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Present Research on Function and Safety of Diglyceride
黄莉莉综述苏宜香审校
（中山大学公共卫生学院营养系，广州，510080）

摘要：多数研究表明甘油二酯（DAG）具有改善空腹和餐后血脂水平、减少体脂积聚的功能。这一结论促进了DAG在医学（血脂异常、脂肪肝、糖尿病、减肥、心血管疾病）和食品工业等方的广泛应用。在美国，DAG油脂已被公认为安全无毒；日本政府也批准DAG油脂为特殊健康食物，用于改善餐后高血脂和防止体脂积聚。由于在中国DAG的研究还处于较新的阶段，DAG作为一种多功能添加剂或者食品的应用远未达到应有的潜在水平。
关键词：甘油二酯；功能；机制；安全性

甘油二酯（diglyceride，DAG）可以降低空腹血甘油三酯(triglyceride，TG)水平，抑制餐后血TG水平的升高，降低2型糖尿病人糖化血红蛋白水平，防止动物与人体的脂肪积聚[1，2],并且具有长期安全性[3]。2005年有研究者提出，由于DAG可改善糖尿病人的餐后血脂，因而在膳食中用DAG代替TG有利于控制糖尿病病情，预防动脉硬化和其他相关疾病的发生[4，5]。用等量DAG代替膳食TG，未发现DAG对实验动物[6，7]或人体[8]存在膳食毒性或者致癌性。DAG与TG的结构差异以及DAG的代谢特点可能是DAG具有上述功能的原因[9，10]。
DAG是许多食用油脂的天然组分，经常作为食物乳化剂应用于食品加工工业。它由一分子甘油和两分子脂肪酸组成，有两种同分异构体，主要是1，3-DAG，另一种是1，2-DAG（或2，3-DAG），天然油脂和合成油脂中两者比例均为7∶3左右。DAG的水溶性较TG好，但脂肪酸组成相似的DAG与TG的能量值相近，经测定DAG能量值约为TG的98%[11]。SD大鼠与C57BL/6J小鼠喂养实验显示，DAG与TG的消化吸收率无差异[12]。
1 DAG对不同人群血脂水平的改善作用
改善餐后和空腹血脂水平、防止体脂积聚是DAG最受人们关注以及非常有现实意义的功能，尤其是DAG对血脂水平的改善作用在不同的人群研究中均获得一致结果。
1.1 健康人群
以6名健康男性为研究对象的人体脂负荷试验[13]，按体表面积的不同给予受试者30g/m2DAG或TG，结果显示，DAG负荷组餐后血胆固醇残余脂蛋白颗粒水平和甘油三酯残余脂蛋白颗粒水平增加的幅度均显著低于TG负荷组。另一项40名健康男性参与的随机双盲对照试验[2]，比较摄入DAG脂肪乳和TG脂肪乳餐后血TG水平及乳糜微粒中TG水平的变化，结果在10g~44g的脂肪摄入范围内，DAG组餐后血TG水平、乳糜微粒的TG水平均显著低于TG组。
1.2 胰岛素抵抗者及糖尿病患者
胰岛素抵抗者和糖尿病患者，用DAG替代TG后空腹和餐后血脂水平明显下降[4,5]。对于血糖稳定后仍有高脂血症的糖尿病患者，用DAG油脂代替TG油脂血脂水平也能得到良好控制[14]。DAG的降脂作用对糖尿病患者有极重要的意义，因为糖尿病患者通常合并有高脂血症，而且有些糖尿病患者通过控制饮食使血糖平稳后高脂血症仍得不到改善，DAG通过改善糖尿病伴发的高脂血症可显著减小动脉粥样硬化性并发症发生的危险，因此随着对DAG研究的深入，应考虑将DAG的应用列入糖尿病营养指南中。
1.3 脂代谢相关基因缺陷者
49名脂质运载体基因缺陷的女性被随机分为两组[15]，分别食用TG油脂和DAG油脂8个月，结果提示：DAG能有效改善脂质运载体（脂肪酸结合蛋白2和TG转移蛋白）遗传性变异者的脂蛋白状况和内脏脂肪与身体脂肪的比值。另外，Yamamoto[16]对1名因脂蛋白脂肪酶缺失而患高脂血症的34岁男性进行个案研究：第一阶段为脂负荷试验，分别给予受试者等量TG、DAG和含中链脂肪酸的TG，结果发现摄入DAG餐后血脂水平低于TG，而与含中链脂肪酸的TG相近。研究的第二阶段，受试者先食用TG油脂2个月，随后3个月改用DAG油脂（含80%DAG，20g/d），期间定期测定血TG水平并进行膳食评价，结果食用TG油脂期间血TG水平为1939mg/dL~2525mg/dL，TG摄入量与血TG水平呈正相关；而食用DAG油脂期间TG水平为749mg/dL，未观察到油脂摄入量与血脂有相关关系。两个阶段的结果说明，用DAG替代TG可有效控制脂蛋白脂肪酶缺陷者的血TG水平。
2 DAG改善血脂水平的可能机制
DAG的结构和代谢特点是其改善餐后血脂的可能机制。DAG的次要组分1,2-DAG水解过程与TG相似，摄入TG后，脂肪酶选择性水解TG的1、3位化学键，释放两分子脂肪酸和一分子2-单酰基甘油(monoacylglycerol，MAG)，小肠上皮细胞利用这些水解产物先合成DAG，再合成TG并释放入循环，引起血脂水平升高。DAG合成路径有两条：磷脂酸旁路和2-MAG旁路，约20%的DAG经磷脂酸旁路合成，80%经2-MAG旁路合成[9]。
而DAG的主要组分1,3-DAG摄入后多数被水解成甘油和游离脂肪酸，游离脂肪酸被运往肝脏进行β氧化后供能[11]，换而言之，1,3-DAG的消化产物不适合在小肠上皮细胞内合成TG。虽然部分尚未完全水解的中间产物1-MAG可被小肠上皮细胞吸收，但合成TG的效率不高。原因有二：首先占主导地位的2-MAG旁路中，有两个关键酶（单酰基甘油酰基转移酶2和单酰基甘油酰基转移酶3）参与催化DAG的合成，但1-MAG与单酰基甘油酰基转移酶2的亲和力很低，而且1-MAG不是单酰基甘油酰基转移酶3的作用底物[10]，所以1-MAG不能经2-MAG旁路合成TG，而只能经磷脂酸旁路。另外，根据Yang[9]推测肠上皮细胞通过磷脂酸旁路合成TG后并不直接释放入血循环，而是先储存在胞质中，TG再经过缓慢水解和微粒体重新酯化后混入淋巴乳糜微粒。综上所述，2-MAG旁路合成的TG迅速用于生成乳糜微粒，而磷脂酸旁路合成TG和释放入循环的速度都慢，所以摄入DAG后餐后血脂水平升高的速度和程度都比摄入TG要明显减小。显然，DAG的结构和代谢特点可能是其改善餐后血脂的重要机制。
另外，在动物实验中观察到，即使增加DAG（＞对照组TG量）的喂给量，DAG组的餐后血脂水平仍显著低于对照组，进一步提示1,3-DAG在小肠上皮细胞的转化特点可能是DAG组餐后血脂比TG组升高的速度和程度都显著性减小的原因之一[17]。
3 DAG减少体脂的可能机制
动物实验[1,11]和人体试验[18]有报道，尽管富DAG油脂的消化吸收率、生物利用率与富TG油脂相似[12]，但是长期以DAG替代TG可以控制体重增长，减少内脏脂肪含量。DAG减少体脂的可能机制如下。
3.1 增加脂肪酸的β氧化
由于DAG消化终产物不适于合成TG，所以水解所得游离脂肪酸多数被运往肝脏进行β氧化后供能。Murata[19]发现雄性SD大鼠喂饲含DAG油脂（按食物重量配93.9g/kg）的饲料14天后，血和肝脏TG水平均较TG对照组低，此外，肝组织匀浆脂肪酸合成的相关酶（包括脂肪酸合成酶、6-磷酸葡萄糖脱氢酶和苹果酸酶）活性减弱，而β氧化旁路相关酶活性增强，即DAG使肝脏的脂肪酸合成下降，β氧化增加，从而使皮下和内脏脂肪积聚减少。另一人体试验以12名女性为研究对象[20]，试验组膳食用DAG代替部分TG，也观察到脂肪酸氧化增强的结果，观察指标是血酮体浓度增加。
3.2 影响脂代谢相关基因的表达
Murase[1]将C57BL/6J小鼠分为DAG组和TG组，分别用添加DAG和TG的高糖饲料喂养5个月，结果DAG组小鼠的体脂积聚明显少于TG组。研究者发现DAG可降低血循环中胰岛素和瘦素的水平，抑制脂肪组织瘦素mRNA的表达，并上调肝脏脂酰辅酶A氧化酶和脂酰辅酶A合酶（参与脂肪分解代谢）mRNA的表达。在喂养的前10天，DAG组小鼠小肠的脂肪酸β氧化增加，脂代谢相关酶和蛋白质的基因表达也增加，包括脂酰辅酶A氧化酶、中链脂酰辅酶A脱氢酶、脂肪酸载体、肝脏脂肪酸结合蛋白，以及调节生热作用的解偶联蛋白2。但是在同样短时间内并未观察到肝细胞有相同变化。
最近，该研究者又进行了为期1个月的另一项动物实验[12]，他将瘦素信号缺陷而导致严重肥胖的C57BL/KsJ-db/db小鼠分为两组，实验组饲料含10%TG和4%富α-亚麻酸的DAG，对照组饲料则含有10%TG和4%富α-亚麻酸的TG，同样观察到添加DAG可刺激小肠的β氧化,上调脂肪酸转运蛋白mRNA的表达（肝脏脂肪酸结合蛋白），上调β氧化相关酶mRNA的表达（脂酰辅酶A氧化酶、中链脂酰辅酶A脱氢酶）。另外，小鼠小肠内的解偶联蛋白2水平也增加，最终使实验组小鼠的体重增加量显著低于对照组，直肠温度则显著高于对照组。实验结果再次提示小肠β氧化相关酶活性的增加和脂代谢相关基因表达的上调可能与DAG组体重增长量减少有关，也提示小肠上皮细胞在脂肪酸代谢上起重要作用。
3.3 PPAR受体
过氧化物酶体增生物激活受体(peroxisome proliferator-activated receptor，PPAR)可增强β氧化相关酶和解偶联蛋白2的基因表达，同时抑制脂肪酸合成酶基因的表达，但摄入DAG并未观察到小肠和肝脏的PPAR表达发生变化，推测DAG或其代谢物可能通过调节PPAR家族的共激活因子，或对β氧化相关酶的启动子区域产生影响，从而促脂肪酸分解，抑制脂肪酸合成[21]。
4 DAG安全性研究
4.1 膳食毒性
DAG油脂替代植物油的安全性已被美国FDA和日本健康福利服务部评估认可，并在这两个国家推广应用。DAG的安全性也已经由WHO/FAO食品添加剂联合专家委员会和美国实验生物学会联合会评议通过，表明在人们日常的食用量范围内DAG不存在安全性问题[8]。
一项为期两年的大鼠喂养实验表明，用含5.3%DAG油脂的饲料喂养大鼠，未观察到与DAG相关的毒理学效应[3]；小猎犬喂养实验[7]也表明，用9.5%DAG饲料或9.5%TG饲料喂养，两组小猎犬生长发育无差别，且未观察到与DAG相关的毒理学效应。另外，多个人体临床研究也报道：0.4g·kg-1·d-1DAG油脂摄入水平，未观察到DAG相关的不利效应[2,18]。
另一人体试验，对照组和实验组分别摄入0.5g·kg-1·d-1的TG和DAG12周，结果受试者对DAG有良好的耐受性，未观察到明显不良效应，两组对象的临床症状和身体主诉无显著性差异。虽然实验前后DAG组某些血液学标志物（Na，HbAlc，MCHC）存在变化，且与基线水平相比具有统计学意义，但所有数值均在正常生理范围之内，因而无生理学意义[8]。
4.2 致癌性
Soni[3]的动物实验提示DAG增加乳腺癌的发生。但由于该研究存在方法学上的错误，学术界对其结论提出质疑：首先，实验大鼠个数不足，不同性别的实验组都只安排40只大鼠接受105周的暴露，少于FAD指导方针中提出的理想个数，且大鼠生存率不理想，104周后每组仅有10~18只大鼠进行了尸体解剖。另外，标准大鼠饲料的总脂含量为4.5%，而该实验的大鼠饲料总脂含量为7%，且没有设立对照评价高热量膳食（高脂肪含量）对大鼠生存率和癌症发生的影响。实际上有大量的文献报道高脂高热量膳食可增加多种癌症发生。
美国WIL研究实验室也对DAG的致癌性进行研究[6]，开展为期24个月的大鼠喂养实验。实验用脂含量5.5%的饲料喂养大鼠（标准大鼠饲料的总脂含量为4.5%）同时进行饮食限制（雄性与雌性分别20g/d，15g/d），以避免高热量膳食对致癌性的干扰；另设立两组不限饮食组（雄性23g/d~27g/d,雌性16g/d~20g/d）（表1）。通过分别比较饮食控制组和不限饮食组内DAG组与TG组的结果来评价DAG的致癌性；并且由对照组1与2，以及对照组2与3的结果比较来排除高脂、不限量饮食对大鼠体重增加、生存率和肿瘤发生率的影响。
表1大鼠为期24个月的DAG膳食致癌性研究的实验设计
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实验未发现DAG对有关的血液学和血清生化指标有影响，未发现DAG相关的肉眼可见变化，也没有发现DAG与癌前病变和癌症发生率有关。高脂和/或者不限食量出现预期结果，即体重增加，肿瘤发生率升高，生存率下降等。但是，并未发现因摄入油脂的种类不同而导致结果差异。
5 小结
DAG有改善餐后和空腹血脂水平、防止体脂积聚的功能。DAG与TG的结构差异（而不是脂肪酸性质）及代谢特点，明显地影响了这两种脂类的营养作用。小肠β氧化增加，脂代谢基因表达变化，是DAG发挥其功能的机制之一。与等量TG相比，未发现DAG有膳食毒性或致癌性。
无论在食品、化工，还是医药行业，DAG都可以广泛应用，例如，研发DAG功能型油脂并用于食品加工业，用作日常食用油，无疑对肥胖、血脂异常、糖尿病等慢性病流行的现代社会现实意义重大。然而目前国内DAG生产、应用的技术还不成熟，DAG产量小且成本高，因此生产技术的开发是我们面临的当务之急，只有DAG生产技术成熟后DAG才能在多领域广泛应用。
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