不同礦物質組成之深層海水具有不同程度改善非酒精性脂肪肝之效果
- 標題
- 不同礦物質組成之深層海水具有不同程度改善非酒精性脂肪肝之效果
- 作者
- 李俊霖 國立臺東大學生命科學系
- 文件屬性
- 國內專利
- 知識分類
- 醫療保健
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- 3641
摘要
脂肪肝是指肝脂肪含量超過全肝臟重量的百分之五，或是在肝組織切片中超過百分之十以上的肝細胞呈現脂肪空泡變性的現象而稱之 (Brunt 2001)，其中最常見病因為肥胖、酗酒、糖尿病控制不佳、血脂肪過高、體重過重等因素造成脂肪在肝細胞中積聚 (Bedogni and Bellentani 2004)。脂肪肝又可以分為酒精性脂肪肝 (Alcoholic Fatty liver) 與非酒精性脂肪肝 (Non-alcoholic Fatty liver, NAFLD)。非酒精性脂肪肝目前是發展中世界最常見的肝疾病，影響高達三分之一的人口。飲食習慣可能直接促進脂肪肝炎經由調節肝臟三酸甘油酯的積聚及抗氧化酵素也可直接影響胰島素的敏感性及飯後三酸甘油酯的代謝 (Musso, Gambino et al. 2003)。肥胖伴隨著脂肪肝的出現首度被 Westwater 及 Fainer 提出 (Westwater and Fainer 1958)，飲食也可能會影響肝臟脂肪肝炎，研究指出飲食中富含飽和脂肪酸會增加肝臟脂質及血漿胰島素濃度而引起胰島素阻抗 (McClain, Mokshagundam et al. 2004)，而在NAFLD病人身上發現，大量攝取飽和脂肪及膽固醇並降低多元不飽和脂肪酸的攝取，這種飲食習慣會透過影響餐後三酸甘油酯的代謝及胰島素的敏感性而 造成脂肪肝炎及肝臟的氧化傷害或者大量攝取脂質與果糖，會增加游離脂肪酸的合成而造成脂質積聚在肝臟促進肝臟發炎有關 (Musso et al., 2003)。由近年來大量的臨床及動物實驗研究所得的假說，得知氧化壓力 (oxidative stress)、胰島素抗性 (insulin resistence，IR) 以及脂質過氧化作用 (lipid peroxidation) 會直接或間接對肝細胞進行攻擊，並導致肝臟發生瀰漫性脂肪浸潤、炎症反應、壞死、凋亡、再生損害以及肝星狀細胞活化等一系列病理連鎖性免疫攻擊反應 (Sanyal, Campbell-Sargent et al. 2001)。
深層海水 (deep ocean water, DOW) 為海平面 200 公尺以下陽光無法進入，具低溫、富含礦物質和無機營養鹽等特點之海水。由於深層海水富含礦物質鎂、鈣、鉀、鋅等，目前台灣、日本、韓國與美國已將深層海水應用於食品、農業、化妝品及醫療領域。DOW 由於陽光無法射入，且 DOW不受表層洋流擾動，無法與表層溫暖海水混合，所以具低溫特性，而光線無法到達，光合作用型浮游生物無法進行光合作用，浮游生物因此處於休眠狀態無法產生有機物質，以及細菌由於環境中有機物質含量過少，導致細菌無法大量繁殖，所以具有潔淨性，此外浮游生物無法進行光合作用，造成無機鹽類無法被浮游生物消耗，因而無機鹽類大量累積於 DOW 內，因此 DOW 具有富含營養鹽之特性 (Hwang, Kim et al. 2009)。在DOW 對於改善代謝症候群，預防肥胖與調節血脂之研究已陸續被發表提出。過去研究指出DOW 顯著減少血清中triglyceride (TG) 含量，抑制副睪周圍與腹腔內脂肪組織之細胞大小，提高脂肪酸氧化相關蛋白 acetyl-CoA carboxylase (ACC) 表現量，此外 DOW 可提高脂質分解相關之 peroxisome proliferator-activated receptor-α (PPAR-α)、cluster of differentiation 36 (CD36)，以及能量消耗相關之 uncoupling protein 2 (UCP2)、carnitine palmitoyltransferase-1 (CPT1)，抑制脂質生成相關之 sterol regulatory element-binding protein-1 (SREBP1) 的 mRNA 表現量，因此可知 DOW 具有抑制脂質生成與提高脂質分解，避免肥胖產生之功效 (Yuan et al., 2015)。2013 年 Cheng 等人對 DOW 抑制高油脂飲食大鼠肝臟脂質堆積與氧化之效果進行探討，實驗結果表示 DOW 有助於降低肝臟內 malondialdehyde (MDA) 含量，抑制肝細胞內脂滴形成，降低血清中aspartate aminotransferase (AST) 與 alanine aminotransferase (ALT) 活性，以及增加肝臟內脂質及能量代謝相關之PPAR-α、retinoid X receptor α (RXR-α) 與 UCP2 mRNA 表現量，DOW 表現出具有改善肝臟脂質堆積及氧化之效果 (Chen, Chang et al. 2013)。
根據過去研究指出，DOW具有預防代謝症候群與調節血脂之功能，但目前研究對於不同礦物質組成之深層海水對於脂肪肝改善之研究仍較少。於臺灣深層海水資源利用學會所委託之研究中進行比較經由不同分水技術處理後的DOW對於非酒精性脂肪之改善效果。不同分水技術可獲得各種不同礦物質組成之 DOW，其主要由經濟部東部深層海水創新研發中心進行分水與提供，是以取自臺東 DOW 原水進行不同分水處理之 DOW。分別為含高鎂比例之 DOW、含高鎂高鈣比例之 DOW 與含高鎂高鈣高礦物質比例之 DOW。此研究採用購自財團法人國家實驗動物研究院實驗動物中心之 6 周齡 C57BL/6J 品系雄性小鼠，自由攝食及飲水並預養 ㄉ周適應環境後進行 15 週實驗，實驗期間正常飲食動物為自由進食正常飼料 (脂肪含量 5~6%) 組其餘組別進食高油脂飲食 (脂肪熱量百分比 45%) 組，試驗組並同時每日管餵高鎂比例之 DOW、高鎂高鈣比例之 DOW 或高鎂高礦物質比例之 DOW。試驗進行 15 周，動物飲用劑量相當於 60 公斤成人每人每天飲用 500 mL 硬度 1400 之 DOW。根據研究結果顯示，在各項指標中顯示，連續 15 周餵食高油脂飲食組之體脂肪量、血脂、血糖、ALT、AST 與肝臟三酸甘油酯均顯著高於正常飲食組，造成明顯脂肪肝之病徵。而在餵食三種不同礦物質組成之 DOW 後均在各項指標中均具有不同程度降低體脂肪量之效果，其中高鎂高鈣比例之 DOW 具有最佳之降低總體脂肪量、肝臟三酸甘油酯與調節血糖之效果。高鎂高鈣高礦物質比例之 DOW 最具有顯著改善非酒精性脂肪肝而降低 AST 與ALT 之效果，高鎂比例之 DOW 也具有降低 ALT 與 AST 之效果，但對於總膽固醇之調降方面則呈現較緩慢之趨勢。這些結果的不同除了與 Mg、Ca 濃度的差異外，也可能是 DOW 中其他礦物質組成的不同而影響。此研究未來有助於進一步了解 DOW 礦物質組成對於脂肪肝預防之改善作用機轉。
參考文獻
Bedogni, G. and S. Bellentani (2004). "Fatty liver: how frequent is it and why?" Ann Hepatol 3(2): 63-65.
Brunt, E. M. (2001). "Nonalcoholic steatohepatitis: definition and pathology." Semin Liver Dis 21(1): 3-16.
Chen, I. S., Y. Y. Chang, C. L. Hsu, H. W. Lin, M. H. Chang, J. W. Chen, S. S. Chen and Y. C. Chen (2013). "Alleviative effects of deep-seawater drinking water on hepatic lipid accumulation and oxidation induced by a high-fat diet." J Chin Med Assoc 76(2): 95-101.
Hwang, H. S., H. A. Kim, S. H. Lee and J. W. Yun (2009). "Anti-obesity and antidiabetic effects of deep sea water on ob/ob mice." Mar Biotechnol (NY) 11(4): 531-539.
McClain, C. J., S. P. Mokshagundam, S. S. Barve, Z. Song, D. B. Hill, T. Chen and I. Deaciuc (2004). "Mechanisms of non-alcoholic steatohepatitis." Alcohol 34(1): 67-79.
Musso, G., R. Gambino, F. De Michieli, M. Cassader, M. Rizzetto, M. Durazzo, E. Faga, B. Silli and G. Pagano (2003). "Dietary habits and their relations to insulin resistance and postprandial lipemia in nonalcoholic steatohepatitis." Hepatology 37(4): 909-916.
Sanyal, A. J., C. Campbell-Sargent, F. Mirshahi, W. B. Rizzo, M. J. Contos, R. K. Sterling, V. A. Luketic, M. L. Shiffman and J. N. Clore (2001). "Nonalcoholic steatohepatitis: association of insulin resistance and mitochondrial abnormalities." Gastroenterology 120(5): 1183-1192.
Westwater, J. O. and D. Fainer (1958). "Liver impairment in the obese." Gastroenterology 34(4): 686-693.
深層海水 (deep ocean water, DOW) 為海平面 200 公尺以下陽光無法進入，具低溫、富含礦物質和無機營養鹽等特點之海水。由於深層海水富含礦物質鎂、鈣、鉀、鋅等，目前台灣、日本、韓國與美國已將深層海水應用於食品、農業、化妝品及醫療領域。DOW 由於陽光無法射入，且 DOW不受表層洋流擾動，無法與表層溫暖海水混合，所以具低溫特性，而光線無法到達，光合作用型浮游生物無法進行光合作用，浮游生物因此處於休眠狀態無法產生有機物質，以及細菌由於環境中有機物質含量過少，導致細菌無法大量繁殖，所以具有潔淨性，此外浮游生物無法進行光合作用，造成無機鹽類無法被浮游生物消耗，因而無機鹽類大量累積於 DOW 內，因此 DOW 具有富含營養鹽之特性 (Hwang, Kim et al. 2009)。在DOW 對於改善代謝症候群，預防肥胖與調節血脂之研究已陸續被發表提出。過去研究指出DOW 顯著減少血清中triglyceride (TG) 含量，抑制副睪周圍與腹腔內脂肪組織之細胞大小，提高脂肪酸氧化相關蛋白 acetyl-CoA carboxylase (ACC) 表現量，此外 DOW 可提高脂質分解相關之 peroxisome proliferator-activated receptor-α (PPAR-α)、cluster of differentiation 36 (CD36)，以及能量消耗相關之 uncoupling protein 2 (UCP2)、carnitine palmitoyltransferase-1 (CPT1)，抑制脂質生成相關之 sterol regulatory element-binding protein-1 (SREBP1) 的 mRNA 表現量，因此可知 DOW 具有抑制脂質生成與提高脂質分解，避免肥胖產生之功效 (Yuan et al., 2015)。2013 年 Cheng 等人對 DOW 抑制高油脂飲食大鼠肝臟脂質堆積與氧化之效果進行探討，實驗結果表示 DOW 有助於降低肝臟內 malondialdehyde (MDA) 含量，抑制肝細胞內脂滴形成，降低血清中aspartate aminotransferase (AST) 與 alanine aminotransferase (ALT) 活性，以及增加肝臟內脂質及能量代謝相關之PPAR-α、retinoid X receptor α (RXR-α) 與 UCP2 mRNA 表現量，DOW 表現出具有改善肝臟脂質堆積及氧化之效果 (Chen, Chang et al. 2013)。
根據過去研究指出，DOW具有預防代謝症候群與調節血脂之功能，但目前研究對於不同礦物質組成之深層海水對於脂肪肝改善之研究仍較少。於臺灣深層海水資源利用學會所委託之研究中進行比較經由不同分水技術處理後的DOW對於非酒精性脂肪之改善效果。不同分水技術可獲得各種不同礦物質組成之 DOW，其主要由經濟部東部深層海水創新研發中心進行分水與提供，是以取自臺東 DOW 原水進行不同分水處理之 DOW。分別為含高鎂比例之 DOW、含高鎂高鈣比例之 DOW 與含高鎂高鈣高礦物質比例之 DOW。此研究採用購自財團法人國家實驗動物研究院實驗動物中心之 6 周齡 C57BL/6J 品系雄性小鼠，自由攝食及飲水並預養 ㄉ周適應環境後進行 15 週實驗，實驗期間正常飲食動物為自由進食正常飼料 (脂肪含量 5~6%) 組其餘組別進食高油脂飲食 (脂肪熱量百分比 45%) 組，試驗組並同時每日管餵高鎂比例之 DOW、高鎂高鈣比例之 DOW 或高鎂高礦物質比例之 DOW。試驗進行 15 周，動物飲用劑量相當於 60 公斤成人每人每天飲用 500 mL 硬度 1400 之 DOW。根據研究結果顯示，在各項指標中顯示，連續 15 周餵食高油脂飲食組之體脂肪量、血脂、血糖、ALT、AST 與肝臟三酸甘油酯均顯著高於正常飲食組，造成明顯脂肪肝之病徵。而在餵食三種不同礦物質組成之 DOW 後均在各項指標中均具有不同程度降低體脂肪量之效果，其中高鎂高鈣比例之 DOW 具有最佳之降低總體脂肪量、肝臟三酸甘油酯與調節血糖之效果。高鎂高鈣高礦物質比例之 DOW 最具有顯著改善非酒精性脂肪肝而降低 AST 與ALT 之效果，高鎂比例之 DOW 也具有降低 ALT 與 AST 之效果，但對於總膽固醇之調降方面則呈現較緩慢之趨勢。這些結果的不同除了與 Mg、Ca 濃度的差異外，也可能是 DOW 中其他礦物質組成的不同而影響。此研究未來有助於進一步了解 DOW 礦物質組成對於脂肪肝預防之改善作用機轉。
參考文獻
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Westwater, J. O. and D. Fainer (1958). "Liver impairment in the obese." Gastroenterology 34(4): 686-693.