肉桂提取物对肥胖模型小鼠白色脂肪棕色化的诱导机制

肥胖的核心病理特征是白色脂肪组织（White Adipose Tissue, WAT）过度堆积，而白色脂肪棕色化（Browning of White Adipose Tissue）是改善肥胖的关键途径 —— 通过诱导 WAT 中棕色样脂肪细胞（Beige Adipocyte）形成，可增强能量消耗（以产热形式代谢脂肪），打破“能量摄入＞消耗”的失衡状态。肉桂提取物（Cinnamon Extract, CE）作为一种天然植物提取物，富含肉桂醛、肉桂酸、黄酮类等活性成分，近年被证实可显著促进肥胖模型小鼠 WAT 棕色化，其机制围绕“调控产热相关信号通路”“调节代谢微环境”“改善线粒体功能”三大维度展开，为肥胖防治提供了天然干预新思路。本文从白色脂肪棕色化的生理基础切入，系统剖析肉桂提取物的诱导机制，结合实验证据明确其关键作用靶点，为后续研究与应用提供理论支撑。

一、白色脂肪棕色化的生理基础与核心特征

白色脂肪组织的核心功能是储存能量（以甘油三酯形式），而棕色脂肪组织（Brown Adipose Tissue, BAT）的核心功能是通过“产热”消耗能量 —— 二者的关键差异在于线粒体中解偶联蛋白1（Uncoupling Protein1,UCP1） 的表达：UCP1可破坏线粒体氧化磷酸化与 ATP 合成的偶联关系，使能量以热能形式释放，而非转化为 ATP。

白色脂肪棕色化是指在特定信号诱导下，WAT 中的前脂肪细胞或成熟白色脂肪细胞向“棕色样脂肪细胞”转化的过程，其核心特征包括：

UCP1表达上调：这是棕色化的标志性事件，UCP1含量直接决定产热能力；

线粒体数量与功能增强：棕色样脂肪细胞需更多线粒体支撑产热，表现为线粒体密度增加、呼吸链酶（如细胞色素 c 氧化酶）活性提升；

产热相关基因激活：除UCP1外， peroxisome proliferator-activatedreceptor γ coactivator1α（PGC-1α，线粒体生物合成关键调控因子）、PR domain-containing16（PRDM16，棕色脂肪细胞命运决定因子）等基因表达显著升高；

能量消耗增加：棕色化后的 WAT 可通过产热消耗甘油三酯，减少脂肪堆积，同时改善胰岛素敏感性（肥胖常伴随胰岛素抵抗）。

正常生理状态下，WAT 棕色化受寒冷刺激、运动、激素（如甲状腺激素）等调控；而肥胖模型小鼠因代谢紊乱，棕色化过程被抑制 —— 肉桂提取物可通过靶向调控关键信号通路，重启并强化这一过程。

二、诱导肥胖模型小鼠白色脂肪棕色化的核心机制

肉桂提取物中的活性成分（以肉桂醛为主要代表）可通过多靶点、多通路协同作用，诱导肥胖模型小鼠 WAT 棕色化，具体机制可分为三大模块：

（一）激活AMPK-PGC-1α-UCP1信号通路，调控产热基因表达

AMP 激活的蛋白激酶（AMP-activated Protein Kinase,AMPK）是细胞“能量传感器”，当细胞能量不足时（如 AMP/ATP 比值升高），AMPK 被激活，进而调控下游靶基因，促进能量代谢。肉桂提取物可通过激活AMPK，启动 WAT 棕色化的核心信号轴 ——AMPK→PGC-1α→UCP1，具体过程如下：

AMPK 激活：肉桂提取物中的肉桂醛可通过两种方式激活AMPK：一方面，肉桂醛可抑制线粒体呼吸链复合体 Ⅰ，轻微降低 ATP 生成，升高 AMP/ATP 比值，直接激活AMPK；另一方面，肉桂醛可促进AMPK上游激酶（如 Liver Kinase B1, LKB1）的磷酸化（p-LKB1 水平升高），间接增强AMPK活性。实验显示，给高脂饮食诱导的肥胖小鼠灌胃肉桂提取物（200mg/kg/d，持续8周）后，其腹股沟白色脂肪组织（Inguinal White Adipose Tissue,iWAT，易棕色化的 WAT 亚型）中 p-AMPK（Thr172 位点磷酸化，活性形式）水平较对照组升高 60%-80%，AMPK 活性显著增强。

PGC-1α 上调：激活的AMPK可通过磷酸化作用增强 PGC-1α 的转录活性 ——AMPK 直接磷酸化 PGC-1α 的 Ser571 位点，促进其与转录因子（如 peroxisome proliferator-activatedreceptor γ, PPARγ）结合，启动下游基因表达。同时，AMPK 还可通过抑制组蛋白去乙酰化酶（HDAC），增加 PGC-1α 的乙酰化水平，进一步增强其活性。肥胖模型小鼠经肉桂提取物干预后，iWAT 中 PGC-1α 的 mRNA 与蛋白表达量分别升高1.2-1.5 倍，线粒体生物合成相关基因（如线粒体转录因子 A, TFAM）表达同步上调，线粒体密度增加 30%-40%。

UCP1表达激活：PGC-1α 与 PPARγ、PRDM16 形成转录复合体，结合于UCP1基因启动子区域的“棕色脂肪特异性元件”，直接激活UCP1转录。此外，PGC-1α 还可通过促进线粒体呼吸链相关蛋白（如细胞色素 c、ATP 合成酶）的表达，为UCP1介导的产热提供“线粒体基础”。实验证实，肉桂提取物干预组小鼠iWAT中UCP1蛋白表达量较肥胖对照组升高2-3 倍，产热能力显著增强（通过红外热成像检测，iWAT 区域温度升高 0.8-1.2℃）。

（二）调节脂肪代谢微环境：抑制炎症与改善胰岛素抵抗

肥胖模型小鼠的 WAT 常伴随“慢性低度炎症”与“胰岛素抵抗”，这两种病理状态会显著抑制白色脂肪棕色化 —— 炎症因子（如肿liu坏死因子α, TNF-α；白细胞介素 6, IL-6）可抑制 PGC-1α、UCP1的表达，而胰岛素抵抗会破坏胰岛素对脂肪代谢的调控作用。肉桂提取物可通过改善 WAT 代谢微环境，为棕色化创造有利条件：

抑制 WAT 炎症反应：肉桂提取物中的肉桂酸、黄酮类成分可通过抑制核因子 κB（Nuclear Factor κB, NF-κB）信号通路，减少炎症因子释放。具体而言，肉桂酸可阻断 NF-κB 的抑制蛋白（IκBα）的磷酸化与降解，阻止 NF-κB 进入细胞核启动炎症基因转录。实验显示，肥胖小鼠经肉桂提取物干预后，iWAT 中 TNF-α、IL-6 的 mRNA 表达量分别降低 40%-50%、35%-45%，炎症细胞（如巨噬细胞）浸润数量减少，炎症微环境得到缓解。

改善胰岛素抵抗：肉桂提取物可通过两种途径提升胰岛素敏感性：一是肉桂醛可激活胰岛素信号通路中的关键分子 —— 胰岛素受体底物1（IRS-1）的磷酸化（Tyr632 位点），促进葡萄糖转运体 4（GLUT4）向细胞膜转移，增强葡萄糖摄取；二是肉桂提取物可降低 WAT 中脂质合成相关基因（如脂肪酸合成酶，FAS）的表达，减少甘油三酯堆积，缓解“脂毒性”对胰岛素信号的干扰。当胰岛素敏感性改善后，胰岛素可通过激活 PI3K-AKT 信号通路，进一步促进 PGC-1α 的表达，协同增强棕色化效果 —— 实验中，肉桂提取物干预组小鼠的胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）较对照组降低 30%-35%，iWAT 中 p-AKT（Ser473 位点）水平升高 50% 以上。

（三）增强线粒体功能：为产热提供结构与功能支撑

棕色样脂肪细胞的产热依赖功能完整的线粒体，而肥胖模型小鼠 WAT 中的线粒体常存在“结构紊乱”“功能下降”（如呼吸链活性降低、活性氧（ROS）积累），限制了棕色化进程。肉桂提取物可通过“保护线粒体结构”“提升线粒体呼吸功能”“清除rOS”，为白色脂肪棕色化提供必要的线粒体支撑：

维持线粒体结构完整：肉桂提取物中的抗氧化成分（如肉桂醇、黄酮类）可通过抑制线粒体膜电位（ΔΨm）的下降，减少线粒体肿胀与嵴断裂。透射电镜观察显示，肥胖对照组小鼠iWAT中的线粒体嵴模糊、数量少，而肉桂提取物干预组小鼠的线粒体嵴清晰密集，结构接近正常小鼠的棕色脂肪线粒体。

提升线粒体呼吸链活性：PGC-1α 的上调可促进线粒体呼吸链复合体（Ⅰ-Ⅳ）的表达与组装，而肉桂提取物可进一步增强这些复合体的活性 —— 实验检测发现，干预组小鼠iWAT中线粒体呼吸链复合体 Ⅰ、Ⅳ 的活性分别升高 45%-55%、35%-40%，线粒体基础呼吸速率与最大呼吸速率显著提升，为UCP1介导的产热提供充足的“电子传递”基础。

清除线粒体rOS：肥胖状态下，线粒体呼吸链功能异常会导致rOS 大量积累，而rOS 可通过氧化损伤 PGC-1α、UCP1等蛋白，抑制棕色化。肉桂提取物中的肉桂醛可激活抗氧化酶系统 —— 超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的活性，同时促进谷胱甘肽（GSH）的合成，有效清除线粒体rOS。实验显示，干预组小鼠iWAT中rOS 水平降低 50%-60%，脂质过氧化产物（丙二醛，MDA）含量降低 40% 以上，氧化损伤得到显著缓解。

三、活性成分的关键作用靶点与协同效应

肉桂提取物的白色脂肪棕色化诱导效果并非单一成分作用，而是多种活性成分协同靶向关键靶点的结果，其中肉桂醛是核心活性成分，肉桂酸与黄酮类起辅助增强作用：

肉桂醛：作为含量至高的活性成分（占提取物的 5%-10%），其主要靶点是AMPK与线粒体呼吸链 —— 通过激活AMPK启动产热信号轴，同时调节线粒体功能，是棕色化的“核心驱动因子”；

肉桂酸：通过抑制 NF-κB 通路缓解炎症，改善代谢微环境，为肉桂醛的作用提供“环境支撑”，同时可轻微激活 PPARγ，协同促进 PGC-1α 表达；

黄酮类（如芦丁、槲皮素）：主要发挥抗氧化作用，清除rOS，保护线粒体与产热相关蛋白（如UCP1）的结构完整，减少氧化损伤对棕色化的抑制。

实验证实，单独使用肉桂醛（50mg/kg/d）干预肥胖小鼠，其iWAT中UCP1表达量较对照组升高1.5倍，而完整肉桂提取物（含等量肉桂醛）可使UCP1表达量升高2.3倍，说明多种成分的协同效应可显著增强棕色化诱导效果。

肉桂提取物通过“激活AMPK-PGC-1α-UCP1核心信号轴”“改善 WAT炎症与胰岛素抵抗微环境”“增强线粒体结构与功能”三大机制，可有效诱导肥胖模型小鼠白色脂肪棕色化，促进能量消耗，减少脂肪堆积。其作用依赖肉桂醛、肉桂酸、黄酮类成分的协同靶向，既直接调控产热相关基因，又改善代谢病理状态，为肥胖的天然干预提供了多维度解决方案。

目前研究仍存在待拓展方向：一是需明确肉桂提取物在不同肥胖模型（如遗传性肥胖、饮食诱导肥胖）中的作用差异，优化干预剂量；二是需进一步解析活性成分（如肉桂醛）与AMPK、PGC-1α 的直接结合位点，明确分子互作细节；三是需开展临床前长期安全性研究，为后续人体试验奠定基础。未来，随着机制研究的深入与制剂技术的优化（如纳米载体提升肉桂提取物的生物利用度），其有望成为肥胖防治的新型天然功能成分。

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