CN108542899A

CN108542899A - α-酮戊二酸在提高肥胖动物产热能力和降低体脂含量方面的应用

Info

Publication number: CN108542899A
Application number: CN201810582404.4A
Authority: CN
Inventors: 王松波; 江青艳; 束刚; 张枫琳; 朱晓彤; 王丽娜; 高萍
Original assignee: South China Agricultural University
Current assignee: South China Agricultural University
Priority date: 2018-06-07
Filing date: 2018-06-07
Publication date: 2018-09-18

Abstract

本发明公开了α‑酮戊二酸在提高肥胖动物机体产热能力和降低体脂含量方面的应用。本发明提供了α‑酮戊二酸的新用途，α‑酮戊二酸可以显著提高高脂饮食动物机体整体产热和褐色脂肪产热，可以显著提高褐色脂肪产热标志基因UCP1、PRDM16、PGC1α、Cidea和Elovl3的表达，另外还能同时降低高脂饮食动物机体总体脂含量和不同部位脂肪重量。而且，α‑酮戊二酸不含对动物或人体有害的物质，添加量少，可以直接加入动物饮用水、饲料、食品或药品中，具有安全、有效、不会引起毒副作用等优点，在提高高脂饮食动物产热和降低体脂含量方面应用前景广阔，为肥胖症及相关疾病的治疗开辟了新的途径。

Description

α-酮戊二酸在提高肥胖动物产热能力和降低体脂含量方面的应用

技术领域

本发明属于动物代谢技术领域，涉及α-酮戊二酸在提高肥胖动物机体产热能力和降低肥胖动物体脂含量方面的应用，具体涉及α-酮戊二酸在提高肥胖动物机体整体产热和褐色脂肪产热能力，以及降低肥胖动物机体总体脂含量和不同部位脂肪重量等方面的应用。

背景技术

对于大部分恒温动物来说，在各种复杂的环境中维持恒定的体温，需要高效的温度调节系统。体温的恒定源于产热和散热的平衡状态。动物体内的热量来源主要有四种方式：基础代谢、躯体活动、冷刺激引起的产热作用（包括颤抖性产热和非颤抖性产热）以及食物的热效应。冷刺激时最初的产热机制是颤抖，是通过肌肉组织的颤抖来产生热量，但如果长时间暴露在冷的环境中，那么就要靠非颤抖性产热来维持体温。褐色脂肪组织（Brownadipose tissue，BAT）是非颤抖性产热的主要热源，特别是在新生儿及冬眠的动物中（Gesta etal.,2007）。褐色脂肪组织，是区别于白色脂肪的一种脂肪存在形式，不同于白色脂肪的存储能量作用，褐色脂肪的主要功能是用于产热。动物中BAT的总量和分布随物种不同和动物的不同发育阶段及适应状况呈现出一定差异。最新研究发现，白色脂肪细胞在某些条件下（如：寒冷、特定营养物质摄入等）会发生褐色化，形成米色脂肪细胞（beigeadipocyte）。米色脂肪细胞也具有和褐色脂肪细胞类似的功能，可促进机体产热。

褐色脂肪组织产热主要是由中枢神经系统调节的，冷刺激信号通过机体的温度感受器传递到大脑引起相应的交感神经释放神经递质，从而激活线粒体内膜上的解偶联蛋白（uncoupling protein 1，UCP1），使质子电化学势能消耗与ATP合成解偶联，能量以热量的形式释放。此外，特定营养物质（如白藜芦醇、辣椒素等）也可以通过相关信号通路激活褐色脂肪的产热。当机体能量摄入过多、而能量消耗过少时，多余的能量就会以脂肪的形式储存在身体内，久而久之造成肥胖。肥胖的治疗和预防也主要集中在两点：减少能量的摄入，增加能量的消耗。之前改善肥胖药物的研究重在减少对能量的摄入，也有一些进展，但是此类改善肥胖的药品都缺乏完整的作用与副作用评估，导致药品使用风险较大。

现代生活不断加快，高脂饮食充斥于人们的生活中。高脂饮食会使身体处于亚健康高负荷状态。而且这种影响不是诱发单一的疾病，而是一种综合性作用，使人体的各项指标均与正常值偏离。高脂往往会导致诸如胰岛素抵抗、糖尿病和心血管疾病等一系列代谢疾病的发生。因此，本领域迫切需要开发一种能够增加能量消耗且副作用小的能够调控改善高脂饮食对动物不良影响的潜在药物，这对于动物生产及人体健康均具有重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有促进机体产热和提高能量代谢方案的不足，提供α-酮戊二酸在提高肥胖动物机体整体产热和褐色脂肪产热，以及降低肥胖动物机体总体脂含量和不同部位脂肪重量等方面的应用，在拓宽α-酮戊二酸的应用范围的同时，改善高脂饮食或肥胖对动物的不良影响。

本发明的目的是提供α-酮戊二酸在作为或制备提高肥胖动物机体产热能力和/或降低肥胖动物体脂含量的产品中的应用。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明的研究结果显示，α-酮戊二酸能显著提高高脂饮食动物的耗氧量及产热量，提高高脂饮食动物的直肠温度，提高高脂饮食动物的褐色脂肪体表温度，而且同时显著提高褐色脂肪产热标志基因UCP1、PRDM16、PGC1α、Cidea和Elovl3的mRNA和蛋白表达，另外还能同时显著降低高脂饮食动物的总体脂含量，显著降低高脂饮食动物体内腹腔脂肪重量和皮下脂肪重量。因此，α-酮戊二酸可以在提高机体整体产热能力和褐色脂肪产热能力的同时，能够降低体脂含量，改善高脂饮食或肥胖对动物不良影响，为制备提高肥胖动物机体产热，降低体脂含量的药品和保健品提供了技术支持。

因此，以下应用均应在本发明的保护范围之内：

α-酮戊二酸在作为或制备提高动物机体产热能力的产品中的应用。

α-酮戊二酸在作为或制备提高动物褐色脂肪产热的产品中的应用。

α-酮戊二酸在作为或制备提高动物褐色脂肪产热标志基因表达的产品中的应用。

优选地，所述褐色脂肪产热标志基因是指UCP1、PRDM16、PGC1α、Cidea或Elovl3。

α-酮戊二酸在作为或制备提高动物机体产热量、耗氧量的产品中的应用。

α-酮戊二酸在作为或制备降低动物总体脂含量的产品中的应用。

α-酮戊二酸在作为或制备降低动物体内腹腔脂肪重量、皮下脂肪重量的产品中的应用。

优选地，所述动物为高脂饮食动物。所述动物包括人、鼠、猪、鸡、牛或羊等动物。

优选地，所述产品为药品、食品或保健品等。所述食品的定义为：可供食用或饮用的物质，包括加工食品，半成品和未加工食品；包括人类的饮用水、饮料、食物等，其他动物的饮用水、饲料等。

另外，一种用于提高动物褐色脂肪产热和/或降低动物总体脂含量的产品，包含有α-酮戊二酸，也在本发明的保护范围之内。

优选地，所述产品为药品、食品或保健品等。

优选地，本发明可以将α-酮戊二酸直接添加到动物食品中，α-酮戊二酸的添加量为动物食品总重量的0.1%～4%。

作为一种优选的实施案例，本发明是将α-酮戊二酸与载体（优选载体为硅藻土、石粉或硬酯酸）按质量比1:1～5复配后，再将复配物添加到动物饲料中，复配物的添加量为动物饲料总重量的0.1%～4%。

更优选地，所述α-酮戊二酸的质量百分含量为2%。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过试验证明，在动物饲料或饮用水中添加少量的α-酮戊二酸能显著提高高脂饮食动物机体整体产热和褐色脂肪产热，同时降低高脂饮食动物总体脂含量及降低不同部位脂肪重量，为肥胖症及相关疾病的治疗开辟了新的途径。

本发明所述的α-酮戊二酸为动物机体代谢中间产物，不含对动物或人体有害的物质，安全且易获取，添加量较少，可以直接加入动物饮用水、饲料、食品或药品中，发挥的生理活性高，具有安全、方便、有效、不会引起毒副作用等优点，在提高肥胖动物产热和降低体脂含量方面具有良好的推广应用前景。

附图说明

图1是饮水添加2% α-酮戊二酸对高脂饲粮饲喂小鼠机体整体耗氧量和产热量、体温及褐色脂肪产热的影响。

图2是饮水添加2% α-酮戊二酸对高脂饲粮饲喂小鼠体脂含量及不同部位脂肪重量的影响。

图3是饮水添加2% α-酮戊二酸对高脂饲粮饲喂小鼠褐色脂肪产热标志基因表达的影响。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。

实施例1 α-酮戊二酸可提高高脂饲粮饲喂小鼠机体耗氧量及产热能力

1、为研究α-酮戊二酸（AKG）对高脂饲粮饲喂小鼠机体耗氧量及产热能力的影响，试验以10周龄的雌性C57BL/6小鼠为研究对象。

2、实验方法

（1）动物饲养条件：1只/箱，单养；饲养温度与湿度：20～26℃，40%～70%；采用12 h：12h昼夜间断照明；饲养室条件始终保持稳定，以保证试验结果的可靠性。自由进食饮水，饲料和饮用水均由广东省医学实验动物中心提供；检疫：对购入SPF级C57BL/6 J小鼠预饲7 d。期间每日检查动物一次。

（2）动物分组及处理：将20只10周龄雌性C57BL/6J小鼠随机平均分为高脂组和高脂+α-酮戊二酸组，每组10只小鼠。高脂组小鼠仅饲喂高脂饲粮；高脂+α-酮戊二酸除饲喂高脂饲粮外，同时在饮水中添加2% α-酮戊二酸。

（3）试验进行到第20周时进行代谢笼试验，检测小鼠24 h内的耗氧量及产热情况。

为进一步研究α-酮戊二酸对小鼠褐色脂肪产热的影响，在试验进行到第11周时，在常温状态下用热成像仪器拍摄小鼠体表图片，统计其肩胛骨部位褐色脂肪的体表温度。随后在4℃时冷刺激4小时，再用热成像仪器拍摄小鼠体表图片，统计小鼠肩胛骨部位褐色脂肪的体表温度。

3、结果如图1所示：

（1）试验进行到第20周时进行代谢笼试验，检测小鼠24 h内的耗氧量及产热情况。结果如图1A和1B所示，与高脂组相比，无论是白天还是黑夜，饮水添加2% α-酮戊二酸均可显著提高高脂饲粮饲喂小鼠的耗氧量及产热量。

（2）另外，如图1C所示，与高脂组相比，饮水添加2% α-酮戊二酸可显著提高高脂饲粮饲喂小鼠的直肠温度。

（3）小鼠肩胛骨部位褐色脂肪的体表温度结果如图1D所示，与高脂组相比，饮水添加2% α-酮戊二酸可显著提高高脂饲粮饲喂小鼠的褐色脂肪体表温度。

上述实验结果说明，添加2% α-酮戊二酸可显著提高高脂饲粮饲喂小鼠的机体耗氧量和产热能力。

实施例2 饮用水添加2% α-酮戊二酸降低高脂饲粮饲喂小鼠体脂含量

1、为研究α-酮戊二酸对高脂饲喂小鼠体脂含量的影响，试验以10周龄的雌性C57BL/6小鼠为研究对象。

2、实验方法

（1）动物饲养方法：同实施例1。

（2）动物分组及处理：同实施例1。

（3）取样及检测：在试验进行第八周时进行体组成和体成像试验。

3、结果如图2所示：

（1）结果如附图2A和2B所示，与高脂组相比，饮水添加2% α-酮戊二酸可显著降低高脂饲粮饲喂小鼠的总体脂含量。

（2）试验进行到第20周时，采样称重小鼠体内的腹腔脂肪和皮下脂肪重量。结果如附图2C所示，与高脂组相比，饮水添加2% α-酮戊二酸可显著降低高脂饲粮饲喂小鼠体内腹腔脂肪和皮下脂肪重量（占体重比例）。

上述实验结果说明，添加2% α-酮戊二酸可显著降低高脂饲粮饲喂小鼠的总体脂含量以及皮下脂肪和内在脂肪的重量，从而有效防治肥胖。

实施例3 饮用水添加2% α-酮戊二酸能提高高脂饲粮饲喂小鼠褐色脂肪产热能力

1、为研究α-酮戊二酸对高脂饲喂小鼠褐色脂肪产热能力的影响，试验以10周龄的雌性C57BL/6小鼠为研究对象。

2、实验方法

（1）动物饲养方法：同实施例1。

（2）动物分组及处理：同实施例1。

（3）取样及检测：为了进一步研究α-酮戊二酸对小鼠褐色脂肪中产热基因表达的影响，我们采集了小鼠的褐色脂肪组织，并检测了小鼠褐色脂肪中相关产热基因的蛋白表达和mRNA表达。

3、结果如图3所示：

（1）如图3A和3B所示，与高脂组相比，饮用水添加2% α-酮戊二酸可显著提高高脂饲粮饲喂小鼠褐色脂肪产热标志基因UCP1、PRDM16、PDH和Cyto C的蛋白表达（图3A），同时可显著提高褐色脂肪产热标志基因UCP1、PRDM16、PGC1α、Cidea和Elovl3的mRNA表达（图3B）。

上述实验结果说明，添加2% α-酮戊二酸能通过促进褐色脂肪产热标志基因表达来提高高脂饲粮饲喂小鼠褐色脂肪产热能力。

Claims

1.α-酮戊二酸在作为或制备提高动物机体产热能力的产品中的应用。

2.α-酮戊二酸在作为或制备提高动物褐色脂肪产热的产品中的应用。

3.α-酮戊二酸在作为或制备提高动物褐色脂肪产热标志基因表达的产品中的应用。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述褐色脂肪产热标志基因是指UCP1、PRDM16、PGC1α、Cidea或Elovl3。

5.α-酮戊二酸在作为或制备提高动物机体产热量、耗氧量的产品中的应用。

6.α-酮戊二酸在作为或制备降低动物总体脂含量的产品中的应用。

7.α-酮戊二酸在作为或制备降低动物体内腹腔脂肪重量、皮下脂肪重量的产品中的应用。

8.根据权利要求1～3或5～7任一所述的应用，其特征在于，所述动物为高脂饮食动物。

9.一种用于提高动物褐色脂肪产热和/或降低动物总体脂含量的产品，其特征在于，包含有α-酮戊二酸。

10.根据权利要求9所述的产品，其特征在于，所述动物为高脂饮食动物。