章编译内容由作者提供

编辑：王佳红；责任编辑：张睿梅

封面图片来源：图虫创意