红曲米醋对高脂膳食大鼠脂质代谢调节作用及机制研究

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红曲米醋是一种典型的功能性发酵食品,是利用红曲为发酵剂,发酵过程中产生有机酸、色素、洛伐他汀、多酚等多种生物活性成分,因其营养和药用价值被认为是有效预防血脂异常的功能性食品。目前,关于红曲米醋的研究主要集中在单一组分或提取物对脂质代谢的影响,但红曲米醋作为多菌种发酵且富含多种活性物质的复合体系,在预防脂质代谢失调过程中的复合作用机制方面并不明确。因此本研究以红曲米醋为研究对象,综合运用16S r RNA技术、血清代谢组学和肝脏转录组学技术全面解析红曲米醋调节脂质代谢的关键生物学通路;以人肝癌细胞HepG2为模型,构建红曲米醋调节脂质代谢稳态模型,阐明红曲米醋预防脂质代谢失调机制。研究结果进一步加强了对红曲米醋功能的认识,为饮食干预预防血脂异常相关的代谢性疾病提供新策略,并为其他食品功能组分通过改善机体脂质代谢的研究提供新的思路和方法指导。首先考察红曲米醋预防高脂膳食大鼠脂质代谢失调的效果。结果发现,4 m L/kg剂量的红曲米醋能够显著预防大鼠体重和肝重的过度增加;与模型组相比,高剂量红曲米醋(HD)组中血清脂质合成酶ACC降低43.23%,脂质分解酶ATGL、CPT-1分别升高31.83%,41.69%,且TG分解产物FFA含量降低了29.04%;同时,显著降低肝脏中脂质合成酶FAS、ACCA和增加脂质分解酶LPL的水平,有效调节血脂和肝脂水平。基于肝脏病理学分析,红曲米醋在预防肝脏脂质过氧化的同时有效预防肝脏脂质过度聚积。通过菌群16S r RNA高通量测序技术,探讨了红曲米醋对肠道稳态的影响。红曲米醋针对性降低Allobaculum,Bacteroides,Fusicatenibacter,Blautia和Agathobacter促炎相关菌属的丰度,增加与血脂和胆固醇相关菌属unclassified_f_Ruminococcaceae,Ruminococcaceae_UCG-014,Lachnospiraceae_NK4A136_group和norank_f_Muribaculaceae的丰度。GC-MS监测肠道SCFAs水平发现,HD组中显著上调的乙酸和丙酸浓度缓解了高脂饮食诱导的菌群结构和组成失调。同时红曲米醋将肠道屏障功能相关claudin-1、ZO-1和occludin的m RNA水平分别提高了26.79%、47.12%和47.81%,以及促炎相关MAPK、NF-κB、PI3K等蛋白表达及其磷酸化水平降低31.98%、43.88%和40.12%,缓解肠道损伤并增强肠道屏障功能。Pearson分析结果显示unclassified_f_Ruminococcaceae,Ruminococcaceae_UCG-014,Lachnospiraceae_NK4A136_group和norank_f_Muribaculaceae是红米醋调节肠道功能的优势菌属,且与脂质代谢参数显著相关,为维持脂代谢相关菌群结构和肠道功能,预防有害代谢物质破坏循环系统脂代谢平衡提供保障。通过血清代谢组学和多序列对比分析,宏观上筛选出脂质代谢和消化系统是响应红曲米醋的主要代谢通路,根据对KEGG Pathway二级通路进一步筛选结果,甘油磷脂代谢和花生四烯酸代谢是红曲米醋主要调节的脂质代谢通路,胆汁分泌是红曲米醋调节的特有通路。多变量统计显示lyso PC(20:0)、lyso PC(24:0)、lyso PC(24:1(15Z))、lyso PC(22:0)、glycerphosphocholine、glycocholic acid、cholic acid、choline、2-phenylethanol glucuronide和deoxycholic acid是红曲米醋调节的潜在标志物。从代谢整体角度解揭示了脂质代谢和胆汁分泌是红曲米醋预防脂质代谢失调的潜在机制。为进一步明确红曲米醋调节脂质代谢的分子机制,采用转录组学技术对肝脏基因谱进行测序统计,获得了脂质代谢途径、PPARα信号通路和胆汁分泌途径是红曲米醋调节的主要代谢通路。其中脂质代谢途径中甘油磷脂代谢、花生四烯酸代谢和脂肪酸降解途径中差异基因主要参与脂肪酸的合成和氧化分解,且直接受PPARα调节,因此提出红曲米醋通过PPARα-胆汁酸信号通路预防脂质代谢失调。实验证实红曲米醋通过上调脂质分解基因Acat2、Cpt1a和Acaa1b,以及脂质分解蛋白CPT-1和ATGL的表达量,降低脂质合成基因Cyp4a3和合成蛋白ACCα和FAS的表达量发挥脂质代谢调节作用。同时,通过降低胆固醇合成蛋白HMGCR表达,增强胆固醇转运蛋白Apo A1的表达,并增强胆汁分泌过程中LDLR和CYP7A1的表达促进胆汁酸转化。从分子层面证明PPARα-胆汁酸信号通路是红曲米醋预防脂代谢失调的潜在机制。通过HepG2细胞模型结合PPARα基因沉默实验证实,3μL/m L的红曲米醋有效调节PPARα的表达,并且显著抑制脂质合成蛋白SREBP-1、FAS和ACCα的表达和促进脂质分解蛋白CPT-1和ATGL的表达。同时,与油酸组(OA)组相比,胆固醇合成蛋白SREBP-2的低表达显著增加了胆汁分泌途径中胆汁转化蛋白LXR和CYP7A1的表达,提高胆汁分泌,促进脂质线粒体氧化。成功构建了红曲米醋调节HepG2细胞脂质代谢稳态模型,阐明PPARα-胆汁酸信号通路是红曲米醋调节脂质代谢失调的核心机制。
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