本文系Food Science and Human Wellness原创编译，欢迎分享，转载请授权。

Abstract

肥胖症的患病率有所增加，是全世界的健康问题。由于对合成抗肥胖治疗的担忧，如今天然产品成为一种趋势。先前的研究证明，有可能使用海藻作为抗肥胖剂。因此，本研究研究了马尾藻淀粉葡糖苷酶辅助水解物粗多糖及其岩藻多糖组分（STAFs）对3T3-L1细胞和高脂饮食（HFD）诱导的肥胖小鼠的脂质抑制作用。结果显示，STAF3木糖含量最高，通过下调3T3-L1细胞中的脂质生成蛋白和脂肪生成蛋白，对脂质积累具有显著的抑制作用。此外，在HFD诱导的肥胖小鼠模型中，口服STAC补充剂显着降低了体质量和脂肪重量的增加，以及血清脂质含量的增加。结构和化学表征表明，纯化的STAF3具有一致的表面形貌和小粒径，具有与商业岩藻糖相似的结构特征。总之，这些结果表明，STAC和来自马尾藻的纯化STAF3是作为抗肥胖剂或功能性食品对抗肥胖的有效来源。

Introduction

在过去的几十年里，肥胖病例和肥胖相关问题在世界范围内有所增加。此外，全球儿童和青少年肥胖率迅速上升。肥胖是一组复杂的代谢疾病，其特征是体质量增加、脂质含量高以及倾向于从脂肪组织分泌有害激素。在超重或肥胖的情况下，身体脂肪的过度堆积会产生负面影响，并大大增加代谢疾病的发病率，如2型糖尿病，心血管疾病，非酒精性脂肪肝，神经退行性疾病。因此，减少食物摄入量、脂质积累、脂肪生成或抗肥胖药物的摄入可能有助于减少肥胖。目前，奥利司他和西布曲明等合成抗肥胖药用于治疗肥胖。然而，持续使用这些合成抗肥胖剂可能会诱发不良副作用。西布曲明最常报告的副作用是胃肠道紊乱，导致脂肪泻伴过度胀气和一些严重的、不利的肝脏疾病（肝衰竭、坏死和胆汁淤积性肝炎）。因此，有必要开发针对肥胖及其并发症的新型天然抗肥胖剂。

脂肪生成是发生在脂肪细胞中的细胞分化过程。在脂肪生成过程中，前脂肪细胞的形态特征发生改变，前脂肪细胞最终转化为储存脂质的成熟脂肪细胞。如前所述，脂肪生成过程受脂肪生成和脂肪生成蛋白表达的调节。因此，脂肪生成和脂肪生成受到脂肪生成和脂肪生成蛋白的显着影响。此外，甾醇调节元件结合蛋白1（SREBP-1）是一种脂肪生成蛋白，在脂肪细胞中的脂质积累中起着重要作用。此外，先前的研究表明，脂肪酸结合蛋白4（FABP4）是一种脂质转运蛋白，受脂肪生成过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPAR-γ）水平的调节和脂肪生成SREBP-1，诱导高PPAR-γ表达，促进脂肪细胞分化过程中的脂质生物合成。这些蛋白质通过相互作用来调节脂肪细胞中的脂质储存和合成。因此，脂生成蛋白和脂肪生成蛋白的双重靶向是一种有效的策略，可用于减少导致肥胖的脂质积累。

马尾藻是一种常见的褐藻，分布于潮间带。广泛分布于东亚（中国、韩国和日本）。以前的研究已经描述了在马尾藻中发现的生物活性成分的各自作用，例如多糖、脂质和酚类化合物。其中，来自马尾藻物种的硫酸化多糖具有降血脂和抗肥胖活性。然而，对化合物的结构特征和抗肥胖活性缺乏足够的了解，关于其脂质抑制活性以及来自马尾藻的多糖的化学和分子特征变化的报道较少。因此，本研究的目的是研究来自桑伯氏链球菌（STAC）的淀粉葡糖苷酶（AMG）辅助水解物粗多糖和来自桑伯氏链球菌（STAF）的纯化岩藻多糖部分在体外和体内的有效抗肥胖作用。

Results and Discussion

STAC和STAF3的纯化和结构表征

采用酶辅助水解法纯化了岩藻多糖。采用DEAE离子交换色谱法从STAC获得4种STAF。DEAE色谱图如图1A所示。通过MALS分析、FTIR波谱、SEM和NMR分析确定了纯化的岩藻多糖的结构特性。用MALS测量STAF的平均分子量。根据MALS结果，STAF1、STAF2、STAF3和STAF4的平均分子量分别为4.751×106、1.895×106、2.095×106和6.224×105 g/mol（图1B）。如图1C所示，通过FTIR光谱法测定了STAC和STAF3的结构特性。STAC和STAF3的IR光谱在1035（多糖糖苷C–O–C桥键）、1135（多糖糖苷C–O键）和1616 cm–1处显示出强烈的FTIR峰（羧酸盐O–C键）。此外，在1120～1220 cm–1处观察到相对宽阔和低强度的FTIR峰值（硫酸根基团S=O）。在1650 cm–1处观察到的强峰证明葡聚糖中的C=O键合。

使用FE-SEM检查了STAC和STAF3的表面形貌（图1D）。STAC的粒径不一致，大多表现为表面粗糙的大尺寸扁平颗粒。然而，与STAC相比，STAF3的SEM图像在颗粒的大小和形状上存在显著差异。STAF3的粒径小于STAC的粒径，并形成线状结构。采用核磁共振波谱分析纯化后的STAF3的结构特征（图1E）。质子核磁共振波谱中多糖的化学位移是根据先前的研究分配的。1H NMR谱图显示与褐藻褐藻的褐藻糖胶相对应的峰。此外，δ 1.0～1.2处的峰代表岩藻糖单元的甲基。在δ 1.7–2.0观察到的1H NMR信号可归因于酒精质子。δ 3.5～4.0的强烈信号归因于糖残基的质子，例如D-半乳糖的O-6。在大约δ 4.6观察到的强信号表明NMR溶剂和氧化氘。

STAC和STAFs对3T3-L1脂肪细胞的脂质抑制作用

ORO染色研究STAC和STAFs对3T3-L1细胞的潜在脂质抑制作用。在图2A中，3T3-L1细胞的显微镜图像显示对照组的脂质积累水平很高。然而，用STAC和STAFs处理可显着抑制脂质积累。在图2B和图C中，细胞活力和ORO含量表明，与对照组相比，STAC和STAFs对3T3-L1细胞没有毒性作用，有效减少了细胞内脂质积累。在纯化的多糖中，STAF3在3T3-L1细胞中表现出最高的脂质抑制活性。STAF3处理在浓度为200 μg/mL（（0.33±0.01）倍）时显著降低了ORO含量。这些结果表明，STAC抑制了脂质积累。此外，在其纯化的STAF中，STAF3对3T3-L1细胞具有优异的脂质抑制作用。脂肪细胞分化导致脂肪生成，脂肪生成受脂肪特异性蛋白（包括脂肪生成蛋白和脂肪生成蛋白）的调节。Western blot结果显示，STAF3处理显著抑制了产脂PPAR-γ和产脂SREBP-1蛋白表达。与未处理的对照组相比，高浓度的STAF3（200 μg/mL）显著降低了成脂PPAR-γ（0.22±0.01倍）、FABP4（0.41±0.01倍）和成脂SREBP-1（0.11±0.00倍）蛋白的表达水平（图2D和2E）。研究结果表明，STAF3通过下调3T3-L1脂肪细胞中的脂肪生成和脂肪生成蛋白来调节脂质积累。

STAC对机体和脂肪重量及血清脂质生化的影响

为了确定STAC是否改善了肥胖，研究了HFD诱导的肥胖小鼠的体质量，体质量增加和白色脂肪组织重量。监测体质量和体质量增加6周，并在处死后测量脂肪重量。体质量、白色脂肪组织重量和血清血脂谱的数据如图3所示。研究结果显示，在6周的监测期内，HFD组的体质量稳步增加，HFD组的体质量高于CD组。在对照HFD组中，体质量在这6周内从21 g增加到36 g。然而，STAC治疗显著降低了HFD诱导的体质量增加。第6周STAC给药组的体质量为（33.35±2.31）g（图3A）。此外，测量了总脂肪重量，以阐明STAC引起的体质量减轻是否源于HFD喂养的肥胖小鼠脂肪组织重量的减少。与HFD组（（1.66±0.14）g相比，STAC处理组的白色脂肪组织重量（（1.05±0.02）g）在6周时明显降低（图3B）。本研究结果表明，STAC有效地降低了HFD喂养的肥胖小鼠的体质量和脂肪重量。

图3 STAC改善HFD诱导的肥胖小鼠的肥胖

STAC对肝脏和白色脂肪组织组织学变化的影响

对肝脏和白色脂肪组织进行H&E染色，以确定STAC对肝脏和白色脂肪组织脂质积累的抑制作用。小鼠肝脏和白色脂肪组织的组织学图像如图4A所示。在CD组中观察到以密集和有序的方式排列的肝细胞。HFD组肝细胞形态不规则，脂质积累水平高。然而，补充STAC明显改善了肝脏脂质积累。每组的肝脂定量积累如图4B所示。接下来评估了补充STAC是否不仅降低了肝细胞中的细胞内脂质积累，还降低了白色脂肪组织中的脂质积累。如图4C所示，白色脂肪组织的组织学表现显示，HFD显著增加了脂质积累。然而，在STAC给药组中观察到细胞内脂质积累的显着减少。综上所述，这些结果表明STAC可降低肝脂肪变性和脂肪细胞肥大的风险。

STAC对白色脂肪组织中成脂和致脂基因表达的抑制作用

采用RT-qPCR检测HFD诱导的肥胖小鼠白色脂肪组织中脂肪生成PPAR-γ和脂肪生成SREBP-1基因的表达。如图5所示，与CD组相比，HFD组的PPAR-γ和SREBP-1表达显著增加。然而，口服STAC显著降低了白色脂肪组织中成脂PPAR-γ和脂肪成脂SREBP-1基因的表达。简明扼要地说，这些结果表明，STAC通过调节HFD诱导的肥胖小鼠的主要脂肪生成和脂肪生成基因表达PPAR-γ和SREBP-1，有效地减少了脂肪生成和脂肪生成。

Conclusion

总之，目前的研究清楚地证明了STAC和STAFs在体外和体内的抗肥胖作用。纯化的STAF显著抑制了3T3-L1细胞中脂质积累，并显著下调了产脂PPAR-γ和FABP4以及产脂SREBP-1蛋白的表达水平。此外，在小鼠肥胖模型中，补充STAC控制了HFD诱导的体质量和脂肪重量的增加。此外，STAC还连续提高了HFD诱导的TG和TC水平，并有效降低了白色脂肪组织中脂肪生成和脂肪生成的关键调节因子的表达。因此，STAC及其STAF是抗肥胖药物的宝贵来源，可用于缓解肥胖症中的高脂血症和血脂异常。

Anti-obesity effects of fucoidan from Sargassum thunbergii in adipocytes and high fat diet induced obese mice through inhibiting adipogenic specific transcription factor

Hyo-Geun Leea,1, H.H.A.C.K. Jayawardhanaa,1, Fengqi Yanga,b, D.P. Nagahawaththaa, N.M. Liyanagea, Kyung-Mo Songc, Yun-Sang Choic, Seung-Hong Leed, You-Jin Jeona,*, Min-Cheol Kangc,*

a Department of Marine Life Sciences, Jeju National University, Jeju 63243, Republic of Korea

b Marine Science Institute, Jeju National University, Jeju 63333, Republic of Korea

c Research Group of Food Processing, Korea Food Research Institute, Wanju 55365, Republic of Korea

d Department of Pharmoceutical Engineering, Soonchunhyang University, Asan 31538, Republic of Korea

1 Both authors contributed equally.

*Corresponding author.

Abstract

The prevalence of obesity has increased and is a health concern worldwide. Due to the concerns regarding synthetic anti-obesity treatments, nowadays natural products become a trend. Previous studies proved that there is a potential to use marine algae as anti-obesity agents. Therefore, in this study, the lipid inhibitory effect of crude polysaccharide of amyloglucosidase-assisted hydrolysate from Sargassum thunbergii (STAC) and its fucoidan fractions (STAFs) on 3T3-L1 cells and high-fat diet (HFD)-induced obese mice were investigated. According to the results, the STAF3, showed the highest xylose content and exhibited significant inhibitory effects on lipid accumulation by downregulating adipogenic and lipogenic proteins in 3T3-L1 cells. Furthermore, oral supplementation with STAC significantly declined gain in body weight and fat weight, and serum lipid contents in an HFD-induced obesity mouse model. Structural and chemical characterizations demonstrated that purified STAF3 has consistent surface morphology and small particle size, with similar structural characteristics as commercial fucoidan. Together, these results indicate that STAC and purified STAF3 from Sargassum thunbergia is a potent source to develop as ananti-obesity agents or functional food products to counter obesity.

Reference:

LEE H G, JAYAWARDHANA H.H.A.C.K., YANG F Q, et al. Anti-obesity effects of fucoidan from Sargassum thunbergii in adipocytes and high fat diet induced obese mice through inhibiting adipogenic specific transcription factor[J]. Food Science and Human Wellness, 2024, 13(3): 1608-1616. DOI:10.26599/FSHW.2022.9250136.

翻译：林安琪（实习）

编辑：梁安琪；责任编辑：张睿梅

封面图片来源：图虫创意

为进一步促进动物源食品科学的发展，带动产业的技术创新，更好的保障人类身体健康和提高生活品质，北京食品科学研究院和中国食品杂志社将与陕西师范大学、新疆农业大学、浙江海洋大学、甘肃农业大学、大连民族大学、西北大学于2024年10月14-15日在陕西西安共同举办“2024年动物源食品科学与人类健康国际研讨会”。

长按或微信扫码了解详情

为加强企业主导的产学研深度融合，促进食品科研成果转化和服务地方经济产业，由全国糖酒会主办，北京食品科学研究院、中国食品杂志社和中粮会展（北京）有限公司承办的“食品科技成果交流会”将于2024年10月29-31日糖酒会期间在深圳国际会展中心举办 ，以当前食品科技发展趋势和食品产业发展的重点科技需求为导向，针对食品产业发展面临的重大科技问题，交流和借鉴国外经验，为广大食品科研工作者和生产者提供新的思路，指明发展方向。

长按或微信扫码进行注册

会议招商招展

联系人：杨红；电话：010-83152138；手机：13522179918（微信同号）