基于多組學技術的貓屎瓜籽油預防酒精性腸肝損傷及脂質代謝紊亂的分子機制研究

【摘要】：貓屎瓜是位于喜馬拉雅山脈和中國秦巴山區的藥食同源植物,其種子油富含單不飽和脂肪酸,尤其是棕櫚油酸和油酸,具有非常高的藥用及營養價值,但目前國內外對貓屎瓜的研究僅局限于植物基因組測定及種子油的理化檢測,對于貓屎瓜籽油的生物學功能研究甚少,本文以酒精損傷小鼠為載體,利用新興的多組學技術(腸道菌群、代謝組學、轉錄組學)系統地研究了貓屎瓜籽油預防酒精性腸肝損傷及調節脂代謝的作用機制。主要研究內容和結果如下:(1)采用超臨界CO2萃取技術對貓屎瓜籽油進行提取,其得率為24.28%,油澄清透明,呈淡黃色。根據國標方法,測定貓屎瓜籽油酸值、碘值、皂化值、過氧化值,結果分別為 2.04 ± 0.13,81.81±3.30,153.42±11.70 和 1.76±0.08。利用氣相色譜-質譜聯用儀(GC-MS)對其脂肪酸組分進行分析,結果顯示貓屎瓜籽油中不飽和脂肪酸占85.50%,其中單不飽和脂肪酸占83.99%(棕櫚油酸55.25%,油酸28.74%),多不飽和脂肪酸占1.51%(亞麻酸1.13%,γ-亞麻酸0.38%),飽和脂肪酸占14.5%(棕櫚酸12.25%,硬脂酸2.25%)。(2)以健康的雄性昆明鼠為載體,研究貓屎瓜籽油對酒精性腸-肝損傷和脂代謝的調節作用。貓屎瓜籽油以三個劑量(3 g/kg、6 g/kg、12 g/kg)連續12周干預酒精損傷小鼠(38%酒精0.4 mL/天),可以降低血清中AST(p0.1)和ALT(p0.01)的活性以及血脂四項 TG(p0.05)、TC(p0.01)、HDL-C(p0.05)、LDL-C(p0.05)的水平;此外,通過肝臟的組織病理學觀察發現貓屎瓜籽油處理后,酒精小鼠肝細胞邊緣在鏡下清晰可見,細胞形態更接近正常小鼠肝細胞,并且脂質沉積明顯減少,進一步證實貓屎瓜籽油能夠減輕酒精所致的肝損傷,并且改善小鼠脂質代謝紊亂。除此之外,回腸組織的HE染色發現,與正常組小鼠相比,酒精組小鼠腸道絨毛的數量和完整性降低,而貓屎瓜籽油處理則可抑制酒精引起的腸損傷,使絨毛的密度和長度均有所增加;同時降低血清中中LPS(p＞ 0.1)和IL-1(p0.1)的水平,這些結果表明貓屎瓜籽油能夠保護腸屏障功能,減輕機體的炎癥反應。(3)基于16SrRNA高通量測序揭示了貓屎瓜籽油能夠調節小鼠腸道菌群的組成,提高乳酸桿菌的相對豐度,降低副擬桿菌的相對豐度,使其更接近正常小鼠的菌群組成。同時,盲腸內容物的GC-TOF/MS非靶標代謝組學結果顯示,貓屎瓜籽油主要參與甾體激素的生物合成,甾體生物合成,嘧啶代謝,色氨酸代謝,丙酸酯代謝等通路。之后,將差異代謝物和差異菌群進行Pearson's相關性分析,結果顯示,乳酸菌與色氨酸的代謝物-吲哚類化合物存在顯著的相關性,說明貓屎瓜籽油可能通過提高乳酸桿菌的豐度,將色氨酸分解為吲哚酸衍生物來改善機體炎癥。(4)基于RNA-seq技術分析小鼠肝臟轉錄圖譜,結果顯示,三組不同處理小鼠的肝臟轉錄圖譜明顯分離,酒精組與正常組相比篩選得到85個差異基因(FDR0.05,FC2),其中28個下調基因,57個上調基因;貓屎瓜籽油組與酒精組相比篩選得到149個差異基因(FDR0.05,FC2),其中有46個上調基因,103個下調基因。將這些基因進行GO和KEGG功能富集分析,結果表明貓屎瓜籽油主要參與機體的炎癥調節和脂質代謝過程,降低SAA1-3、ORM1-3等炎癥相關基因的表達,同時升高LIPIN1的基因表達,而LIPIN1可能作為輔助因子,激活PGC-1α/PPARα通路來促進脂肪酸氧化,從而緩解酒精所致的肝脂變性。綜上,本研究表明貓屎瓜籽油作為一種新興的健康植物油,能夠通過調節腸道菌群及肝臟基因表達來保護酒精性腸肝損傷及脂質代謝紊亂,同時本研究也為酒精性腸肝損傷的研究提供了新思路。