Introduction

果糖是食品中广泛使用的一种甜味剂，消费量急剧增加，并且已证明其与慢性疾病和代谢综合征密切相关。高果糖饮食会导致抗氧化防御障碍、肝脏脂肪变性和代谢异常，此外，高果糖饮食直接影响肝脏线粒体的功能，导致脂肪酸氧化和代谢紊乱，而糖尿病或肥胖症中胰岛素抵抗的发生与脂肪酸代谢紊乱密切相关，如血浆脂肪酸升高和脂肪酸组成异常。

猕猴桃因其维生素C含量较高而闻名，并且其果胶、矿物质和其他有利于健康的植物化学物的营养成分丰富。经实验确定金黄色猕猴桃（Actinidia chinensis cv SunGold）果皮中多酚含量更高，并且比金黄色猕猴桃果肉具有更强的抗氧化作用。尽管如此，目前还没有任何研究表征或检测全金黄色猕猴桃多酚或果胶物质对高果糖（HF）喂养大鼠脂质稳态、肝损伤和脂肪酸代谢的影响。在本研究中使用了更具有显著功能特性的两个完整的猕猴桃和两个去皮的中华猕猴桃，描述两个中华猕猴桃果肉（ACF）、两个中华猕猴桃果皮（ACP）和两个中华猕猴桃全果（ACFP）的酚类化合物和果胶物质，并比较它们对喂食高果糖饲料大鼠模型的脂质稳态、肝功能、胰岛素抵抗和脂肪酸代谢的保护作用。本研究为中华猕猴桃缓解高果糖饮食引起的肝损伤和脂肪酸代谢紊乱提供了重要证据。

Results

ACF、ACP和ACFP中的化学成分

如图1A-C和表1所示，成功检测并定量ACF、ACP和ACFP中的10种酚类物质，槲皮素、儿茶素、绿原酸、表儿茶素、山奈酚和咖啡酸是黄金色猕猴桃中的主要多酚。ACFP中槲皮素、儿茶素、绿原酸、表儿茶素、表没食子儿茶素和咖啡酸的含量显著高于ACF和ACP（P<0.05）。ACFP中芦丁、异槲皮素和阿魏酸的含量与ACF相比没有显著差异（P>0.05），但明显高于ACP中的含量。此外，在ACP中未检测到山奈酚。

本实验以果胶钙的形式评估了ACF、ACP和ACFP中总果胶的含量。冻干金黄色猕猴桃果皮中果胶钙含量远高于果肉中果胶钙的含量。如图2D所示，ACP中果胶钙的含量显著高于ACFP和ACF中果胶钙含量（P<0.05）。结果表明，金黄色猕猴桃，尤其是其果皮，是多酚和果胶的杰出来源。

图1（A）ACF、（B）ACP和（C）ACFP的LC/MS色谱图。LC/MS峰：1.芦丁，2.异槲皮素，3.绿原酸，4.表没食子儿茶素、5.儿茶素、6.阿魏酸、7.咖啡酸、8.山奈酚，9.表儿茶素、10.槲皮素。（D）ACF、ACP和ACFP中果胶钙的总含量表1 LC/MS法鉴定ACF、ACP和ACFP中的酚类化合物

ACF、ACP和ACFP对HF饮食喂养大鼠体重、肝重、腹脂重和HI的影响

连续给予20%果糖水10周后，测量体重、肝重、腹脂重、HI和摄食量，汇总于图2和表2。与未处理的大鼠（ND）相比，喂食20%果糖水的大鼠体重、肝重、腹脂重和HI（P<0.05）显著增加。研究发现，ACF和ACP干预使HF喂养大鼠增加的体重显著降低9.18%和17.87%（P<0.05，图2B），使肝重和腹脂重分别减少15.66%、38.89%和17.06%、39.06%。与HF组相比，富含多酚和果胶的ACFP有效地降低了升高的体重、肝重和腹脂重，分别降低了29.95%、25.24%和45.72%（P<0.05），ACFP干预后HF组大鼠HI显著降低15.69%，五组之间的摄食量没有显著差异（表2）。结果表明，ACFP干预通过减少腹脂重和肝重量显著降低了体重的增长。

图2 ACF、ACP和ACFP对HF水喂养大鼠（A）体重和（B）体重增加的影响

表2 大鼠体重、食物摄入量、腹脂重、肝重量和HI变化

ACF、ACP和ACFP改善HF饮食喂养大鼠的血脂稳态

与ND大鼠相比，HF喂养大鼠的血清TC、TG和LDL-C水平显著升高（P<0.05，表3）。然而，在补充ACF、ACP和ACFP10周后，HF喂养的大鼠血清中的TC和TG含量显著降低。ACF、ACP和ACFP处理组大鼠LDL-C水平显著低于HF喂养大鼠（P<0.05）。与ND组相比，HF组血清HDL-C水平显著降低33.87%（P<0.05）。另一方面，ACF、ACP和ACFP处理大鼠的HDL-C含量从HF喂养大鼠的显著增加。补充ACFP10周可显著降低HF喂养大鼠升高的LDL/HDL比值和AI值。结果表明，金黄色猕猴桃，尤其是其果皮，可能通过改善HF喂养大鼠的血脂稳态来缓解血脂异常。

表3 大鼠血清TC、TG、HDL-C、LDL-C、LDL/HDL比值和AI水平

ACF、ACP和ACFP对HF喂养大鼠血清和肝脏LCFA谱的影响

饱和脂肪酸（SFAs），单不饱和脂肪酸（MUFAs）和多不饱和脂肪酸（PUFAs）是影响血脂和脂蛋白浓度的长链脂肪酸（LCFAs）。如表4所示，ACFP干预10周显著改善了HF喂养诱导的大鼠的脂肪酸代谢紊乱。ACF和ACP对肝脏和血清LCFA的影响比ACFP小得多。与ND组相比，HF饮食使血清中的总SFA水平显著升高11.32%（P<0.01），但肝脏SFA水平没有显著变化（图3A、D）。与HF组相比，ACFP干预显著降低了大鼠血清总SFA水平。类似地，与ND组相比，HF摄入10周可使血清和肝脏总MUFAs水平分别显著升高13.53%和12.95%（图3B、E）。然而，与HF饮食喂养的大鼠相比，接受ACFP的大鼠肝脏MUFAs水平显著降低13.06%（P<0.01）。

与ND组相比，HF饮食导致18CMUFAs（C_18:1）显著增加，18CPUFAs（C_18:2，C_18:3）和20CPUFAs（C_20:2，C_20:3，C_20:4，C_20:5）减少，导致血清和肝脏PUFAs水平降低（图3C、F）。与HF组（11.52 μg/mL，图3C）相比，补充ACFP和ACF可显著提高血清PUFA水平16.93%和9.29%。同时，与高脂喂养大鼠（11.68 μg/mL，见图3F）相比，ACFP干预使肝脏PUFA水平显著升高16.52%。

表4 ACF、ACP和ACFP对大鼠血清和肝脏长链脂肪酸谱的影响

图3 ACF、ACP和ACFP对HF水喂养大鼠长链脂肪酸组成的影响。血清中的（A）SFA、（B）MUFA、（C）PUFA以及肝脏中的（D）SFA，（E）MUFA和（F）PUFA结果

ACF、ACP和ACFP减轻HF诱导的大鼠胰岛素抵抗

进行OGTTs和ITTs测定，确定ACF、ACP和ACFP对HF饮食喂养的SD大鼠胰岛素抵抗的影响。如图4A所示，与ND大鼠相比，HF喂养大鼠葡萄糖水平升高。而ACF、ACP和ACFP的干预显著降低了HF升高的葡萄糖水平。OGTT的AUC结果显示，与ND大鼠相比，HF喂养的大鼠的空腹血糖水平升高（图4B）。与HF喂养的鼠相比，ACF、ACP和ACFP给药血糖水平可显著降低降低13.32%、16.16%和27.89%，其中ACFP干预使升高的血糖水平恢复到正常水平。ITT结果显示，HF组大鼠出现高胰岛素血症（图4C、D）。

具体而言，与正常饮食组相比，HF使大鼠的空腹胰岛素水平显著升高55.43%（P<0.05），而ACFP干预使血液胰岛素水平显著降低至正常水平。总之，ACF、ACP和ACFP干预有效地改善了HF引起的高血糖和高胰岛素血症。

图4 ACF、ACP和ACFP给药对HF水喂养大鼠胰岛素抵抗的影响。（A）OGTT、（B）OGTT计算的AUC、（C）ITT和（D）ITT计算的AUC的结果

ACF、ACP和ACFP改善HF喂养大鼠的肝脏氧化应激

如图5A所示，与正常饮食组相比，HF处理大鼠的肝脏MDA水平显著增加（P<0.05），表明高果糖饮食诱导大鼠肝脏过氧化损伤。然而，给予ACF、ACP和ACFP的大鼠肝脏MDA含量显著低于HF喂养组。

如图5B、C所示，10周的HF饮食诱导肝脏SOD和GSH-Px水平显著下降，表明高果糖造成大鼠显著肝损伤。而ACF、ACP和ACFP处理后，肝脏SOD酶活性分别提高了44.39%、32.70%和72.30%。GSH-Px水平分别比HF大鼠显著提高了14.16%、9.73%和21.24%（P<0.05）。ACF、ACP和ACFP对肝脏MDA含量和T-SOD、GSH-Px酶活性的改善作用反映了猕猴桃尤其是ACFP对HF诱导的SD大鼠严重肝损伤的保护作用。

图5 ACF、ACP和ACFP给药对HF水喂养大鼠肝脏（A）MDA、（B）SOD（C）GSH-Px水平的影响

ACF、ACP和ACFP减轻HF饮食诱导的肝功能生物标志物和组织病理学异常变化

血清中AST和ALT的酶促作用是评估肝细胞损伤程度和肝功能的典型指标。与ND组相比，HF处理的大鼠血清ALT和AST活性分别升高194.90%和118.22%（P<0.05），连续10周定期摄入ACF、ACP和ACFP可有效降低大鼠血清ALT和血清AST水平（图6A、B）。组织病理学分析如图6C-G所示，HF喂养大鼠表现出明显的肝损伤，包括细胞空泡化、充血和单细胞坏死，Suzuki评分为10.20，与ND组（1.50）相当。然而，给予ACF、ACP和ACFP后，异常表现得到稳步改善，Suzuki评分分别为5.20、7.50和3.90（图6H）。结果表明，ACFP克服高果糖引起的肝组织损伤效果更显著，其中肝组织表现出正常的细胞质和细胞核（图6G）。

图6 ACF、ACP和ACFP对HF水喂养大鼠肝功能生物标志物和组织病理学的影响。血清中（A）ALT和（B）AST的酶活性，用H＆E染色（放大40倍）观察（C）ND、（D）HF、（E）ACF+HF、（F）ACP+HF和（G）ACFP+HF组大鼠肝脏的组织病理学变化，（H）Suzuki评分

ACF、ACP和ACFP对结肠内容物中SCFAs代谢谱的影响

如图7A所示，与ND组相比，HF饮食导致总SCFAs水平显著下降，在给予ACF和ACFP后，总SCFAs水平显著升高，甚至高于ND大鼠。如图7B所示，ACFP组大鼠乙酸（AA）、丙酸（PA）和丁酸（BA）含量明显高于ND和HF喂养的大鼠。此外，PCA评分图表明，ND、HF和ACFP组在SCFAs代谢方面表现出相当大的差异，表明ACFP主要调节HF引起的结肠SCFAs水平的异常变化（图7C）。

为了进一步评估猕猴桃改变的SCFA候选物与其他生化参数之间的相关性，使用R语言进行PLS分析。此外，AA、PA和BA水平与肝脏中的TC、TG、MUFA、OGTT、GSH-Px和AST呈高度负相关，表明乙酸、丙酸和丁酸可作为金黄色猕猴桃改善HF引起的血脂异常、胰岛素抵抗和肝脏氧化损伤的生物标志物（图7D）。

图7 ACF、ACP和ACFP对HF水喂养大鼠结肠SCFAs代谢的影响

Discussion

实验证明，HF饮食可引起大鼠肝脏脂肪变性、肝脏氧化应激、肝毒性、高血糖和高胰岛素血症。然而，关于ACF、ACP和ACFP对高果糖饮食诱导的血脂异常、肝损伤、肝脂肪变性、胰岛素抵抗和脂肪酸代谢障碍的保护作用尚未见报道。本研究对ACF、ACP和ACFP的酚类和果胶类物质进行了比较分析。结果表明，ACFP是果胶和酚类化合物的最佳来源，果皮中含有大量的槲皮素、儿茶素、绿原酸、表儿茶素、表没食子儿茶素和咖啡酸。因此，考虑到天然多酚和果胶的有效营养功能，建议将金黄色猕猴桃作为一个整体食用。

与ND大鼠相比，高果糖饮食10周增加了大鼠的脂肪重量和肝脏重量，导致大鼠体重增加。另一方面，ACF、ACP、尤其是ACFP干预显著降低了机体脂肪蓄积、肝脏脂质形成和蓄积，降低了体重增加，均表明金黄色猕猴桃可有效缓解高果糖诱导的大鼠体重增加。

对血清和肝脏样品中的SFAs、MUFAs和PUFAs水平进行研究，血清和肝脏样本中SFAs和MUFA浓度升高以及PUFA水平降低表明，HF饮食导致大鼠血清和肝脏脂肪酸代谢发生显著变化，而添加ACFP逆转了HF饮食引起的肝脏和血清LCFA谱的异常变化。综合以上结果推测金黄色猕猴桃改善高脂喂养大鼠脂肪酸代谢可能与其改善血脂稳态密切相关。

果糖摄入引发氧化应激，表现为HF组大鼠体内SOD和GSH-Px活性显著降低，MDA水平显著升高。带果皮金黄色猕猴桃作为多酚和果胶的优良来源，比单独果皮或果肉发挥更强的抗氧化活性，这正是ACFP对脂质过氧化的改善效果明显优于ACP和ACF的原因。另一方面，ACFP预处理显著降低了血清中升高的ALT和AST酶活性，并克服了肝组织细胞质和细胞核形态完好的组织病理学变化。

通过观察10周ACF、ACP和ACFP对HF喂养大鼠结肠SCFAs总水平的影响，发现HF饮食的摄入造成了总SCFAs水平的大幅下降。然而，给予ACF和ACFP后，HF组大鼠总SCFAs水平显著升高，甚至高于ND组大鼠。丁酸、乙酸和丙酸是主要的SCFAs。PCA得分图和PLS分析表明ACFP主要调节HF引起的结肠SCFAs水平的异常变化。

结肠细菌可获得一部分功能性营养物质，包括多酚和果胶，在小肠中不易被消化，用于发酵，导致SCFAs生成增加。本研究中，乙酸、丙酸和丁酸是ACF和ACFP处理大鼠结肠内容物中含量最多的SCFAs。因此，ACFP升高结肠SCFAs水平可能有助于其改善大鼠脂质稳态。

Conclusion

综上所述，本研究首次比较研究了2 个金黄色猕猴桃全果、2 个金黄色色猕猴桃果肉和2 个金黄色猕猴桃果皮对高果糖诱导的血脂异常、肝脏损伤、肝脏脂肪变性、胰岛素抵抗和脂肪酸代谢紊乱的保护作用。结果表明，特别是金黄色猕猴桃全果及其果皮干预有效地改善了高脂喂养大鼠的血脂谱、胰岛素敏感性、脂质过氧化、长链脂肪酸谱和短链脂肪酸的生成。此外，SCFAs特别是乙酸、丙酸和丁酸可作为金黄色猕猴桃改善HF引起异常的生物标志物。与之前的研究工作相比，本研究为开发金黄色猕猴桃，特别是以果皮为基础的食品补充剂，用于有肝功能问题的人群的特定膳食提供了科学依据。此外，基于猕猴桃果皮突出的有益健康的特性，值得进一步探索猕猴桃果皮的潜在医疗用途和商业价值。

Polyphenols and pectin enriched golden kiwifruit (Actinidia chinensis) alleviates high fructose-induced glucolipid disorders and hepatic oxidative damage in rats: in association with improvement of fatty acids metabolism

Aamina Alim^a, Ting Li^a,*, Tanzeela Nisar^b, Zeshan Ali^c, Daoyuan Ren^a, Yueyue Liu^a, Xingbin Yang^a,*

^a Shaanxi Engineering Laboratory for Food Green Processing and Safety Control, and Shaanxi Key Laboratory for Hazard Factors Assessment in Processing and Storage of Agricultural Products, College of Food Engineering and Nutritional Science, Shaanxi Normal University, Xi'an 710119, China

^b Faculty of Rehabilitation and Allied Health Sciences, Riphah International University, Lahore 54000, Pakistan

^c Department of Life sciences, Barani Institution, Sahiwal 57000, Pakistan

*Corresponding authors.

Abstract

This study aimed to investigate the protective effects of fleshes from two Actinidia chinensis (ACF), pericarps from two A. chinensis (ACP), and fleshes with pericarps from two A. chinensis (ACFP) on high fructose (HF)-instigated dyslipidemia, hepatic steatosis, oxidative stress, insulin resistance, and fatty acid metabolism disorders in rats. In general, the above abnormalities were improved after 10 weeks intervention of ACF, ACP, and ACFP. Especially, ACFP considerably ameliorated HF-induced abnormal changes in body weight gain, serum TC, TG, LDL-C and HDL-C levels, as well as serum and hepatic SFAs, MUFAs and PUFAs contents. ACFP also alleviated HF-induced hyperglycemia and hyperinsulinemia, stabilized HF-caused increase in hepatic MDA and serum ALT, AST levels, and restored HF-declined hepatic T-SOD and GSH-Px activities. Besides, histopathology of the liver further endorsed the protective effects of ACFP on hepatocellular injury. Moreover, ACFP increased HF-dropped acetic, propionic and butyric acid levels. Overall, ACFP employs more efficacious protective effects against HF-induced metabolic disorders and liver damage than ACF and ACP. This study delivers a scientific foundation for developing kiwifruit (counting peel)-based dietary supplements for those with glucolipid-metabolic disorders and liver damage.

Reference:

Alim A, LI T, Nisar T, et al. Polyphenols and pectin enriched golden kiwifruit (Actinidia chinensis) alleviates high fructose-induced glucolipid disorders and hepatic oxidative damage in rats: in association with improvement of fatty acids metabolism[J]. Food Science and Human Wellness, 2023, 12(5): 1872-1884. DOI:10.1016/j.fshw.2023.02.039.