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过量自由基会导致氧化应激,具体表现为活性氧自由基(ROS)和活性氮自由基(RNS)的产生和抗氧化防御系统之间的失衡。氧化应激的发生,会造成酶和生物大分子的氧化损伤,如DNA、脂质、蛋白质和糖类物质等,会影响基因的表达、转录及信号的传导,干扰细胞的正常增殖、分化和凋亡,最终导致人体生物系统功能的紊乱,对机体造成不可逆的损害。癌症、衰老或其它疾病大都与过量自由基的产生密切相关。鸡蛋作为优质蛋白质来源不仅为人体提供最基本的营养物质,蛋清蛋白及其酶解物具有多种生理功能,包括抗氧化、降血压、抑菌、免疫调节、抗粘以及抗癌等,引起了广泛的关注。生物活性肽能以多种方式发挥其抑制氧化应激的特性,包括清除自由基,抑制ROS的产生,提高抗氧化酶活性,抑制促炎细胞因子的释放等。营养素对基因表达的调控具有多层次、多途径的特点,一种有效成分可调控多种基因的表达,一种基因表达又受多种成分的调控。转录组高通量测序(RNA-seq)是一种全基因高通量转录组测序技术,它能够在全基因组范围内检测基因表达情况,为更广泛的了解营养素的功能、调节机制及代谢途径提供线索。本文首先研究了蛋清源抗氧化肽体外抗氧化活性,筛选出抗氧化活性较好的四种肽WNWAD、WNW、WAD、WN;同时建立了过氧化氢(H2O2)诱导的人胚肾细胞(HEK293)氧化损伤模型,应用分子生物学手段考察了四种蛋清源抗氧化肽对H2O2诱导损伤的HEK293细胞的存活率、ROS含量、抗氧化酶活性、谷胱甘肽系统以及部分细胞因子分泌的影响,并利用RNA-Seq技术测定了H2O2诱导损伤的HEK293细胞在WNWAD作用前后的基因表达谱,筛选明显差异表达的基因,并对差异基因进行基因本体(GO)功能分析和京都基因组百科全书(KEGG)信号通路分析,在细胞、基因水平探讨蛋清源抗氧化肽对H2O2所致HEK293细胞氧化损伤的保护作用机制,为蛋清肽在氧化应激防护方面发挥的靶向作用提供有力证据。主要研究内容如下:(1)蛋清源抗氧化肽体外抗氧化活性研究采用ABTS自由基清除率、DPPH自由基清除率、氧自由基吸收能力(ORAC)和羟基自由基(OH)清除率四个指标对蛋清源抗氧化肽WNWAD及其拆分肽WNW、WAD、WN、AD进行体外抗氧化活性综合评价,结果表明:蛋清源抗氧化肽WNWAD、WNW、WAD和WN具有较强的ABTS自由基清除活性,并且随着浓度的增加,其清除ABTS自由基能力也逐渐递增,呈浓度依赖型关系,而肽AD无ABTS自由基清除能力;蛋清源抗氧化肽WNWAD、WNW、WAD、WN和AD具有DPPH自由基清除活性,但是活性均较低,DPPH自由基清除活性最强的为100μmol/L的WN,但清除率仅为10.563%;ORAC活性最强的是五肽WNWAD,其氧自由基吸收能力约为Trolox的5.69倍。其次是WN、WAD、WNW,它们的氧自由基吸收能力分别为Trolox的4.04倍、3.96倍、2.66倍。即除了肽AD外,其余四个蛋清源活性肽WNWAD、WNW、WAD和WN的抗氧化能力均强于Trolox;蛋清源抗氧化肽WNWAD、WNW、WAD和WN对OH具有一定的清除作用,但清除作用较弱,清除率较低,在10-15%之间,并且浓度的变化与OH清除率没有完全呈规律的剂量依赖关系。(2)蛋清源抗氧化肽对H2O2诱导的HEK293细胞氧化损伤保护作用的研究利用H2O2诱导的HEK293细胞氧化损伤模型评价了蛋清源抗氧化肽WNWAD、WNW、WAD和WN对氧化应激的抑制作用。结果表明:蛋清源抗氧化肽对HEK293细胞既无促进增殖作用,也无毒性或抑制增殖作用,蛋清肽本身对实验结果无干扰;采用MTS法筛选H2O2的损伤浓度和蛋清源抗氧化肽的有效干预剂量及干预时间,选择H2O2浓度400μmol/L作为诱导损伤模型的最佳浓度,干预时间为6小时;蛋清源抗氧化肽WNWAD、WNW、WAD和WN对H2O2诱导氧化损伤的HEK293细胞具有保护作用,在一定浓度范围内,蛋清源抗氧化肽对细胞存活率的影响呈浓度依赖型关系;采用DCFH-DA荧光探针对细胞内ROS含量进行检测,H2O2诱导了HEK293细胞内ROS的产生,经过蛋清源抗氧化肽预处理后,细胞内DCF荧光强度下降,细胞内ROS的水平显著降低。(3)蛋清源抗氧化肽对H2O2诱导损伤的HEK293细胞抗氧化系统影响的研究利用H2O2诱导损伤HEK293细胞构建氧化应激损伤模型,研究蛋清源抗氧化肽WNWAD、WNW、WAD和WN对HEK293细胞抗氧化酶活性及谷胱甘肽抗氧化系统的影响。结果表明:蛋清源抗氧化肽WNWAD、WNW、WAD和WN能够提高H2O2诱导损伤的HEK293细胞中总超氧化物歧化酶(T-SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)和过氧化氢酶(CAT)三种酶的活性;能够提高H2O2诱导损伤的HEK293细胞中还原型谷胱甘肽(GSH)含量,降低氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量,对维持GSH/GSSG比值的稳定有积极的影响;能够提高H2O2诱导损伤的HEK293细胞中γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(γ-GCS)基因的相对表达量,缓解氧化应激损伤带来的危害;(4)蛋清源抗氧化肽对H2O2诱导损伤的HEK293细胞部分细胞因子分泌影响的研究本文检测了蛋清源抗氧化肽WNWAD、WNW、WAD和WN对H2O2诱导的HEK293细胞白介素8(IL-8)和肿瘤坏死因子(TNF-α)分泌的影响。结果表明,H2O2处理的HEK293细胞其上清液中IL-8、TNF-α含量显著升高,加入蛋清源抗氧化肽WNWAD、WNW、WAD和WN预处理后,细胞中IL-8、TNF-α含量均有所下降,说明蛋清源抗氧化肽对HEK293细胞中IL-8和TNF-α的释放有一定的抑制作用。(5)RNA-seq技术分析蛋清源抗氧化肽WNWAD对H2O2诱导损伤的HEK293细胞基因表达及信号通路影响的研究利用RNA-seq技术考察了蛋清源抗氧化肽WNWAD对H2O2诱导的HEK293细胞转录组的影响,分析对照组、氧化应激损伤组及WNWAD抗氧化保护组细胞的全部基因,筛选差异表达基因,结果表明当HEK293细胞经H2O2诱导损伤后,与对照组相比,有866个基因差异表达(P<0.05),在这些基因中,有311个显著上调(≥2fold),555个显著下调(≤-2fold);当加入蛋清源抗氧化肽后,保护组与损伤组相比,共有226个基因差异表达(P<0.05),在这些基因中,有104个显著上调(≥2fold),有122个显著下调(≤-2fold);许多与细胞分化、细胞周期及凋亡相关的重要基因被差异调节。最后对这些差异表达的基因进行了GO功能和KEGG通路富集分析,结果显示这些基因参与了丝裂原活化蛋白激酶(MAPKs)信号通路,转化生长因子信号通路,WNT信号通路,hippo信号通路等多条信号传导途径,尤其是MAPKs信号通路的传导。蛋清源抗氧化肽WNWAD可能通过影响MAPKs信号通路的传导来发挥其对H2O2诱导损伤的HEK293细胞的保护作用。