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植物甾醇降胆固醇作用的
The Role of Phytosterols Lowering Cholesterol
周晓星
（中山大学公共卫生学院营养系，广州，510080）

摘要：天然食物中较低剂量的植物甾醇即具有降低胆固醇的作用，而每日补充2克植物甾醇可使低密度脂蛋白胆固醇降低10%，但继续增加摄入量对于降低胆固醇只会有很小的增加作用。由于植物甾醇具有降低血浆总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇的作用，而被广泛地添加到功能性食品中。值得关注的是，植物甾醇在降低胆固醇吸收的同时，也会影响脂溶性维生素，主要为类胡萝卜素和维生素E。
关键词：植物甾醇，胆固醇，低密度脂蛋白胆固醇

植物甾醇(phytosterols，plant sterols)是存在于植物中的结构类似于胆固醇的化合物。由于其具有降低血浆总胆固醇（Total Cholesterol，TC）和低密度脂蛋白胆固醇（low density lipoprotein serum cholesterol，LDL-C）的作用，2001年美国国家胆固醇教育项目（The US National Cholesterol Education Program ，NCEP）建议：在特定人群的膳食中每日补充2g植物甾醇可以降低血浆中LDL-C的水平，从而降低冠心病的发病风险[1]。
1 植物甾醇的来源及吸收
甾醇是动物和植物细胞膜所必需的一种物质，哺乳动物体内的主要甾醇是胆固醇，植物细胞中的甾醇即植物甾醇，也被称为植物固醇。植物甾醇和胆固醇在结构和功能上有一定的相似性，即结构中都有甾核；二者的区别在于侧链的不同：相比于胆固醇，植物甾醇在C-24位增加了侧链，例如，谷甾醇（sitosterol）的侧链为乙基，菜油甾醇（campesterol）的侧链为甲基（图1）。
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图1胆固醇和植物甾醇的侧链结构比较
自然界中存在的主要植物甾醇包括β-谷甾醇（β-sitosterol），菜油甾醇以及豆甾醇（stigmasterol），其中以β-谷甾醇最为常见。植物甾烷醇是饱和形式的植物甾醇，即结构中没有双键；植物甾醇和甾烷醇的酯化物分别被称为植物甾醇酯和植物甾烷醇酯，二者都具有稳定细胞膜脂质双分子层的功能。
1.1 来源
人体不能合成植物甾醇，体内的植物甾醇全部来源于膳食。据估计各类人群每日从天然食物中摄入的甾醇约167～437mg[2]，主要来源于植物油、谷类、水果和蔬菜。自然界中植物甾烷醇的分布少于植物甾醇，日常膳食中每日摄入量约24～29mg，其来源有玉米、小麦、黑麦和大米。植物甾醇在植物油中的含量丰富，如每日摄入30g玉米油即可获得286mg植物甾醇，此剂量即具有降低胆固醇吸收的作用[3]。坚果、面包、蔬菜中植物甾醇的含量较少，但由于其摄入量较多，所以这些来源的植物甾醇也占一定的比例。
表1部分食物中植物甾醇的含量（mg/100g可食部）
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1.2 吸收
植物甾醇在肠道内的吸收率很低，为0.4％～3.5％；植物甾烷醇的吸收率更低，为0.02％～0.3％；相比之下，胆固醇的吸收率为35％～70％。Ostlund[4]用氘标记植物甾醇进行人体研究，结果表明谷甾醇和菜油甾醇的吸收率分别为0.512％±0.038％和1.89％±0.27％；植物甾烷醇的吸收率比植物甾醇低91％，谷甾烷醇和菜油甾烷醇的吸收率分别为0.0441%±0.004%和0.155%±0.017%。植物甾醇和甾烷醇的吸收可能存在性别差异，在动物实验中，雌性大鼠的吸收率高于雄性大鼠[5]。
2 植物甾醇降胆固醇的作用
早在上世纪50年代就开始了植物甾醇降低胆固醇作用的研究，在Peterson[6]发现大豆甾醇(soysterol)能降低小鸡血浆和肝脏中的胆固醇水平之后，Pollak[7]发现膳食中谷甾醇能显著性降低人体血浆中胆固醇的含量。此后出现了大量相关研究，多数研究的结果表明，植物甾醇和甾烷醇可以降低血浆TC和LDL胆固醇水平，而不影响高密度脂蛋白胆固醇（high density lipoprotein serum cholesterol，HDL-C）和甘油三酯（triacylglycerol，TG）水平。一项关于32项植物甾醇补充试验的荟萃（meta）分析表明，植物甾醇或甾烷醇降低LDL-C的最大作用为10%，所需剂量为2g/d，而继续增加摄入量对于降低胆固醇只会有很小的增加作用[8]。
许多人体临床研究表明，对于血浆胆固醇水平正常和升高的各种人群，植物甾烷醇酯和植物甾醇酯可以使LDL-C降低10％甚至更多，而不会影响HDL-C水平。在一项关于植物甾烷醇酯的研究中，胆固醇轻微升高的个体每日摄入2.6g和1.8g谷甾烷醇酯一年后，TC和LDL-C水平降低了10.2%和14.1%[9]。在对曾患心肌梗塞的绝经后妇女进行的双盲交叉研究中，普通人造黄油膳食使TC和LDL-C降低4%和5％，而添加了植物甾烷醇酯的人造黄油能使TC和LDL-C降低13％和20％；和普通人造黄油产生的作用相比，植物甾烷醇酯可以使TC和LDL-C进一步降低9％和15％[10]。另外，植物甾烷醇酯和他汀类药物的联合应用可以更进一步降低血脂和LDL-C水平，给服用他汀类药物的患者食用添加植物甾烷醇酯的人造黄油，其LDL-C水平可以进一步降低10％[11]。综上所述，植物甾烷醇酯可以有效降低不同人群血浆LDL-C以及TC水平。
植物甾醇酯通常是将植物油中的植物甾醇酯化后得到的，其构成取决于植物油中甾醇的构成，通常是谷甾醇、菜油甾醇、豆甾醇、菜子甾醇（brassicasterol）、异岩藻甾醇（isofucosterol）酯化物的混合物。2001年以前的研究大多是将植物甾醇酯添加在高脂食物载体中，而最近的一些研究[12-14]则表明，将植物甾醇酯添加在低脂食物载体中同样可以有效的降低胆固醇。对于正在服用他汀类或贝特类药物的高胆固醇血症患者，植物甾醇酯同样可以进一步降低LDL-C水平[14]。有研究报道每日摄入1.8g植物甾醇酯可以使轻度到中度高胆固醇血症患者的LDL-C水平降低，但是对于摄入高胆固醇、高能量、高饱和脂肪酸膳食的个体以及基线时胆固醇吸收率高的个体，植物甾醇酯降低LDL-C的作用更为明显[15]。
3 植物甾醇降胆固醇作用的剂量
3.1 低剂量植物甾醇的作用
在一个单一膳食试验（single test meals）中，摄入去植物甾醇的纯化玉米油，胆固醇的吸收率增加了38％，而将植物甾醇重新添加到纯化的玉米油后，胆固醇的吸收率降低；添加150mg和300mg植物甾醇试验餐后，胆固醇的吸收率分别降低12%和28%[3]。在另一项类似的研究中，摄入去全部植物甾醇（328mg）小麦胚制作的松饼，和摄入原小麦胚及添加植物甾醇后小麦胚制作的松饼相比较，其胆固醇的吸收增加了42.8%[21]。表明天然食物中较低剂量的植物甾醇即具有生物活性，如摄入含150mg植物甾醇的玉米油，可被检测到其降低胆固醇吸收的作用。因此，选择富含植物甾醇的食物，即使含量较低，也可以发挥降胆固醇的作用。
3.2 剂量-反应关系
在一个剂量-反应研究中，0.83、1.61、3.24g/d的植物甾醇酯摄入量，可分别使血浆LDL-C降低6.7％、8.5％和9.9％[22]。另一研究发现，通过膳食摄入植物甾烷醇酯0.8、1.6、2.4和3.2g/d时，可分别使血清LDL-C降低1.6%、6.1%、10.6%和11.5%[23]。该两项研究及另一项荟萃分析[24]的结果都表明，当每日膳食中植物甾醇或甾烷醇酯摄入量超过2g时，继续增加植物甾醇摄入量对于降低血浆胆固醇的作用只会有很小的增加。
4 植物甾醇降胆固醇作用的机制
关于植物甾醇降低胆固醇作用的确切机制尚不清楚，目前认为存在以下几种可能机制。
第一，由于植物甾醇比胆固醇具有更强的疏水性，因此植物甾醇可以取代胆固醇进入混合微胶粒（mixed micelles）中。这种取代作用使微胶粒中的胆固醇含量下降，从而减少胆固醇的吸收[16]。胆固醇吸收率的降低有可能刺激其合成增加，在一项研究中，与对照组膳食相比，植物甾醇酯和植物甾烷醇酯分别会使胆固醇的合成增加53%和38%，但合成的增加并不能完全补偿植物甾醇酯和植物甾烷醇酯所引起的胆固醇吸收减少的程度，因此循环中的总胆固醇水平是降低的[17]。
第二，植物甾醇可以减缓胆固醇在肠上皮细胞中的酯化速度。由于酯化后的固醇易于进入乳糜微粒中，而未酯化的固醇则较难进入乳糜微粒，因此植物甾醇可以减少乳糜微粒中胆固醇的总量[18]。
第三，植物甾醇可能通过ATP盒式（ATP-binding cassette, ABC）转运体家族影响胆固醇的吸收。ABCG是ABC的一个亚族，其中，ABCG-5和ABCG-8与肠道中固醇的吸收有关，并可以促进其在胆汁中的分泌，这两个基因还和谷甾醇血症（sitosterolemia）有关[19]。谷甾醇血症是一种以植物甾醇吸收增加为特征的疾病，患者胆汁中的胆固醇含量很低，这表明ABCG-5和ABCG-8与人体对甾醇的选择性吸收有关，也和胆汁中胆固醇的分泌量有关。因此，可以推断植物甾醇可能通过刺激ABCG-5和ABCG-8而影响胆固醇的代谢，进而减少胆汁中胆固醇的分泌量；而ABCG-5和ABCG-8的基因多态性可能也会影响植物甾醇降低胆固醇的作用[20]，这就解释了不同个体对于植物甾醇的反应存在变异的原因。
5 植物甾醇的应用
植物甾醇最初被用作药物配方，而随着对其认识的增加，植物甾醇被添加到各种食品当中。由于植物甾醇具有难溶于水和油的性质，其在食品中的应用受到了限制。上世纪90年代中期，芬兰的科学家将游离的植物甾醇或甾烷醇酯化以增加其溶解性，于是出现了第一个有商业价值的含有植物甾醇的功能性食品——添加了植物甾醇酯的人造黄油。而对于高胆固醇血症患者而言，脂肪作为植物甾醇载体物质是一种不利因素，因此出现了在水分散系中将未酯化的植物甾醇和卵磷脂乳化，可使植物甾醇溶解于无脂或低脂食品中。在一个短时间的交叉性研究中，研究对象连续3天卵磷脂乳化的甾烷醇（3g/d），结果发现胆固醇的吸收降低了近40%[28]。
6 植物甾醇对脂溶性维生素的作用
植物甾醇在降低胆固醇吸收的同时，也会影响膳食中某些脂溶性物质的吸收，例如脂溶性维生素。有研究发现，每日摄入3.8～4.0g植物甾烷醇酯持续8周，血浆中α-胡萝卜素、β-胡萝卜素以及番茄红素的含量显著性降低[25]。其原因可能是循环中转运类胡萝卜素的LDL-C数量减少，即使用血浆脂蛋白水平对结果进行标化后，这种降低作用仍然具有显著性。植物甾烷醇也能显著性降低血浆中维生素E，但不同的是，在用脂蛋白标化后这种作用就不存在了[25]。植物甾烷醇降低血浆中类胡萝卜素和生育酚含量有何种生物效应和临床意义，目前尚不得知。但流行病学调查表明，类胡萝卜素和维生素E的抗氧化作用能预防多种疾病的发生，例如肺癌、心血管疾病和老年性眼病。因此，植物甾醇和甾烷醇降低血浆脂溶性维生素的作用及其效应值得进一步的研究。
对于维生素A和维生素D，其血浆水平不受植物甾醇的影响，这是由于视黄醇不需要脂蛋白的转运[25]。植物甾醇对于维生素K的作用，目前有完全不同的结果报道，如Hendriks的研究表明，每日摄入0.8g、1.6g或3.2g植物甾醇持续3.5周，维生素K的含量分别降低5.4%，7.4%和18%，即二者之间存在剂量反应关系[26]。但是，另外的研究表则明持续8周摄入4.5g植物甾烷醇并不会影响依赖于维生素K的凝血作用[27]。
7 小结
①存在于天然食物中低剂量的植物甾醇或在膳食中补充2g/d植物甾醇可以降低血浆胆固醇水平，从而降低冠心病的发病危险；②植物甾醇可能通过降低肠道胆固醇吸收、或减缓胆固醇在肠上皮细胞中的酯化速度、或减少胆汁中胆固醇的分泌等机制发挥降低血浆胆固醇水平的作用；③植物甾醇在水分散系中通过卵磷脂的乳化后用于食品，能更好的发挥降血浆胆固醇的作用；④ 植物甾醇降低血浆类胡萝卜素和维生素E的作用及其效应值得关注和深入研究。
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