甜菜碱对脂肪组织释放游离脂肪酸和抗氧化能力

作者：张林，刘雨娟，陈红梅，李伟，郑天珍

【摘要】 目的观察甜菜碱对大鼠离体脂肪组织释放游离脂肪酸（free fatty acid， ffa）和抗氧化能力的影响，并探讨其作用机制。方法将大鼠离体脂肪组织置于37℃ krebs液中温育，分别加入不同浓度的甜菜碱及各阻断剂，观察其对ffa和丙二醛（mda）、总抗氧化能力（taoc）的影响。结果甜菜碱可促进脂肪组织释放ffa（p=0.000），并存在剂量相关效应（r=0.909，p=0.000）；甜菜碱可降低脂肪组织mda含量，提高taoc；心得安、异搏定和sq22，536（腺苷酸环化酶抑制剂）可不同程度的阻断上述作用。结论甜菜碱可促进离体脂肪组织释放ffa，提高其抗氧化能力。此作用可能部分经由脂肪细胞的肾上腺素能β受体、l型ca2+通道和腺苷酸环化酶所介导。

【关键词】 甜菜碱; 游离脂肪酸; 离体脂肪组织；心得安； 异搏定

　　abstract：objectivethe effect of betaine on free fatty acid(ffa) release and antioxidant capacity from isolated adipose tissue in rats and its mechanism were studied. methodsisolated rat tissues were placed into krebs solution to incubate at 37℃ and were respectively added into the betaine of different concentration and blockers. the ffa values and malondialdehyde (mda) and tatal antioxidant capacity(taoc) content from isolated adipose tissue were observed. resultsbetaine could promote the ffa release (p=0.001；r=0.909， p=0.000)dosedependently. it could reduce mda and raise taoc from isolated adipose tissue which can be blocked partly by propranolol， varapamil or sq22，536(adenylyl cyclase inhibitor).conclusionbetaine can enhance the catabolism of adipose tissue in vitro by increasing the release of ffa and improving its antioxidant capacity. the effect may be mediated partly by β3 adrenergic receptor， varapamilsensitive ca2+ channel l and adenylyl cyclase(ac).

　　key words： betaine； free fatty acid； isolated adipose tissue； propranolol； varapamil

甜菜碱(betaine)存在于多种植物中，作为饲料添加剂，可抑制猪、鸡的脂肪合成,提高瘦肉率［1］。还可调节渗透压，降低脂肪组织的比率，防止脂肪肝，减轻乙醇所致的肝损伤，确保动物正常生长而无毒性［2］。甜菜碱作为一种甲基供体，有3个活性甲基，通过蛋氨酸循环,参与蛋白质、脂肪代谢［3］。本室前期的研究工作发现甜菜碱对高脂性肥胖大鼠体质量有明显的抑制作用，同时可降低高脂饮食大鼠血清mda，提高taoc。但甜菜碱对离体大鼠的脂肪组织是否有直接作用，国内外尚未见文献报道。本实验观察甜菜碱对离体脂肪组织释放ffa及抗氧化作用的影响，并初步探讨其作用机制。

　　1 材料

　　1.1 药品和溶液甜菜碱、小牛血清白蛋白（bsa）、腺苷酸环化酶抑制剂sq 22，536由美国sigma公司提供。心得安北京第二制药厂生产，异搏定兰州制药厂生产，盐酸肾上腺素天津金耀氨基酸有限公司提供。krebs液成分如下：nacl 7.05 g/ l，kcl 0.44 g/ l，nah2po4 0.187 g/ l，mgcl2 0.244 g/ l，nahco3 1.29 g/ l，cacl2 0.277 g/ l，c6h12o6 1.14 g/ l，其中cacl2在溶液稀释后再加入，以免发生沉淀。mda，taoc测定试剂盒：购自南京建成生物工程研究所（批号为：20080924）。

　　1.2 动物清洁级，健康，sd大鼠50只，雌雄各半，体质量（250±20）g，兰州大学医学实验中心提供。

　　2 方法

　　2.1 实验分组

　　正常对照组，加入0.9%的生理盐水；盐酸肾上腺素组，加入10-6 mol/l盐酸肾上腺素；药物组，分别应用低剂量为10-7 mol/l，中剂量为10-6 mol/l和高剂量为10-5 mol/l的甜菜碱；机制探讨组，中剂量的甜菜碱分别加上10-5 mol/l的心得安，异搏定和sq22，536。实验时，大鼠脱臼处死，迅速取出腹膜后的脂肪组织，称重，每份脂肪块重量约(50.0±2.0) mg，然后剪成小块，置于37℃含小牛血清白蛋白（0.04 g/ml）的2 ml krebs液中温育，在温育液中分别加入不同浓度的甜菜碱及阻断剂，加入药物容量各为20 μl。脂肪组织温育过程中持续通入95% o2和5% co2的混合气体，使溶液的ph值保持在7.4。标本温育90 min后，吸取其温育上清液，用一次提取比色法测定ffa的含量；用tba比色法测定mda含量和比色法测定taoc的含量。

　　2.2 观察指标及统计学处理ffa（μmol/l）=(od测定管－od空白管)/(od标准管－od空白管)×1000。

mda(nmol/ml) =(od测定管－od测定空白管)/ (od标准管－od标准空白管)×标准品浓度。

taoc(iu/ml)=（od测定管－ od对照管）/0.01/30×3.7×1。

　　所有数据经统计软件spss11.5处理，实验数据以 ±s表示，各组之间的比较用单因素方差分析，以p<0.05为差异有统计学意义。

　　3 结果

　　3.1 甜菜碱及阻断剂加甜菜碱对大鼠离体脂肪组织释放ffa的影响

　　见表1。与正常对照组相比，盐酸肾上腺素明显促进大鼠离体脂肪组织释放ffa（p=0.000）；低剂量的甜菜碱对ffa的释放无明显的促进作用（p=0.367）；而中，高剂量的甜菜碱可明显促进ffa释放（均为p=0.000）。与中剂量的甜菜碱组相比，用心得安阻断β受体，异搏定阻断l型ca2+ 通道和抑制腺苷酸环化酶后，均部分降低了甜菜碱促进离体脂肪组织释放ffa的作用，分别降低了19.03%，18.38%，15.47%（分别为p=0.000，p=0.000，p=0.001）。表1 甜菜碱及阻断剂加甜菜碱对大鼠离体脂肪组织释放ffa的影响(略)

　　3.2 甜菜碱对大鼠离体脂肪组织mda和taoc的影响

　　见表2。与正常对照组相比，盐酸肾上腺素明显降低了mda，升高了taoc（均为p=0.001）；甜菜碱组的mda降低了41.87%（p=0.000），而taoc升高了40.54%(p=0.039) 。加心得安，异搏定和sq 22，536后，mda与甜菜碱组相比却分别升高了25%，33.66%和21.53%（均为p=0.000），而taoc却分别降低了46.15%，51.92%，44.23% (分别为p=0.001，p=0.000，p=0.003)。这说明阻断剂明显抑制了甜菜碱降低mda，升高taoc的作用。表2 甜菜碱对大鼠离体脂肪组织mda和faoc的影响(略)

　　4 讨论

贮存在脂肪细胞中的脂肪，被激素敏感性脂肪酶（hsl）逐步水解为ffa及甘油并释放入血液以供其他组织氧化利用，该过程称为脂肪动员。在脂肪动员中，脂肪细胞内hsl起决定性作用，它是脂肪分解的限速酶。脂肪细胞膜上存在多种受体，如α2，β1，β2。β肾上腺素能受体有促进脂肪分解的作用。近年在肥胖脂肪细胞的细胞膜上又发现了β3肾上腺素能受体（β3adrenergic receptor， β3ar），在白色脂肪组织的脂肪分解和棕色脂肪组织的特殊产热过程中发挥着重要作用。β3ar是一种g蛋白耦联的膜表面受体，具有调节脂肪分解和能量消耗的重要作用［4］。tomita 等［5］研究发现肾上腺素能受体激动剂（β3ara）可通过改变一些细胞因子的水平而发挥促进脂解、减少脂肪堆积的作用。本实验结果发现盐酸肾上腺素可显著促进脂肪组织释放ffa，与上述理论是一致的。脂肪细胞上还存在许多酶，如：腺苷酸环化酶，它是细胞膜上的g蛋白效应器酶之一，可催化胞内的atp生成环-磷酸腺苷(camp)。当盐酸肾上腺素与β肾上腺素能受体结合后，与之耦联的gs蛋白上的ac被激活，ac催化三磷酸腺苷转化为camp，继而camp通过促进蛋白激酶a(pka)的调控亚基与催化亚基分离从而激活pka［6］，使胞液内hsl磷酸化，促进甘油三酯水解产生ffa。当甜菜碱作用于脂肪组织时，也可促进ffa的释放；而用肾上腺素能β受体的阻断剂心得安及腺苷酸环化酶抑制剂sq22，536后，分别部分抑制了甜菜碱促进ffa释放的作用。据报道，甜菜碱可降低皮下脂肪中脂肪酸合成酶活性，增加hsl活性［7］，促进脂肪组织的分解，抑制其合成，因此推测甜菜碱对离体脂肪组织的作用可能部分经由脂肪细胞上的肾上腺素能β受体，进而从pka的上游促进了camp的合成，影响细胞膜信号的转导途径，增加hsl活性而实现的。

ca2+作为细胞内最重要的信号分子之一，调节许多生物学功能。有报道ca2+信号通过参与camp和磷脂酰二磷酸肌醇（pip2）通路的级联反应，调节一些酶的活性［8］，即hsl活性增高，进而促进甘油三酯水解生成ffa。异搏定为l型ca2+ 通道的拮抗剂，本实验使用异搏定阻断l型ca2+ 通道后，甜菜碱促进ffa的作用部分被抑制，说明甜菜碱的作用可能部分通过此途径来发挥作用。

　　肥胖者体内发生脂质过氧化反应，伴随抗氧化能力减弱，氧自由基产生增多且清除不足［9］，引起氧化胁迫［10］，导致严重的细胞损伤。盐酸肾上腺素不但能促进脂肪组织释放ffa，而且还能提高其抗氧化能力。甜菜碱可使高脂饮食大鼠体内氧化胁迫状态得到改善。说明甜菜碱可提高机体抗氧化能力，清除自由基，保护细胞免受自由基损害［11］。本实验发现甜菜碱促进脂肪组织释放ffa的同时，mda降低，taoc升高，心得安、异搏定和sq22，536可使甜菜碱对脂肪组织的抗氧化作用有所减弱。提示甜菜碱能提高脂肪组织的抗氧化能力，此作用可能也与细胞膜的跨膜信号转导有关。其详细机制尚需进一步探讨。

【参考文献】
　　［1］单冬丽.甜菜碱及其在肉鸡养殖业上的研究与应用进展［j］.中国动物保健，2007，8:78.

　　［2］kharbanda kk， rogers dd， mailliard me， et al. a comparison of the effects ofbetaine and sadenosylmethionine on ethanolinduced changes in methionine metabolism and steatosis in rat hepatocytes ［j］. j nutr， 2005， 135: 519.

　　［3］吕史维，朱慧莲.甜菜碱的甲基供体作用及防治脂肪肝的研究进展［j］.国外医学·卫生分册，2007，34：305.

　　［4］emorine l. the human β3adrenoreceptor：the search for a physiological function［j］. trends pharmacol sci. 1994， 15: 3.

　　［5］tomita m， kurabayashi t， matsushita h， et al. effects of the β3 adrenergic receptor agonist on developmental obesity in ophorectomized rats［j］. hoym metab res， 2002， 34: 389.

　　［6］蒲娟娟，李 涛.腺苷酸环化酶及蛋白激酶a在β受体激动增加enos活性信号通路中的作用［j］．中国实用医药，2008，3：15.

　　［7］huang cq， xu zr， han xy， et al. changes in hormones， growth factor and lipid metabolism in finishing pigs fed betaine［j］. live stock sci， 2006， 105: 78.

　　［8］dudek az， kmak kl. skin rashand bronchoalveolar histolgy correlates with clinical benefit in patients treated with gefitinib as a therapy for previously treated advanced or metastatic nonsmall cell lung cancer［j］. lung cancer jan， 2006， 51: 89.

　　［9］yesilbursa d， serdar z， serdar a， et al. lipid peroxides in obese patients and effects of weight loss with orlistat on lipid peroxides levels［j］. int j obes， 2005， 29:142.

　　［10］block g， deitrich m， norkus e， et al. determination of oxidative stress in human populations ［j］. am j epidemiol， 2002， 156: 274.

　　［11］卢霞，王君.甜菜碱对高脂性肥胖大鼠体重和生化指标的影响［j］.营养学报，2008，30：311.