摘要

羊栖菜是一种在亚洲国家多岩石海岸线大量生长的褐藻。羊栖菜多糖（SFPS）因其具有降脂、降糖、抗氧化等多种生物活性而备受关注。本研究提取纯化羊栖菜多糖，获得其超声降解产物（SFPSUD），并在高脂饮食斑马鱼模型中探究 SFPS 和 SFPSUD 的脂质调节作用。结果显示，SFPS 可显著降低总胆固醇（TC）和甘油三酯（TG）水平，提高脂蛋白脂肪酶（LPL）和肝脂肪酶（HL）活性；SFPSUD 在降低斑马鱼 TC、TG 水平以及提高 LPL、HL 活性方面的效果优于 SFPS。斑马鱼肝脏组织病理学观察表明，SFPSUD 可显著改善肝细胞内脂质代谢紊乱。SFPS 和 SFPSUD 对斑马鱼的降脂机制可能与通过提高 LPL 和 HL 活性来加快脂质代谢速率有关。因此，SFPSUD 可作为高效降脂药物进行进一步研究。本研究结果表明，SFPS 和 SFPSUD 有望作为预防和治疗高脂血症的功能性食品，超声技术可有效降解 SFPS，改善其理化性质和生物活性。

1 引言

脂质代谢紊乱最常见的表现是高脂血症。由于脂质代谢系统功能异常，脂肪肝、高血压、动脉硬化和心血管疾病均被认为是高脂血症的主要诱因。目前，降脂药和调脂药的临床效用已广为人知，但它们也可能产生横纹肌溶解症和肝毒性等潜在副作用。因此，使用膳食补充剂或降低血糖水平已成为预防高脂血症及其并发症的流行且经济的方法。饮食中的脂肪含量会影响人体健康，也会影响养殖鱼类的品质。高脂肪含量会对鱼类的风味、口感和嫩度产生不利影响。脂质水平过高会对鱼类的生长、底物代谢和抗氧化功能造成有害影响。事实上，王的研究表明，养殖大黄鱼中脂肪肝的发生率较高。这种疾病会导致鱼类生长和生产速度减慢。功能性食品有助于促进生长和维持健康。有研究提出，羊栖菜多糖可用于预防和治疗高脂血症。羊栖菜是一种大型褐藻，生长于太平洋西北海岸，数千年来一直被用作中药材。羊栖菜富含膳食纤维和钙、铁、镁等矿物质，因此常被用于传统烹饪，在世界许多国家受到欢迎。羊栖菜多糖具有多种积极的生物功能，包括抗肿瘤、抗氧化、降脂和降糖活性。羊栖菜多糖的这些活性已在小鼠和斑马鱼等常见实验动物中得到广泛研究。羊栖菜多糖主要由高分子量的 L-岩藻糖、半乳糖、葡萄糖、木糖和甘露糖组成。多糖的链结构、化学结构、分子量、单糖组成、连接方式和支链结构均与其生物活性相关。低分子量多糖比高分子量多糖更易被消化吸收，且具有更强的生物活性。因此，需要通过降解来降低多糖的分子量，提高其活性。超声降解是一种高效的多糖部分降解技术，且不会改变组分聚合物的主要结构。研究高脂血症的主要模型动物有小鼠、大鼠、兔和仓鼠等，但这些模型的使用通常耗时、费力且成本高昂。细胞模型用于药物测试虽有效，但缺乏有机结构完整性。斑马鱼具有幼鱼透明、繁殖周期短、产卵量大等优势，可作为脊椎动物模型用于药物 efficacy 和毒性测试。此外，斑马鱼性别组织和器官的解剖结构及分子基础与人类相似或相同，许多关键基因序列和推测的脊椎动物功能在两种物种中均得以保留。另外，已有一些研究探究了斑马鱼体内的总脂质储备。因此，斑马鱼可作为研究动物脂质代谢的有效模型，同时也为了解水产养殖中高脂饮食的影响提供参考。然而，先前的研究尚未评估羊栖菜多糖提取物对鱼类的降脂效果，且关于羊栖菜多糖超声降解的研究较少。因此，本研究探究了降解前后羊栖菜多糖的降脂和抗氧化活性。

2 材料与方法

    略。

3 结果

3.1 羊栖菜多糖（SFPS）的理化性质

从羊栖菜中分离得到的多糖产率为 5.85%；将羊栖菜多糖上样至 NKA-9 树脂，用 60% 乙醇洗脱分离，得到羊栖菜岩藻聚糖组分，产率为 1.32%；羊栖菜岩藻聚糖的总碳水化合物含量为 88.37 μg/mL，岩藻糖含量为 0.0495 μg/mL。

3.2 傅里叶变换红外光谱（FT-IR）分析

傅里叶变换红外光谱是分析多糖结构（如官能团和糖苷键）的可靠技术。如图 1a 所示，羊栖菜多糖（SFPS）和羊栖菜多糖超声降解产物（SFPSUD）具有相似的特征吸收峰，表明该处理未改变羊栖菜多糖的主要官能团。3432 cm⁻¹ 处的宽伸缩峰代表碳水化合物中的 O-H 伸缩振动，表明存在分子间氢键；2928 cm⁻¹ 处的弱信号归因于 C-H 弯曲振动；1630 cm⁻¹ 处的尖锐吸收峰对应游离羧基（COO⁻）的不对称伸缩振动；1255 cm⁻¹ 处的吸收带源于 S=O 伸缩振动，表明存在硫酸基团，这与化学成分分析结果一致；819 cm⁻¹ 处的信号表明硫酸基团与羊栖菜多糖（SFPS）和羊栖菜多糖超声降解产物（SFPSUD）的 C2 或 C3 相连；1035 cm⁻¹ 处的吸收表明存在吡喃糖环；还观察到 580 cm⁻¹ 处的吸收峰，表明 O=S=O 的弯曲振动；此外，1740 cm⁻¹ 处的谱带与酯羰基（-COOR）伸缩振动相关，证实羊栖菜多糖中存在高甲氧基果胶。总体而言，这些结果表明多糖及其降解产物是典型的硫酸化多糖，降解处理不会改变多糖的主链结构。

3.3 扫描电子显微镜（SEM）观察

扫描电子显微镜可用于定性分析多糖的表面形态变化。从图 1b 可以看出，羊栖菜多糖（SFPS）表面相对粗糙，有较多沟壑和空隙；羊栖菜多糖超声降解产物（SFPSUD）表面相对致密光滑，与羊栖菜多糖相比，其沟壑结构的表面积显著减小。这可能是由于超声处理降解破坏了多糖中原本的相互连接或聚集体。这些结果证实，超声处理可有效促进多糖的结构分布更均匀。

3.4 斑马鱼幼鱼的油红 O 染色

通过对整鱼进行油红 O 染色评估斑马鱼肝脏中的脂质积累。如图 2 所示，与对照组相比，高脂处理组观察到大量脂质，表明高脂模型构建成功。在高脂处理环境中，600 μg/mL 羊栖菜多糖（SFPS）处理组以及 200 和 600 μg/mL 羊栖菜多糖超声降解产物（SFPSUD）处理组观察到较少的脂质，表明羊栖菜多糖处理（尤其是羊栖菜多糖超声降解产物处理）减轻了斑马鱼肝脏中的脂质积累。

3.5 成年斑马鱼肥满度的变化

图 2 和表 1 显示，与对照组相比，高脂组斑马鱼的肥满度增长率为 39.29%（P<0.05），显著更高；50-SFPS 和 50-SFPSUD 处理组的肥满度增长率分别为 29.26%（P<0.01）和 28.61%（P<0.01），与高脂组相比分别降低了 25.53% 和 27.18%。

3.6 羊栖菜多糖（SFPS）和羊栖菜多糖超声降解产物（SFPSUD）对肝脏总胆固醇（TC）和甘油三酯（TG）水平的影响

评估每组斑马鱼肝脏组织样品中的总胆固醇和甘油三酯水平。如图 3 和表 1 所示，与高脂组相比，50-SFPS 和 50-SFPSUD 组的甘油三酯水平分别为 20.41 μmol/g（P<0.05）和 19.18 μmol/g（P<0.05），分别降低了 19.68% 和 24.52%（P<0.05）；与 50-SFPS 组相比，高脂饮食喂养的 50-SFPSUD 组甘油三酯水平的降低幅度更大；然而，对照组与 50-SFPS 组和 50-SFPSUD 组的总胆固醇水平无显著差异。

3.7 对脂蛋白脂肪酶（LPL）和肝脂肪酶（HL）水平的影响

为探究羊栖菜多糖（SFPS）和羊栖菜多糖超声降解产物（SFPSUD）介导的降脂作用机制，分析每组斑马鱼组织样品中的脂蛋白脂肪酶和肝脂肪酶活性。如图 4 和表 1 所示，对照组的脂蛋白脂肪酶和肝脂肪酶活性分别为1.89 U/mgprot 和3.15 U/mgprot，高脂组分别为1.62 U/mgprot（P<0.05）和2.17 U/mgprot（P<0.05）；与对照组相比，每日给予高脂饮食显著降低高脂血症斑马鱼的脂蛋白脂肪酶和肝脂肪酶活性，分别降低了 14.29% 和 31.11%；50-SFPSUD 和 50-SFPS 组的脂蛋白脂肪酶活性分别为 3.19 U/mgprot（P<0.05）和 2.98 U/mgprot（P<0.05），与高脂饮食组相比分别显著提高了 96.91% 和 83.95%；同样，经羊栖菜多糖超声降解产物和羊栖菜多糖处理的高脂血症斑马鱼的肝脂肪酶活性显著更高，分别提高了 168.20% 和 153.00%（P<0.05）。

3.8 成年斑马鱼肝脏的组织形态学观察

苏木精 - 伊红染色显示，对照组肝脏的组织形态结构完整、清晰、规则（图 5）；细胞质均匀，细胞核大且位于中央；高脂组细胞边界模糊、排列紊乱，大部分细胞核消失，观察到脂滴空泡，细胞核被挤压至一侧，细胞严重变形；与高脂饮食组相比，20-SFPSUD 组和 50-SFPS 组观察到较少的脂滴空泡，细胞变性程度较低；50-SFPSUD 组细胞核位于中央，形态正常，与高脂组相比，脂滴数量显著更少。

图  斑马鱼肝脏组织切片的苏木精-伊红（HE）染色结果

4 讨论

脂肪肝疾病是一种常见的血脂异常，也可能是高脂血症早期的一种表现。高脂饮食会提高组织胆固醇水平，也可能导致甘油三酯和总胆固醇水平升高，而这些脂蛋白脂质会产生有害影响。本研究结果表明，羊栖菜多糖具有降脂作用，可使总胆固醇和甘油三酯水平分别降低 17.61% 和 19.68%，减轻肝脂肪变性，并使脂蛋白脂肪酶和肝脂肪酶活性分别提高 83.95% 和 153.00%。油红 O 是一种脂溶性染料，其橙红色荧光强度可用于定量染色中性甘油三酯和脂质。通过对固定的斑马鱼幼鱼进行油红 O 染色，可成功监测中性脂质。Schlegel 等采用全片染色法表明，斑马鱼体内的脂肪肝可被识别，红色脂质分布在斑马鱼腹部（即肝脏区域），且油红 O 染色易于观察。本研究结果表明，羊栖菜可能通过其脂质调节作用预防高脂血症患者的肝脂肪变性。然而，由于目前的局限性，羊栖菜降脂作用的具体途径尚不完全清楚，且关于羊栖菜可通过其降脂作用预防高脂血症的证据仍不充分。在后续实验中，我们将使用小鼠和细胞进行进一步验证。羊栖菜多糖（SFPS）和羊栖菜多糖超声降解产物（SFPSUD）均能缓解斑马鱼的高脂血症，但羊栖菜多糖超声降解产物的降脂效果更显著。近年来，超声降解作为一种新的物理技术备受关注。与化学或酶法不同，超声降解是一种非随机过程，超声处理的多糖中糖苷键断裂发生在分子核心附近。结果表明，超声降解未改变多糖的主要结构，且超声处理可有效促进多糖的结构分布更均匀；多糖的分子量显著降低，但单糖类型保持不变；然而，由于甘露糖易被破坏且岩藻糖暴露更多，降解处理后单糖的摩尔比可能会略有变化，特别是岩藻糖和半乳糖的比例增加，而甘露糖的比例降低。羊栖菜多糖主要由岩藻聚糖、褐藻酸和昆布多糖组成。岩藻聚糖是一种天然水溶性硫酸化杂多糖，以岩藻糖和硫酸基团为核心结构，主要由 α-(1→3) 连接的 L-岩藻糖组成，具有最强的生物活性。因此，羊栖菜多糖超声降解产物中岩藻糖比例的增加可能是本研究中超声降解处理后羊栖菜多糖降脂活性提高的原因。

5 结论

据我们所知，本研究首次表明羊栖菜多糖可提高斑马鱼的脂肪酶活性，从而影响肝脏中的脂质代谢并减少脂质积累。研究结果有力地证明，羊栖菜多糖处理有助于减少斑马鱼体内的脂肪积累，降低甘油三酯和总胆固醇含量。本研究结果还表明，超声降解处理增强了羊栖菜多糖的生理活性，改善了其降脂效果。这些发现为羊栖菜多糖超声降解产物作为潜在的脂质调节剂用于预防高脂血症，以及可能用于调节水产养殖中肉类的品质和风味提供了新的见解。