基于多组学技术的猫屎瓜籽油预防酒精性肠肝损伤及脂质代谢紊乱的分子机制研究

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猫屎瓜是位于喜马拉雅山脉和中国秦巴山区的药食同源植物,其种子油富含单不饱和脂肪酸,尤其是棕榈油酸和油酸,具有非常高的药用及营养价值,但目前国内外对猫屎瓜的研究仅局限于植物基因组测定及种子油的理化检测,对于猫屎瓜籽油的生物学功能研究甚少,本文以酒精损伤小鼠为载体,利用新兴的多组学技术(肠道菌群、代谢组学、转录组学)系统地研究了猫屎瓜籽油预防酒精性肠肝损伤及调节脂代谢的作用机制。主要研究内容和结果如下:(1)采用超临界CO2萃取技术对猫屎瓜籽油进行提取,其得率为24.28%,油澄清透明,呈淡黄色。根据国标方法,测定猫屎瓜籽油酸值、碘值、皂化值、过氧化值,结果分别为 2.04 ± 0.13,81.81±3.30,153.42±11.70 和 1.76±0.08。利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对其脂肪酸组分进行分析,结果显示猫屎瓜籽油中不饱和脂肪酸占85.50%,其中单不饱和脂肪酸占83.99%(棕榈油酸55.25%,油酸28.74%),多不饱和脂肪酸占1.51%(亚麻酸1.13%,γ-亚麻酸0.38%),饱和脂肪酸占14.5%(棕榈酸12.25%,硬脂酸2.25%)。(2)以健康的雄性昆明鼠为载体,研究猫屎瓜籽油对酒精性肠-肝损伤和脂代谢的调节作用。猫屎瓜籽油以三个剂量(3 g/kg、6 g/kg、12 g/kg)连续12周干预酒精损伤小鼠(38%酒精0.4 mL/天),可以降低血清中AST(p>0.1)和ALT(p<0.01)的活性以及血脂四项 TG(p<0.05)、TC(p<0.01)、HDL-C(p<0.05)、LDL-C(p<0.05)的水平;此外,通过肝脏的组织病理学观察发现猫屎瓜籽油处理后,酒精小鼠肝细胞边缘在镜下清晰可见,细胞形态更接近正常小鼠肝细胞,并且脂质沉积明显减少,进一步证实猫屎瓜籽油能够减轻酒精所致的肝损伤,并且改善小鼠脂质代谢紊乱。除此之外,回肠组织的H&E染色发现,与正常组小鼠相比,酒精组小鼠肠道绒毛的数量和完整性降低,而猫屎瓜籽油处理则可抑制酒精引起的肠损伤,使绒毛的密度和长度均有所增加;同时降低血清中中LPS(p> 0.1)和IL-1(p<0.1)的水平,这些结果表明猫屎瓜籽油能够保护肠屏障功能,减轻机体的炎症反应。(3)基于16SrRNA高通量测序揭示了猫屎瓜籽油能够调节小鼠肠道菌群的组成,提高乳酸杆菌的相对丰度,降低副拟杆菌的相对丰度,使其更接近正常小鼠的菌群组成。同时,盲肠内容物的GC-TOF/MS非靶标代谢组学结果显示,猫屎瓜籽油主要参与甾体激素的生物合成,甾体生物合成,嘧啶代谢,色氨酸代谢,丙酸酯代谢等通路。之后,将差异代谢物和差异菌群进行Pearson’s相关性分析,结果显示,乳酸菌与色氨酸的代谢物-吲哚类化合物存在显著的相关性,说明猫屎瓜籽油可能通过提高乳酸杆菌的丰度,将色氨酸分解为吲哚酸衍生物来改善机体炎症。(4)基于RNA-seq技术分析小鼠肝脏转录图谱,结果显示,三组不同处理小鼠的肝脏转录图谱明显分离,酒精组与正常组相比筛选得到85个差异基因(FDR<0.05,FC>2),其中28个下调基因,57个上调基因;猫屎瓜籽油组与酒精组相比筛选得到149个差异基因(FDR<0.05,FC>2),其中有46个上调基因,103个下调基因。将这些基因进行GO和KEGG功能富集分析,结果表明猫屎瓜籽油主要参与机体的炎症调节和脂质代谢过程,降低SAA1-3、ORM1-3等炎症相关基因的表达,同时升高LIPIN1的基因表达,而LIPIN1可能作为辅助因子,激活PGC-1α/PPARα通路来促进脂肪酸氧化,从而缓解酒精所致的肝脂变性。综上,本研究表明猫屎瓜籽油作为一种新兴的健康植物油,能够通过调节肠道菌群及肝脏基因表达来保护酒精性肠肝损伤及脂质代谢紊乱,同时本研究也为酒精性肠肝损伤的研究提供了新思路。
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