辣椒素对碳水化合物消化代谢的影响及其分子机理的研究

Chili is an important cash crops and spices, fed widely in the world. However, the physiological effect of chili on human is not determined, especially the effect on carbonhydrate digestion and metabolism is less researched. Carbonhydrate metabolism directly impacts on blood glucose, serum lipids and intestinal health. We would system study the effect of capsaicin on carbonhydrate digestion and metabolism at different doses, feed date and individual (normal, diabetes), and the molecular mechanism and the role of TRPV1 in the effect of capsaicin on serum glucose metabolism by mensurating the gene expression of glucose metabolism-related genes and enzyme in liver, pancreas, lipocyte and the mRNA levels of glucose absorb-related genes and enzyme in intestinal mucosa using RT-PCR, western-blot, Cell culture techniques..

辣椒是世界重要的、广泛食用的经济作物和香辛料。然而，食用辣椒对人体的功效性尚不明确，尤其是对体内碳水化合物消化吸收代谢方面的作用研究甚少，而体内碳水化合物消化代谢直接影响血糖、血脂和肠道健康。本项目系统评价辣椒素在不同剂量、食用期限对不同体质（健康、糖尿病）个体的体内碳水化合物消化代谢的影响效果，并结合体外消化、小肠组织离体实验、肠细胞、肝细胞、脂肪细胞和胰岛B细胞培养离体实验，采用RT-PCR、western-blot、细胞培养等技术从分子营养学角度研究辣椒素对肠道消化酶和菌群、胰岛细胞中调控消化酶和胰岛素分泌相关基因、小肠粘膜细胞中与糖吸收的相关基因，肝脏和脂肪组织中与糖代谢相关酶和基因的mRNA基因表达的影响，以及TRPV1对在此影响中的介导作用。

本研究系统评价不同剂量辣椒素对不同体质个体的体内碳水化合物消化代谢的影响效果，并结合TRPV1基因敲除小鼠、TRPV1抑制剂—辣椒卓平和胰岛β细胞培养离体实验，采用RT-PCR、western-blot、细胞培养、代谢组学等技术从分子营养学角度研究辣椒素对肠道消化酶和菌群、胰岛细胞中调控消化酶和胰岛素分泌相关基因、小肠粘膜细胞中与糖吸收的相关基因，肝脏和脂肪组织中与糖代谢相关酶和基因的mRNA基因表达的影响，探讨辣椒素调控碳水化合物消化代谢的机理。.研究结果表明，辣椒素能抑制葡萄糖、蔗糖、淀粉在肠道中的消化和吸收，降低这些碳水化合物的餐后血糖浓度，延缓餐后血糖的上升。天然辣椒素能显著增加糖尿病大鼠体重、血清胰岛素水平、糖原含量和便糖排出量。同时，空腹血糖、糖化血清蛋白以及糖耐量也得到明显改善，在肝脏和胰腺内LXR 、PDX-1、 G6Pase、GK、GLUT2 、IRS1 和IRS2 的表达水平显著上调，回肠SGTL1、GLUT2和GLUT5也显著下调。非辛辣的辣椒素酯虽也能改善糖尿病大鼠血糖异常，但对肝脏以及胰腺糖代谢相关基因的调控不显著。辣椒卓平能抑制辣椒素改善糖尿病血糖异常的效果，也能抑制辣椒素刺激胰岛β细胞分泌胰岛素的能力，说明辣椒素辛辣基团刺激辣椒素受体TRPV1可能是其降糖效果的根源，辣椒素刺激肝脏和胰腺中TRPV1–(PDX-1)–(GLUT2/GK)或TRPV1–(PDX-1)–(IRS1/2)信号通路，实现对血糖代谢的调控。.同时在对比TRPV1基因敲除小鼠（KO）与正常小鼠(WT)研究还发现，辣椒素对两种小鼠高脂饲料诱导的体重增加和血脂血糖异常均有明显的降低效果，对正常小鼠的降低效果更加显著。辣椒素能有效改善高脂饲料导致的肠道菌群失调，增加肠道产乙酸、丙酸的菌群数量，和乙酸、丙酸含量，激活FFAR2，促进PYY和GLP-1两种肠激素的释放，上调大脑中抑制进食的POMC和CART基因、进下调进食的NPY和AgRP基因，从而减少小鼠的进食，降低小鼠增重。.综合本项目研究结果发现，辣椒素影响体内血糖代谢的途径有三个方面：1）抑制碳水化合物消化，降低糖的吸收；2）调节肝脏和胰腺中糖代谢相关基因，促进胰岛素分泌和糖原合成；3)通过修复肠道益生菌群，增加乙酸丙酸产生，抑制食欲。