植物甾醇降膽固醇作用的
The Role of Phytosterols Lowering Cholesterol
周曉星
（中山大學(xué)公共衛生學(xué)院營(yíng)養系，廣州，510080）

摘要：天然食物中較低劑量的植物甾醇即具有降低膽固醇的作用，而每日補充2克植物甾醇可使低密度脂蛋白膽固醇降低10%，但繼續增加攝入量對于降低膽固醇只會(huì )有很小的增加作用。由于植物甾醇具有降低血漿總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇的作用，而被廣泛地添加到功能性食品中。值得關(guān)注的是，植物甾醇在降低膽固醇吸收的同時(shí)，也會(huì )影響脂溶性維生素，主要為類(lèi)胡蘿卜素和維生素E。
關(guān)鍵詞：植物甾醇，膽固醇，低密度脂蛋白膽固醇

植物甾醇(phytosterols，plant sterols)是存在于植物中的結構類(lèi)似于膽固醇的化合物。由于其具有降低血漿總膽固醇（Total Cholesterol，TC）和低密度脂蛋白膽固醇（low density lipoprotein serum cholesterol，LDL-C）的作用，2001年美國國家膽固醇教育項目（The US National Cholesterol Education Program ，NCEP）建議：在特定人群的膳食中每日補充2g植物甾醇可以降低血漿中LDL-C的水平，從而降低冠心病的發(fā)病風(fēng)險[1]。
1 植物甾醇的來(lái)源及吸收
甾醇是動(dòng)物和植物細胞膜所必需的一種物質(zhì)，哺乳動(dòng)物體內的主要甾醇是膽固醇，植物細胞中的甾醇即植物甾醇，也被稱(chēng)為植物固醇。植物甾醇和膽固醇在結構和功能上有一定的相似性，即結構中都有甾核；二者的區別在于側鏈的不同：相比于膽固醇，植物甾醇在C-24位增加了側鏈，例如，谷甾醇（sitosterol）的側鏈為乙基，菜油甾醇（campesterol）的側鏈為甲基（圖1）。
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圖1膽固醇和植物甾醇的側鏈結構比較
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-谷甾醇最為常見(jiàn)。植物甾烷醇是飽和形式的植物甾醇，即結構中沒(méi)有雙鍵；植物甾醇和甾烷醇的酯化物分別被稱(chēng)為植物甾醇酯和植物甾烷醇酯，二者都具有穩定細胞膜脂質(zhì)雙分子層的功能。
1.1 來(lái)源
人體不能合成植物甾醇，體內的植物甾醇全部來(lái)源于膳食。據估計各類(lèi)人群每日從天然食物中攝入的甾醇約167～437mg[2]，主要來(lái)源于植物油、谷類(lèi)、水果和蔬菜。自然界中植物甾烷醇的分布少于植物甾醇，日常膳食中每日攝入量約24～29mg，其來(lái)源有玉米、小麥、黑麥和大米。植物甾醇在植物油中的含量豐富，如每日攝入30g玉米油即可獲得286mg植物甾醇，此劑量即具有降低膽固醇吸收的作用[3]。堅果、面包、蔬菜中植物甾醇的含量較少，但由于其攝入量較多，所以這些來(lái)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
植物甾醇在腸道內的吸收率很低，為0.4％～3.5％；植物甾烷醇的吸收率更低，為0.02％～0.3％；相比之下，膽固醇的吸收率為35％～70％。Ostlund[4]用氘標記植物甾醇進(jìn)行人體研究，結果表明谷甾醇和菜油甾醇的吸收率分別為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別為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別差異，在動(dòng)物實(shí)驗中，雌性大鼠的吸收率高于雄性大鼠[5]。
2 植物甾醇降膽固醇的作用
早在上世紀50年代就開(kāi)始了植物甾醇降低膽固醇作用的研究，在Peterson[6]發(fā)現大豆甾醇(soysterol)能降低小雞血漿和肝臟中的膽固醇水平之后，Pollak[7]發(fā)現膳食中谷甾醇能顯著(zhù)性降低人體血漿中膽固醇的含量。此后出現了大量相關(guān)研究，多數研究的結果表明，植物甾醇和甾烷醇可以降低血漿TC和LDL膽固醇水平，而不影響高密度脂蛋白膽固醇（high density lipoprotein serum cholesterol，HDL-C）和甘油三酯（triacylglycerol，TG）水平。一項關(guān)于32項植物甾醇補充試驗的薈萃（meta）分析表明，植物甾醇或甾烷醇降低LDL-C的最大作用為10%，所需劑量為2g/d，而繼續增加攝入量對于降低膽固醇只會(huì )有很小的增加作用[8]。
許多人體臨床研究表明，對于血漿膽固醇水平正常和升高的各種人群，植物甾烷醇酯和植物甾醇酯可以使LDL-C降低10％甚至更多，而不會(huì )影響HDL-C水平。在一項關(guān)于植物甾烷醇酯的研究中，膽固醇輕微升高的個(gè)體每日攝入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]。在對曾患心肌梗塞的絕經(jīng)后婦女進(jìn)行的雙盲交叉研究中，普通人造黃油膳食使TC和LDL-C降低4%和5％，而添加了植物甾烷醇酯的人造黃油能使TC和LDL-C降低13％和20％；和普通人造黃油產(chǎn)生的作用相比，植物甾烷醇酯可以使TC和LDL-C進(jìn)一步降低9％和15％[10]。另外，植物甾烷醇酯和他汀類(lèi)藥物的聯(lián)合應用可以更進(jìn)一步降低血脂和LDL-C水平，給服用他汀類(lèi)藥物的患者食用添加植物甾烷醇酯的人造黃油，其LDL-C水平可以進(jìn)一步降低10％[11]。綜上所述，植物甾烷醇酯可以有效降低不同人群血漿LDL-C以及TC水平。
植物甾醇酯通常是將植物油中的植物甾醇酯化后得到的，其構成取決于植物油中甾醇的構成，通常是谷甾醇、菜油甾醇、豆甾醇、菜子甾醇（brassicasterol）、異巖藻甾醇（isofucosterol）酯化物的混合物。2001年以前的研究大多是將植物甾醇酯添加在高脂食物載體中，而最近的一些研究[12-14]則表明，將植物甾醇酯添加在低脂食物載體中同樣可以有效的降低膽固醇。對于正在服用他汀類(lèi)或貝特類(lèi)藥物的高膽固醇血癥患者，植物甾醇酯同樣可以進(jìn)一步降低LDL-C水平[14]。有研究報道每日攝入1.8g植物甾醇酯可以使輕度到中度高膽固醇血癥患者的LDL-C水平降低，但是對于攝入高膽固醇、高能量、高飽和脂肪酸膳食的個(gè)體以及基線(xiàn)時(shí)膽固醇吸收率高的個(gè)體，植物甾醇酯降低LDL-C的作用更為明顯[15]。
3 植物甾醇降膽固醇作用的劑量
3.1 低劑量植物甾醇的作用
在一個(gè)單一膳食試驗（single test meals）中，攝入去植物甾醇的純化玉米油，膽固醇的吸收率增加了38％，而將植物甾醇重新添加到純化的玉米油后，膽固醇的吸收率降低；添加150mg和300mg植物甾醇試驗餐后，膽固醇的吸收率分別降低12%和28%[3]。在另一項類(lèi)似的研究中，攝入去全部植物甾醇（328mg）小麥胚制作的松餅，和攝入原小麥胚及添加植物甾醇后小麥胚制作的松餅相比較，其膽固醇的吸收增加了42.8%[21]。表明天然食物中較低劑量的植物甾醇即具有生物活性，如攝入含150mg植物甾醇的玉米油，可被檢測到其降低膽固醇吸收的作用。因此，選擇富含植物甾醇的食物，即使含量較低，也可以發(fā)揮降膽固醇的作用。
3.2 劑量-反應關(guān)系
在一個(gè)劑量-反應研究中，0.83、1.61、3.24g/d的植物甾醇酯攝入量，可分別使血漿LDL-C降低6.7％、8.5％和9.9％[22]。另一研究發(fā)現，通過(guò)膳食攝入植物甾烷醇酯0.8、1.6、2.4和3.2g/d時(shí)，可分別使血清LDL-C降低1.6%、6.1%、10.6%和11.5%[23]。該兩項研究及另一項薈萃分析[24]的結果都表明，當每日膳食中植物甾醇或甾烷醇酯攝入量超過(guò)2g時(shí)，繼續增加植物甾醇攝入量對于降低血漿膽固醇的作用只會(huì )有很小的增加。
4 植物甾醇降膽固醇作用的機制
關(guān)于植物甾醇降低膽固醇作用的確切機制尚不清楚，目前認為存在以下幾種可能機制。
第一，由于植物甾醇比膽固醇具有更強的疏水性，因此植物甾醇可以取代膽固醇進(jìn)入混合微膠粒（mixed micelles）中。這種取代作用使微膠粒中的膽固醇含量下降，從而減少膽固醇的吸收[16]。膽固醇吸收率的降低有可能刺激其合成增加，在一項研究中，與對照組膳食相比，植物甾醇酯和植物甾烷醇酯分別會(huì )使膽固醇的合成增加53%和38%，但合成的增加并不能完全補償植物甾醇酯和植物甾烷醇酯所引起的膽固醇吸收減少的程度，因此循環(huán)中的總膽固醇水平是降低的[17]。
第二，植物甾醇可以減緩膽固醇在腸上皮細胞中的酯化速度。由于酯化后的固醇易于進(jìn)入乳糜微粒中，而未酯化的固醇則較難進(jìn)入乳糜微粒，因此植物甾醇可以減少乳糜微粒中膽固醇的總量[18]。
第三，植物甾醇可能通過(guò)ATP盒式（ATP-binding cassette, ABC）轉運體家族影響膽固醇的吸收。ABCG是ABC的一個(gè)亞族，其中，ABCG-5和ABCG-8與腸道中固醇的吸收有關(guān)，并可以促進(jìn)其在膽汁中的分泌，這兩個(gè)基因還和谷甾醇血癥（sitosterolemia）有關(guān)[19]。谷甾醇血癥是一種以植物甾醇吸收增加為特征的疾病，患者膽汁中的膽固醇含量很低，這表明ABCG-5和ABCG-8與人體對甾醇的選擇性吸收有關(guān)，也和膽汁中膽固醇的分泌量有關(guān)。因此，可以推斷植物甾醇可能通過(guò)刺激ABCG-5和ABCG-8而影響膽固醇的代謝，進(jìn)而減少膽汁中膽固醇的分泌量；而ABCG-5和ABCG-8的基因多態(tài)性可能也會(huì )影響植物甾醇降低膽固醇的作用[20]，這就解釋了不同個(gè)體對于植物甾醇的反應存在變異的原因。
5 植物甾醇的應用
植物甾醇最初被用作藥物配方，而隨著(zhù)對其認識的增加，植物甾醇被添加到各種食品當中。由于植物甾醇具有難溶于水和油的性質(zhì)，其在食品中的應用受到了限制。上世紀90年代中期，芬蘭的科學(xué)家將游離的植物甾醇或甾烷醇酯化以增加其溶解性，于是出現了第一個(gè)有商業(yè)價(jià)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黃油。而對于高膽固醇血癥患者而言，脂肪作為植物甾醇載體物質(zhì)是一種不利因素，因此出現了在水分散系中將未酯化的植物甾醇和卵磷脂乳化，可使植物甾醇溶解于無(wú)脂或低脂食品中。在一個(gè)短時(shí)間的交叉性研究中，研究對象連續3天卵磷脂乳化的甾烷醇（3g/d），結果發(fā)現膽固醇的吸收降低了近40%[28]。
6 植物甾醇對脂溶性維生素的作用
植物甾醇在降低膽固醇吸收的同時(shí)，也會(huì )影響膳食中某些脂溶性物質(zhì)的吸收，例如脂溶性維生素。有研究發(fā)現，每日攝入3.8～4.0g植物甾烷醇酯持續8周，血漿中α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素以及番茄紅素的含量顯著(zhù)性降低[25]。其原因可能是循環(huán)中轉運類(lèi)胡蘿卜素的LDL-C數量減少，即使用血漿脂蛋白水平對結果進(jìn)行標化后，這種降低作用仍然具有顯著(zhù)性。植物甾烷醇也能顯著(zhù)性降低血漿中維生素E，但不同的是，在用脂蛋白標化后這種作用就不存在了[25]。植物甾烷醇降低血漿中類(lèi)胡蘿卜素和生育酚含量有何種生物效應和臨床意義，目前尚不得知。但流行病學(xué)調查表明，類(lèi)胡蘿卜素和維生素E的抗氧化作用能預防多種疾病的發(fā)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漿脂溶性維生素的作用及其效應值得進(jìn)一步的研究。
對于維生素A和維生素D，其血漿水平不受植物甾醇的影響，這是由于視黃醇不需要脂蛋白的轉運[25]。植物甾醇對于維生素K的作用，目前有完全不同的結果報道，如Hendriks的研究表明，每日攝入0.8g、1.6g或3.2g植物甾醇持續3.5周，維生素K的含量分別降低5.4%，7.4%和18%，即二者之間存在劑量反應關(guān)系[26]。但是，另外的研究表則明持續8周攝入4.5g植物甾烷醇并不會(huì )影響依賴(lài)于維生素K的凝血作用[27]。
7 小結
①存在于天然食物中低劑量的植物甾醇或在膳食中補充2g/d植物甾醇可以降低血漿膽固醇水平，從而降低冠心病的發(fā)病危險；②植物甾醇可能通過(guò)降低腸道膽固醇吸收、或減緩膽固醇在腸上皮細胞中的酯化速度、或減少膽汁中膽固醇的分泌等機制發(fā)揮降低血漿膽固醇水平的作用；③植物甾醇在水分散系中通過(guò)卵磷脂的乳化后用于食品，能更好的發(fā)揮降血漿膽固醇的作用；④ 植物甾醇降低血漿類(lèi)胡蘿卜素和維生素E的作用及其效應值得關(guān)注和深入研究。
參考文獻：
1.Executive Summary of the Third Report of the National Cholesterol Education Program (NCEP) Expert Panel on Detection, Evaluation, and Treatment of High Blood Cholesterol in Adults (Adult Treatment panel III)[J]. JAMA, 2001, 285:2486-2497.
2.Ostlund RE Jr. Phytosterols in human nutrition[J]. Annu Rev Nutr, 2002, 22:533-549.
3.Ostlund RE Jr, Racette SB, Okeke A, et al. Phytosterols naturally present in commercial corn oil significantly reduce cholesterol absorption in humans[J]. Am J Clin Nutr, 2002, 75:1000-1004.
4.Ostlund RE, McGill JB, Zeng C, et al. Gastrointestinal absorption and plasma kinetics of soy Delta(5)-phytosterols and phytostanols in humans[J]. Am J Physiol Endocrinol Metab，2002，282:E911-E916.
5.Sanders DJ, Minter HJ, Howes D, et al. The safety evaluation of phytosterol esters. Part 6. The comparative absorption and tissue distribution of phytosterols in the ra[J]t. Food Chem Tox，2000，38:485-91.
6.Peterson DW, Shneour EA, Peek NF, et al. Dietary constituents affecting plasma and liver cholesterol in cholesterol-fed chicks[J]. J Nutr，1953，50:191- 201.
7.Pollak OJ. Reduction of blood cholesterol in man[J]. Circulation，1953，7:702-6.
8.Katan MB, Grundy SM, Jones P, et al. Efficacy and safety of plant stanols and sterols in the management of blood cholesterol levels[J]. Mayo Clin Proc，2003，78:965-978.
9.Miettinen TA, Puska P, Gylling H, et al. Reduction of serum cholesterol with sitostanol-ester margarine in a mildly hypercholesterolemic population[J]. N Engl J Med, 1995, 333:1308-1312.
10.Gylling H, Radhakrishnan R, Miettinen TA. Reduction of serum cholesterol in postmenopausal women with previous myocardial iInfarction and cholesterol malabsorption induced by dietary sitostanol ester margarine[J] .Circulation，1997，96:4226-4231.
11.Blair SN, Capuzzi DM, Gottlieb SO, et al. Incremental reduction of serum total cholesterol and low-density lipoprotein cholesterol with the addition of plant stanol ester-containing spread to statin therapy[J]. Am J Cardiol，2000，86:46-52.
12.Maki KC, Davidson MH, Umporowicz DM, et al. Lipid responses to plant-sterol-enriched reduced-fat spreads incorporated into a National Cholesterol Education Program Step I diet[J]. Am J Clin Nutr，2001，74:33-43.
13.Judd JT, Baer DJ, Chen SC, et al. Plant sterol esters lower plasma lipids and most carotenoids in mildly hypercholesterolemic adults[J]. Lipids，2002，37:33-42.
14.Nigon F Serfaty-Lacrosni re C, Beucler I, et al. Plant sterol-enriched margarine lowers plasma LDL in hyperlipidemic subjects with low cholesterol intake: effect of fibrate treatment[J]. Clin Chem Lab Med ，2001，39:634-640.
15.Mussner MJ, Parhofer KG, Von Bergmann K, et al. Effects of phytosterol ester-enriched margarine on plasma lipoproteins in mild to moderate hypercholesterolemia are related to basal cholesterol and fat intake[J]. Metabolism，2002，51:189 194.
16.Child P, Kuksis A. Investigation of the role of micellar phospholipid in the preferential uptake of cholesterol over sitosterol by dispersed rat jejunal villus cells[J]. Biochem Cell Biol,1986,64:847 53.
17.Jones PJ, Raeini-Sarjaz M, Ntanios FY, et al. Modulation of plasma lipid levels and cholesterol kinetics by phytosterol versus phytostanol esters[J]. J Lipid Res，2000，41:697-705.
18.Child P, Kuksis A. Critical role of ring structure in the differential uptake of cholesterol and plant sterols by membrane preparations in vitro[J]. J Lipid Res，1983，24:1196-209.
19.Berge KE, Tian H, Graf GA, et al. Accumulation of Dietary Cholesterol in Sitosterolemia Caused by Mutations in Adjacent ABC Transporters[J]. Science，2000，290:1771-1775.
20.Schmitz G, Langmann T, Heimerl S, et al. Role of ABCG1 and other ABCG family members in lipid metabolism[J]. J Lipid Res，2001，42:1513-1520.
21.Ostlund RE, Racette SB, Stenson. WF. Inhibition of cholesterol absorption by phytosterol-replete wheat germ compared with phytosterol-depleted wheat germ[J]. Am J Clin Nutr，2003，77:1385 1389.
22.Hendriks HFJ, Weststrate JA, van Vliet T, et al. Spreads enriched with three different levels of vegetable oil sterols and the degree of cholesterol lowering in normocholesterolemic and mildly hypercholesterolemic subjects[J]. Eur J Clin Nutr，1999，53:319-327.
23.Hallikainen MA, Sarkkinen ES, Uusitupa MI. Plant stanol esters affect serum cholesterol concentrations of hypercholesterolemic men and women in a dose-dependent manne[J]r. J Nutr，2000，130:767-776.
24.Law M. Plant sterol and stanol margarines and health[J]. BMJ，2000，320:861-864.
25.Plat J, Mensink RP. Effects of diets enriched with two different plant sterol ester mixtures on plasma ubiquinol-10 and fat-soluble antioxidant concentrations[J]. Metabol, 2001,50:520 529.
26.Hendriks HFN, Weststrate JA, van Vliet T, et al. Spreads enriched with three different levels of vegetable oil sterols and the degree of cholesterol lowering in normocholesetrolemic and mildly hypercholesterolemic subjects[J]. Eur J Clin Nutr, 1999, 53:319 27.
27.Nguyen TT, Dale LC. Plant stanol esters and vitamin K[J]. Mayo Clin Proc, 1999, 74:642 3.
28.Gremaud G, Dalan E, Piguet C, et al. Effects of non-esterified stanols in a liquid emulsion on cholesterol absorption and synthesis in hypercholesterolemic men[J]. Eur J Nutr, 2002, 41:54-60.