来源:Lipids Health Dis | 编译:DNA Lab Space
蛹虫草作为一种传统的药食两用真菌,其活性成分多糖已被证实在代谢调节中发挥重要作用。近期发表于《Lipids Health Dis》的一项研究,从蛹虫草中分离纯化出一种均一性多糖CM1,系统考察了其对脂肪细胞分化的影响,并在低密度脂蛋白受体杂合(LDLR(+/-))仓鼠高脂血症模型中验证了其降脂功效。研究发现,CM1能够通过上调AMPK信号通路抑制脂肪细胞分化,同时显著降低高脂饮食诱导的LDLR(+/-)仓鼠血清总胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇水平,减轻肝脏脂质异位沉积。该研究为蛹虫草多糖防治高脂血症及相关代谢疾病提供了新的实验依据,也拓展了天然活性多糖在脂代谢调控中的应用潜力。
高脂血症是动脉粥样硬化、冠心病和脑卒中等心脑血管疾病的重要危险因素。目前临床常用的降脂药物以他汀类为主,但部分患者存在不耐受或应答不佳等问题,因此从天然来源中寻找安全有效的降脂活性物质受到广泛关注。蛹虫草(Cordyceps militaris)是冬虫夏草的重要替代品,其多种生物活性成分中,多糖因具有免疫调节、抗氧化、降血糖和降血脂等多种功能而被深入研究。然而,蛹虫草多糖的化学结构高度复杂,不同提取和纯化方法得到的多糖组分可能具有不同的生物活性,其作用机制也有待进一步阐明。
LDLR(+/-)仓鼠是一种脂代谢研究的重要动物模型,该模型由于低密度脂蛋白受体基因部分缺失,在高脂饮食喂养下更容易表现出明显的高胆固醇血症和动脉粥样硬化倾向,较普通小鼠更接近人类脂质代谢特征。本研究采用该模型评价蛹虫草多糖CM1的降脂作用,能够更准确地反映其临床转化潜力。但此前关于蛹虫草多糖在LDLR(+/-)仓鼠模型中的系统性研究较少,尤其是多糖对脂肪细胞分化过程的影响及其分子机制尚不明确。本研究正是基于这一空白,从细胞和动物两个层面展开了深入探索。
研究者首先通过热水提取、乙醇沉淀、离子交换层析和凝胶过滤层析等步骤,从蛹虫草子实体中分离纯化得到一种新型多糖,命名为CM1。利用高效液相色谱、红外光谱和气相色谱等技术对CM1的纯度、分子量及单糖组成进行了分析,确定其为一种结构均一、具有特定分子量的多糖组分。体外实验选用3T3-L1前脂肪细胞作为研究模型,采用MTT法检测CM1对细胞活力的影响,以排除其细胞毒性。随后将3T3-L1细胞诱导分化为成熟脂肪细胞,在分化过程中给予不同浓度的CM1处理,通过油红O染色观察脂肪细胞内脂滴的积累情况,并提取细胞总RNA和总蛋白,使用实时荧光定量PCR和Western blot检测脂肪细胞分化关键转录因子(如PPARγ、C/EBPα)以及脂肪酸合成相关酶(如FASN、SREBP1c、aP2)的表达水平,同时检测AMPK信号通路中AMPK及其下游乙酰辅酶A羧化酶(ACC)的磷酸化水平。

动物实验选用LDLR(+/-)仓鼠,适应性饲养后随机分组,包括正常对照组、高脂模型组以及CM1低剂量组和高剂量组,每组给予相应处理。高脂模型组和CM1给药组均采用高脂饮食诱导高脂血症,给药组每日灌胃不同剂量的CM1溶液,持续数周。实验结束后,收集血清用于检测总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)和高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)水平;取肝脏组织,计算肝指数,并进行HE染色和油红O染色,观察肝脏组织病理学改变和脂质蓄积情况;同时测定肝脏组织中总胆固醇和甘油三酯含量,以全面评估CM1对肝脏脂质代谢的影响。

研究结果显示,CM1能够浓度依赖性地抑制3T3-L1前脂肪细胞的分化。油红O染色显示,与模型对照组相比,CM1处理组细胞内脂滴的大小和数量均明显减少,提示脂质积累受到有效抑制。进一步的分子生物学检测表明,CM1显著下调了PPARγ和C/EBPα这两个脂肪细胞分化核心转录因子的mRNA和蛋白表达水平,同时抑制了其下游靶基因FASN、aP2和SREBP1c的表达。这提示CM1通过阻断脂肪细胞分化转录级联反应,从源头上减少了脂肪细胞中甘油三酯的合成与储存。值得注意的是,CM1处理后AMPK和ACC的磷酸化水平显著升高,说明CM1可能通过激活AMPK信号通路来发挥上述抑制作用。AMPK是细胞能量代谢的重要感受器,其活化后可以磷酸化ACC,进而抑制脂肪酸合成并促进脂肪酸氧化,同时还能抑制PPARγ等脂肪生成关键因子的表达,从而抑制脂肪细胞分化。
在动物实验中,CM1同样表现出显著的血脂调节作用。高脂饮食喂养的LDLR(+/-)仓鼠血清TC、TG和LDL-C水平明显升高,而给予CM1灌胃后,这些指标呈剂量依赖性下降,同时HDL-C水平有所回升。此外,CM1组的肝脏重量和肝指数较模型组降低,肝脏组织切片HE染色显示肝细胞脂肪变性程度减轻,油红O染色也证实肝脏内脂滴蓄积显著减少。肝脏组织中TC和TG含量测定结果与病理学观察一致,表明CM1能够有效缓解高脂饮食诱导的肝脏脂质沉积,改善肝脏脂质代谢紊乱。

本研究从细胞和动物水平较为系统地证实了蛹虫草多糖CM1的抗脂肪生成作用与降血脂活性,并初步揭示了其分子机制。CM1通过激活AMPK信号通路,抑制PPARγ和C/EBPα的表达,从而阻断前脂肪细胞向成熟脂肪细胞的分化,减少脂质合成;在LDLR(+/-)仓鼠模型中,CM1有效降低了血清和肝脏中的脂质水平,表现出良好的降脂效果。这些发现为蛹虫草多糖作为功能性食品或降脂候选药物提供了重要的理论依据。不过,本研究仍存在一些不足,例如CM1的结构特征与生物活性之间的构效关系尚不明确,AMPK通路是否为其唯一作用靶点也仍需通过基因敲除或特异性抑制剂实验加以验证。此外,CM1的长期安全性、生物利用度以及具体给药途径等还需要进一步研究。未来若能在结构解析、信号网络调控和临床前评价等方面继续深入,蛹虫草多糖CM1有望成为防治高脂血症及其相关代谢疾病的潜在候选分子。
参考来源:Yu WQ, Yin F, Shen N, Lin P, Xia B. Polysaccharide CM1 from Cordyceps militaris hinders adipocyte differentiation and alleviates hyperlipidemia in LDLR(+/-) hamsters. Lipids Health Dis. DOI: 未提供.