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甜菜碱干预肥胖的“幕后推手”,是肠道菌群?

red beet with water splash isolated on white

图源:摄图网

甜菜碱(Betaine)是在欧洲被发现的,主要存在于甜菜糖的糖蜜中,但其效能直到70年代才发现。甜菜碱包含甜菜碱盐酸盐、无水甜菜碱、一水甜菜碱、医药级甜菜碱和复合甜菜碱等多个种类,在动植物体内普遍存在,甜菜、枸杞、豆科植物等,以及章鱼、墨鱼、虾等动物中均含有甜菜碱。

近年来,甜菜碱做为鸡猪饲料的添加剂,在欧洲十分盛行。作为一种广泛存在于日常膳食中的天然小分子,甜菜碱在物质代谢中起着重要作用,比如体内必需物质的合成、脂肪和氮的代谢、脂肪转移运输等方面。同时,它也是全谷物在肠道中的主要代谢产物,具有抗氧化、调节体内渗透压和骨骼肌发育等功能。

甜菜碱+抗阻训练,女性减脂的正确打开方式

早前,已有研究阐述了甜菜碱或在控制脂肪方面存在积极影响。2018年,发表在《国际社会运动营养杂志》上的一项研究发现,女大学生运动员持续摄入甜菜碱补充剂一段时间后,与摄入安慰剂的女运动员相比,减少了更多的体脂率和脂肪量。[1]

在这项随机、安慰剂对照试验中,研究人员总共征集了23名此前没有进行过阻抗训练的年轻女性,她们的平均身体质量指数(BMI)为25。随机分为两组后,一组每天接受2.5g甜菜碱,一组接受安慰剂——糖,每个胶囊含0.75g。之后受试者被要求每天进行6-7次的阻抗训练,直到出现暂时性力竭,持续8周。研究人员通过超声波测量了受试者的肌肉厚度,并记录她们的基线纵跳水平、后深蹲水平和卧推水平。

图:实验设计时间表

结果发现,甜菜碱组的体脂百分比和脂肪质量明显下降(−3.3±1.7%;−2.0±1.1kg),与安慰剂组(−1.7±1.6%;−0.8±1.3kg)比较,差异有显著性(P<0.01)。表明在未经训练的女大学生中,补充甜菜碱或将增加脂肪量的减少,但对受试者的肌肉力量或肌肉强度并没有显著作用。

甜菜碱对脂肪的影响显而易见,但背后的作用机制却一直存在质疑。近日,一项新发布的研究解开了这一谜团。

肠道菌群——甜菜碱抵抗肥胖的“利器”

肥胖,几乎已成国民话题,不仅影响形体美观,还可导致一系列严重的并发症,如高血压病、糖尿病、冠心病、恶性肿瘤等,甚至对人的心理健康产生伤害。四川农业大学动科学院朱砺教授团队在微生物学领域权威期刊《肠道微生物》(Gut Microbes)杂志在线发表了题为《膳食中的甜菜碱通过肠道菌群驱动microRNA-378a家族抵抗肥胖代谢综合征》(Dietary betaine prevents obesity through gut microbiota-drived microRNA-378a family)的研究论文,为超重、肥胖及其代谢综合征的研究提供了理论依据。[2]

该研究以高脂饮食(HFD)诱导的肥胖小鼠及无菌小鼠为模型,发现膳食性甜菜碱补充及膳食添加甜菜碱小鼠的肠道微生物移植可显著改善肥胖小鼠肠道菌群失调、促进部分抗肥胖菌株在肠道内的富集程度。

结果表明,补充甜菜碱促进了艾克曼菌(AKK菌)等增殖,改善了高脂饮食诱导的肠道菌群失调。而AKK菌可以产生短链脂肪酸(SCFA),增加丁酸和乙酸产出,乙酸和丁酸有助于调节宿主miR-378a-YY1通路,进而改善HFD引起的肥胖和代谢综合征,如非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)、炎症、胰岛素抵抗和血脂异常。

图:甜菜碱预防肥胖及相关代谢紊乱模型

白色脂肪组织(White adipose tissue ,WAT)和棕色脂肪组织(Brown adipose tissue ,BAT)是两种常见的脂肪组织,WAT负责储存能量,BAT负责燃烧脂肪产生热量,对维持代谢平衡至关重要。WAT可通过褐变调节产热活性,促进全身代谢,增加能量消耗;而BAT激活的状态下,脂肪动员和脂质氧化的过程将变得更快[3]。这项研究证实,乙酸盐和丁酸盐对miR-378a-YY1调节轴的调节是补充甜菜碱后调节肥胖小鼠体内WAT褐变、BAT激活以及脂质和葡萄糖稳态的关键机制,为遗传缺陷或膳食诱导的超重、肥胖及其代谢综合征的研究提供了理论依据。

新型食品甜菜碱,前景可观

甜菜碱也被称为三甲基甘氨酸,是一种全天然、可食用的氨基酸,其应用拓展到了饲料、发酵、食品、医药、农林业、日用化工等诸多领域。2019年8月2日,欧盟委员会发布(EU)2019/1294号条例,批准甜菜碱作为新型食品投放市场,并修订实施细则(EU)2017/2470的附件,将甜菜碱列入实施法规(EU)2017/2470中建立的授权新型食品的清单中。对于甜菜碱来说,这无疑是一个利好信号。

Expertmarket预计,在2019~2023年期间,消费者对更好的营养和膳食补充剂的需求不断增长,将推动全球甜菜碱市场的年复合增长率达到4.2%左右。新思界产业研究中心发布的《2019-2024年中国甜菜碱行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示,2014~2018年甜菜碱的需求持续增长,2018年需求量达14万吨。目前,我国已成为全球最大的甜菜碱生产基地。凭借着成本优势,我国甜菜碱行业在国际市场上的竞争力逐渐增强,出口量不断增长。

当前甜菜碱在食品医药方面的应用不多,还未大面积推广。未来,随着国内经济的稳定发展、相关研究的推进,相信甜菜碱在食品、医药领域的应用需求将会有进一步提升。

参考文献:
[1] Cholewa, J.M., Hudson, A., Cicholski, T. et al. The effects of chronic betaine supplementation on body composition and performance in collegiate females: a double-blind, randomized, placebo controlled trial. J Int Soc Sports Nutr. 2018.07, 15(37).
[2] Jingjing Du , Peiwen Zhang , Jiang Luo. Dietary betaine prevents obesity through gut microbiota-drived microRNA-378a family. Gut Microbes. 13(1):1-19.
[3] Maria Chondronikola, Elena Volpi, Elisabet Børsheim. Brown Adipose Tissue Activation Is Linked to Distinct Systemic Effects on Lipid Metabolism in Humans. Cell Metabolism. 2016.06, 23(6):1200-1206.

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