竹荪水提物抗氧化及改善秀丽隐杆线虫脂质代谢作用

2022-10-28 07:18肖嵋方陈欣彤蔡雯雯陈海明
食品科学 2022年19期
关键词:竹荪线虫脂质

肖嵋方,陈欣彤,蔡雯雯,李 娜,陈海明,刘 斌,3,*,曾 峰,*

(1.福建农林大学食品科学学院,福建 福州 350002;2.海南省食品营养与功能食品重点实验室,海南 海口 570228;3.福建农林大学 国家菌草工程技术研究中心,福建 福州 350002)

目前,肥胖和高脂血症的高患病率被视为公共卫生的主要威胁,全球约有5亿5千万肥胖人口和14亿超重人口。越来越多的科学研究证实,肥胖可导致胰岛素抵抗、II型糖尿病、心血管疾病等代谢类疾病,如何科学有效地预防、改善肥胖和高脂血症一直是科学研究的重大挑战。

食用菌富含多糖、活性蛋白和多肽、黄酮及多酚类等营养与功能活性物质,具有极高的营养和药用价值,在抗氧化、降血脂、降血糖、调节免疫、抑菌和抗肿瘤等方面应用广泛。为探究食用菌水提物在脂质代谢及调控上发挥的作用,赵圆圆通过建立高脂动物模型研究杏鲍菇多糖(polysaccharides,PEP)的降脂作用,发现PEP能显著降低总胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇的含量,且降脂功效具有剂量-效应关系,还通过血清代谢组分析发现PEP参与机体甘油磷脂和脂肪酸代谢,改善能量代谢,其机制可能与腺苷酸活化蛋白激酶-乙酰辅酶A羧化酶等信号通路发生改变相关。竹荪()作为“菌中皇后”,富含多糖等活性物质,在改善脂质代谢方面同样有广泛的利用价值,Wang Wenshuai等发现从竹荪子实体分离的多糖成分能够减轻肥胖小鼠体质量,改善肥胖相关的肝肾代谢异常,稳定血脂,降低胰岛素和瘦素的耐受性,还对机体氧化应激损伤有恢复作用。由此可知,竹荪等食用菌以其自身营养功能优势在改善食源性肥胖、降血脂方面有良好的开发和应用前景。

秀丽隐杆线虫(简称线虫)是抗氧化、抗衰老相关功能评价的常用模式生物之一,其同源基因已被证实与人类高度相似,且研究还发现,线虫参与脂质合成和代谢的机制同样可与人体联系,能够作为功效成分降脂作用的评价模型。目前,竹荪中的活性成分与抗氧化和降脂功效有关的研究多集中在水提多糖,而关于竹荪水提物中的其他成分如蛋白、多酚及黄酮类化合物等与多糖作为整体发挥联合效应的研究较少,因此,本研究采用热水浸提法制备竹荪水提物,并对其抗氧化活性进行测定,再以线虫为模型,评价其对线虫抗应激和减少脂质积累的能力,通过测定其对脂质代谢相关基因表达水平的调控作用,分析竹荪水提物的降脂功效,以期为竹荪等食用菌营养功能性食品的研发提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

长裙竹荪子实体 福建省古田县戴氏果蔬专业合作社;野生N2型秀丽隐杆线虫 福建上源生物科技有限公司;1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)、油红O 北京索莱宝科技有限公司;2,2’-联氨-双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)(2,2’-azino-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate),ABTS)上海源叶生物科技有限公司;Bradford蛋白浓度测定试剂盒 上海碧云天生物技术有限公司;TG2003甘油三酯试剂盒 南京建成生物工程公司;UNlQ-10柱式总RNA抽提试剂盒、M-MuLV型cDNA合成试剂盒 生工生物工程(上海)股份有限公司;Novoprotein E047-01A型聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)试剂盒 上海近岸蛋白有限公司;岩藻糖、半乳糖、葡萄糖、盐酸氨基葡萄糖标准品 扬州市博睿糖生物技术有限公司。

1.2 仪器与设备

MK3型酶标仪、ICS5000型离子色谱仪、ABI7900荧光定量PCR仪 美国赛默飞世尔科技有限公司;DHG-9203A型荧光电子显微镜 德国蔡司公司;SRA03-11型恒温培养箱 上海一恒科学仪器有限公司;SX2-2.5-10G型马弗炉 山东欧莱博仪器有限公司;MA35M型全自动红外线水分测定仪 济南爱来宝仪器有限公司;LC-10A型高效液相色谱仪 日本岛津公司。

1.3 方法

1.3.1 竹荪水提物的制备

参照Liu Xiaoyan等的方法制备竹荪水提物。竹荪经烘干、磨粉、过40 目筛得到竹荪粗粉。称取100 g竹荪粗粉,按料液比1∶35(/)加入去离子水,于92 ℃恒温水浴锅热水浸提2 h,4 000 r/min离心20 min,收集上清液,70 ℃蒸发浓缩至原体积的1/10,冻干得到竹荪水提物,贮藏在-20 ℃条件下备用,待后续指标分析。

1.3.2 竹荪水提物的组成分析

1.3.2.1 总糖质量分数

参照温文娟等的研究,采用苯酚-硫酸法测定竹荪水提物的总糖质量分数。

1.3.2.2 总蛋白质量分数

参照Yu等的方法,采用Bradford蛋白浓度测定试剂盒测定竹荪水提物的总蛋白质量分数。

1.3.2.3 水分、总灰分质量分数

采用全自动红外线水分测定仪测定竹荪水提物水分质量分数,具体操作参考仪器说明书,平行测定3 次。

参照GB 5009.4—2016《食品安全国家标准 食品中灰分的测定》测定竹荪水提物中灰分质量分数。

1.3.2.4 脂肪质量分数

参照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》测定脂肪质量分数。

1.3.2.5 竹荪水提物中多糖的组成分析

样品预处理:参照1.3.1节方法制备竹荪水提物提取液,70 ℃蒸发浓缩至原体积的1/8,然后加入4 倍体积的无水乙醇,混匀后静置24 h,过滤收集沉淀,冻干得到多糖。精密称量10 mg多糖样品置于安瓿瓶中,加入10 mL 3 mol/L三氟乙酸溶液,120 ℃水解3 h,通入氮气吹干。加入10 mL去离子水涡旋混匀,取100 μL加入900 μL去离子水,然后12 000 r/min离心5 min。取上清液采用离子色谱仪进行分析。

检测条件:色谱柱:DionexCarbopacTMPA20(3 mm×150 mm);流动相A:超纯水;流动相B:15 mmol/L NaOH溶液;流动相C:含15 mmol/L NaOH的100 mmol/L醋酸钠溶液;流速:0.3 mL/min;进样量:5 µL;柱温:30 ℃;检测器:电化学检测器。洗脱程序:0.0~18.0 min,98.8% A、1.2% B、0.0% C;20.0~30.0 min,50.0% A、50.0% B、0.0% C;30.1~46.0 min,0.0% A、0.0% B、100.0% C;46.1~50.0 min,0.0% A、100.0% B、0.0% C;50.1~60.0 min,98.8% A、1.2% B、0.0% C;60.1~80.0 min,98.8% A、1.2% B、0.0% C。

取岩藻糖、半乳糖、葡萄糖、盐酸氨基葡萄糖标准品配制质量浓度均为5 mg/L的标准品母液作为混标。采用外标法进行定量,根据峰面积计算竹荪水提物多糖中不同单糖的含量,并计算物质的量分数。

1.3.2.6 竹荪水提物中多糖分子质量的测定

利用高效凝胶渗透色谱(high performance gel perme ation chromatography,HPGPC)法采用高效液相色谱仪测定多糖分子质量和纯度。样品及标准品溶液配制:精密称取样品和葡聚糖标准品(分子质量分别为1 152、5 000、11 600、23 800、48 600、80 900、148 000、273 000、409 800、667 800 Da),配制质量浓度为5 mg/mL的溶液,经0.22 μm微孔滤膜过滤后备用。

色谱条件:色谱柱:BRT105-104-102串联凝胶柱(8 mm×300 mm);流动相:0.05 mol/L NaCl溶液;流速:0.6 mL/min,柱温:40 ℃;进样量:20 μL;检测器:RI-10A示差检测器。

以标准品分子质量的对数(底数为10)为纵坐标,以保留时间为横坐标绘制标准曲线,根据标准曲线方程和竹荪水提物中多糖组分的保留时间计算竹荪水提物中主要多糖组分的分子质量。

1.3.3 体外抗氧化活性评价

1.3.3.1 DPPH自由基清除率

参照文献[18-19]的方法并稍作修改。将1.3.1节竹荪水提物分别配制成1、2、3、4、5 mg/mL水溶液。实验组分别以500 μL不同质量浓度的样品溶液与500 μL DPPH溶液(0.4 mmol/L)混合。以等体积无水乙醇作为空白对照,以等体积VC溶液(1、2、3、4、5 mg/mL)作为阳性对照。室温下避光反应30 min后,12 000 r/min离心10 min,取上清液测定517 nm波长处吸光度,每个质量浓度平行测定3 次。对质量浓度与清除率关系进行线性拟合计算竹荪水提物对DPPH自由基的半抑制质量浓度(half maximal inhibitory concentration,IC)。

1.3.3.2 羟自由基清除率

参照文献[20-21]的方法并稍作修改。将1.3.1节竹荪水提物分别配制成0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mg/mL水溶液。实验组分别将500 μL不同质量浓度的样品溶液与250 μL FeSO溶液(1.5 mmol/L)、115 μL HO溶液(6.7 mmol/L),混匀,以等体积去离子水作为空白对照,以等体积VC溶液(0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mg/mL)作为阳性对照。37 ℃水浴10 min后,加入75 μL水杨酸溶液(20 mmol/L),置于水浴锅反应30 min,12 000 r/min离心10 min,取上清液测定562 nm波长处吸光度,每个质量浓度平行测定3 次,计算水提物对羟自由基的IC。

1.3.3.3 ABTS阳离子自由基清除率

参照文献[22]的方法并稍作修改。将1.3.1节竹荪水提物分别配制成0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mg/mL水溶液。将ABTS母液用磷酸盐缓冲液(phosphate buffered saline,PBS)(pH 7.4、0.01 mol/L,下同)稀释至在734 nm波长处吸光度为0.70±0.02,配得ABTS工作液。按照50 μL/孔在96 孔板中加入不同质量浓度竹荪水提物水溶液,30 ℃下静置3 min,然后每孔加入150 μL ABTS工作液混合,30 ℃反应6 min,测定734 nm波长处吸光度,以等体积PBS作为空白对照,以等体积VC溶液(0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mg/mL)作为阳性对照。每个质量浓度平行测定3 次,计算水提物对ABTS阳离子自由基的IC。

1.3.4 线虫同步化与分组

线虫同步化和培养参照文献[23]的方法并稍作修改。挑取成虫置于新鲜NGM培养基,于20 ℃恒温培养箱中培养,待其产卵后将成虫挑出,在培养基中加入100 μL OP50(尿嘧啶缺陷大肠杆菌)培养液(OD为0.4~0.6,后同),继续培养48 h,即完成线虫的同步化,用于后续实验。

将竹荪水提物溶解在OP50培养液中,配制竹荪水提物培养液。挑取同步化的成虫,分为4 组,每日分别给予100 μL OP50培养液(空白组)、0.25 mg/mL竹荪水提物培养液(低剂量组)、0.5 mg/mL竹荪水提物培养液(中剂量组)与1.0 mg/mL竹荪水提物培养液(高剂量组),每日更换NGM培养基,72 h后收集虫体,用于后续实验。

1.3.5 线虫抗氧化应激、热应激实验

线虫抗氧化应激、热应激实验参照文献[9]的方法并稍作修改。取1.3.4节收集的4 组虫体(=30),转移至加有15 μL质量分数30% HO溶液的NGM培养基(10 mL)上,每隔1 h观察线虫存活情况并记录存活线虫数量,直至线虫全部死亡,重复测定3 次,分别按式(1)、(2)计算各组线虫抗氧化应激的存活率和平均寿命,并绘制生存曲线(不同时间下的存活率情况)。

式中:x为第小时存活的线虫数量;为初始总线虫数量。

取1.3.4节收集的4 组虫体(=30),转移至新鲜NGM培养基上,于38 ℃培养,每隔1 h观察线虫存活情况并记录存活线虫数量,直至线虫全部死亡,重复测定3 次,分别按式(1)、(2)计算各组抗热应激的存活率和平均寿命,并绘制生存曲线。

1.3.6 油红O染色

参照文献[24-25]的方法并稍作修改。取1.3.4节收集的4 组虫体(=30),加1 mL M9缓冲液,3 000 r/min离心5 min,弃去上清液,加入200 μL油红O染色液,染色2 h后,3 000 r/min离心5 min,弃去上清液,用M9缓冲液洗去多余染液,置于荧光显微镜下观察拍照。选择去头尾的线虫中段,运用Image-Pro Plus6.0软件处理图片计算各竹荪活性物质组与空白组线虫油红O染色光密度值的比值,即为各剂量组线虫体脂的相对光密度值。

1.3.7 甘油三酯浓度的测定

取1.3.4节收集的4 组虫体(=150),加1 mL M9缓冲液,3 000 r/min离心10 min,弃去上清液,然后继续用M9缓冲液洗涤3 次,收集沉淀。加入200 μL预冷的细胞裂解液,冰上孵育1 h后匀浆处理,3 000 r/min离心5 min,取上清液采用甘油三酯试剂盒测定甘油三酯浓度。

1.3.8 脂质代谢相关基因表达水平的测定

取1.3.4节收集的4 组虫体(=150),加20 μL M9缓冲液,依次进行总RNA提取、逆转录合成cDNA。采用SYBR染料法和ABI 7300 PCR系统进行实时荧光定量PCR分析。扩增条件:95 ℃,1 min;95 ℃,20 s;60 ℃,1 min,40 个循环。相关引物的设计如表1所示,以为内参基因,基因相对表达水平采用2法计算。

表1 线虫脂质代谢相关基因的引物序列Table 1 Primer sequences used for amplification of lipid metabolismrelated genes in C. elegans

1.4 数据处理与分析

实验设置3 个平行,结果以平均值±标准差表示。采用Excel和Origin软件进行数据处理及作图。采用Excel软件进行显著性分析,采用检验进行单因素方差分析,<0.05和<0.01分别表示差异显著和差异极显著。

2 结果与分析

2.1 竹荪水提物的总糖、总蛋白、水分和灰分质量分数

竹荪水提物的总糖、总蛋白、粗脂肪、水分和灰分的质量分数分别为(38.5±1.5)%、(14.4±1.2)%、(1.6±0.1)%、(17.9±0.3)%、(23.4±1.9)%。由此可知,竹荪水提物中总糖质量分数最高,说明糖类组分在竹荪水提物中的占比最大。

2.2 竹荪水提物的单糖组成和分子质量

2.2.1 单糖组成

由图1、表2可知,竹荪水提物主要由岩藻糖、盐酸氨基葡萄糖、半乳糖和葡萄糖组成,且葡萄糖的占比最大(物质的量分数达到85.3%),其次是半乳糖和岩藻糖。

表2 竹荪水提物的单糖组成Table 2 Monosaccharide composition of water extract from D. indusiate

图1 竹荪水提物的单糖组成离子色谱图Fig. 1 Ion chromatogram of monosaccharide composition of water extract from D. indusiate

2.2.2 分子质量

由葡聚糖标准品得到的校正曲线方程为=-0.206 5+12.529,=0.995 3。由图2可知,竹荪水提物中多糖分子质量分布较广泛,4 个主要组分的分子质量依次为5.64×10、2.80×10、8.00×10、77.0 Da。

图2 竹荪水提物多糖的HPGPC图Fig. 2 High performance gel permeation chromatogram of polysaccharides from water extract from D. indusiate

2.3 竹荪水提物的体外抗氧化活性

2.3.1 DPPH自由基清除率

如图3所示,1~5 mg/mL竹荪水提物质量浓度与DPPH自由基清除率呈现剂量-效应关系。5 mg/mL竹荪水提物的DPPH自由基清除率达84.13%,但低于该质量浓度下VC的清除率(97.20%)。竹荪水提物对DPPH自由基的IC为2.36 mg/mL。

图3 竹荪水提物对DPPH自由基的清除能力Fig. 3 DPPH radical scavenging capacity of water extract from D. indusiate

2.3.2 羟自由基清除率

由图4可知,0.5~2.5 mg/mL竹荪水提物对羟自由基的清除能力呈现剂量-效应关系,2.5 mg/mL竹荪水提物的羟自由基清除率达到80.91%,但低于该质量浓度下VC的清除率(95.50%)。竹荪水提物对羟自由基的IC为1.44 mg/mL。

图4 竹荪水提物对羟自由基的清除能力Fig. 4 Hydroxyl radical scavenging capacity of water extract from D. indusiate

2.3.3 ABTS阳离子自由基清除率

由图5可知,0.5~2.5 mg/mL竹荪水提物对ABTS阳离子自由基的清除能力呈现剂量-效应关系。2.5 mg/mL竹荪水提物的ABTS阳离子自由基清除率达到最大(79.38%),但低于该质量浓度下VC的清除率(96.45%),竹荪水提物对ABTS阳离子自由基的IC为0.86 mg/mL。

图5 竹荪水提物对ABTS阳离子自由基的清除能力Fig. 5 ABTS cation radical scavenging capacity of water extract from D. indusiate

2.4 竹荪水提物对线虫抗氧化应激的影响

添加HO的NGM培养基能够引起线虫产生急性氧化应激,使机体细胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平增加,从而激活线粒体途径诱导细胞凋亡。由图6可知,HO对线虫寿命的刺激作用较强,线虫的存活率急剧下降,而与空白组相比,不同剂量竹荪水提物组线虫的平均寿命均极显著延长(<0.01),低、中、高剂量组的平均寿命分别延长了20.4%、32.7%、54.6%,且竹荪水提物质量浓度与线虫抗氧化应激的寿命存在剂量-效应关系。

图6 竹荪水提物对线虫抗氧化应激的影响(n=30)Fig. 6 Effect of water extract from D. indusiate on antioxidant stress in C. elegans (n = 30)

2.5 竹荪水提物对线虫抗热应激的影响

热应激是指动物暴露在热环境中产生的一系列高温性全身急性炎症反应,可导致动物休克甚至死亡。由图7可知,在38 ℃热刺激下,线虫的存活率随时间延长呈现下降趋势,与空白组相比,竹荪水提物各剂量组线虫的存活率明显升高;此外,竹荪水提物各剂量组的抗热应激平均寿命更长,其中,与空白组相比,中、高剂量组平均寿命分别显著延长了6.6%和19.8%(<0.05)。

图7 竹荪水提物对线虫抗热应激的影响(n=30)Fig. 7 Effect of water extract from D. indusiate on heat stress resistance in C. elegans (n = 30)

2.6 竹荪水提物对线虫体内脂质积累的影响

2.6.1 油红O染色观察结果

未经染色的线虫虫体在显微镜下呈透明色,当固定后的线虫被置于油红O工作液中时,染料能与线虫体内的甘油三酯结合,溶于组织细胞脂质中,使组织内的脂滴呈现红色。使用荧光显微镜拍摄线虫体脂染色情况,显微镜下各剂量组线虫形态如图8所示,空白组线虫虫体颜色整体较深,各剂量组虫体中段的染色面积随竹荪水提物质量浓度增大而逐渐减小,且在中、高剂量组中表现比较明显。由图9可知,1.0 mg/mL竹荪水提物对线虫体内降脂功效最佳,低、中、高剂量组的相对光密度值分别为空白组的71.6%、53.0%、43.0%。与空白组相比,竹荪水提物高剂量组线虫体内的脂质沉积极显著减少了57.0%(<0.01)。整体来看,竹荪水提物能极显著减少线虫体内脂肪积累。

图8 线虫油红O染色图(6×)Fig. 8 Photographs of oil red O staining (6 ×)

图9 线虫油红O染色后相对光密度值Fig. 9 Relative optical density after oil red O staining

2.6.2 甘油三酯浓度

线虫体内的脂质主要积累在皮下细胞及肠道组织内,甘油三酯是线虫脂质的主要组成,常作为判定脂质代谢紊乱的标准之一。由图10可知,与空白组相比,竹荪水提物能够减少线虫体内脂质的积累,且随着质量浓度的升高,线虫体内甘油三酯浓度逐渐降低,最低为0.548 mmol/L,与空白组相比极显著降低了40.5%(<0.01)。

图10 竹荪水提物对线虫体内甘油三酯浓度的影响Fig. 10 Effect of water extract from D. indusiate on TG content in C. elegans

2.7 竹荪水提物对脂质代谢相关基因相对表达量的影响

线虫的脂质代谢是极其复杂的过程,涉及的脂质代谢相关通路与人类高度同源,包括脂肪酸的合成、氧化分解,此外还与糖代谢和能量代谢有关。线虫脂质代谢通路主要有5 条,测定各代谢通路上关键基因的mRNA相对表达水平,分析竹荪水提物对正常状态下线虫体内(5-羟色胺信号通路)、(核激素受体信号通路)、、(胰岛素信号通路)、、(mdt-15/sbp-1信号通路)、、(转化生长因子(transforming growth factor,TGF)-β信号通路)以及-9脂肪酸去饱和酶基因//、脂肪酸β-氧化基因等12 个脂质代谢相关基因表达量的影响。由图11可看出,竹荪水提物对5 条脂质代谢通路均有显著调控作用,竹荪水提物低、中、高剂量组能够诱导、基因的表达水平显著下调(<0.05、<0.01),对、、和基因有显著上调作用(<0.05、<0.01);对、、、的下调和对的上调作用只在中、高剂量组中表现明显,低剂量组无显著干预效果(>0.05)。

图11 竹荪水提物对线虫脂质代谢通路关键基因相对表达量的影响Fig. 11 Effect of water extract from D. indusiate on the relative expression levels of key genes involved in the lipid metabolism pathway of C. elegans

3 讨 论

本研究采用热水浸提法制备竹荪水提物,对其主要成分、多糖中单糖组成及分子质量进行分析,然后以DPPH自由基、羟自由基和ABTS阳离子自由基清除能力为指标,评价了竹荪水提物的抗氧化活性,随后以线虫为模型,测定了不同剂量竹荪水提物对线虫氧化应激和热应激耐受能力的影响,采用油红O染色法测定线虫体内脂肪沉积情况并分析了甘油三酯浓度,评价其对线虫体内脂质水平的影响,最后通过测定脂质代谢相关通路关键基因的相对表达水平,初步探讨了竹荪水提物在改善线虫机体脂质代谢过程中的分子机制。

ROS作为机体基础代谢的常见产物,当其长期出现不正常积累时,过多的ROS会氧化蛋白质、脂类和核酸等细胞成分,使机体出现活动能力下降等多种病理状况。大量研究发现,线虫寿命与机体的抗氧化能力具有较大的关联性,活性物质可能通过发挥抗氧化功效达到延长线虫寿命的作用。因此结合体外抗氧化结果分析,竹荪水提物对修复线虫氧化应激损伤有明显的效果,究其原因可能与竹荪水提物的抗氧化活性有关。

油红O染色结果及甘油三酯浓度变化均表明竹荪水提物具有明显的降脂效果,以此为出发点,采用荧光定量PCR法初步分析其中的分子机制,结果发现竹荪水提物对线虫体内5 条降脂通路的关键基因均有调控作用(图12),从而进一步验证了竹荪水提物的降脂功效。5-羟色胺(又名血清素)是调节机体能量消耗和外周组织中脂质代谢基因mRNA表达的神经递质,主要通过肠-脑轴影响中枢神经系统,控制机体的食欲,达到减肥降脂的目的。该通路下的mod-1受体能够通过影响脂肪酸β-氧化关键酶的限速基因调节机体的脂质代谢平衡。线虫的基因是单不饱和脂肪酸合成通路mdt-15/sbp-1的重要组成,主要通过协调其他脂肪酸代谢基因的表达维持脂肪酸稳态;其下游基因是哺乳动物调控脂质合成基因的同源基因,二者与维持机体的营养平衡密切相关,基因受基因的直接调节,研究发现,二者中任一基因表达量降低,机体的脂质沉积都会显著减少。哺乳动物的过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferatorsactivated receptors,PPARs)系列基因是脂肪代谢的关键调节因子,能够通过调控脂肪消耗、能量获取及储存,从而维持脂质代谢平衡,而作为的高度同源基因,在调控脂肪酸平衡上具有重要作用。/6/7是编码-9脂肪酸去饱和酶的特异性基因,是促使棕榈酸向棕榈油酸转化的基因,而/则促使硬脂酸向油酸转化,三者共同维持机体饱和脂肪酸/单不饱和脂肪酸的比例平衡,也直接影响甘油三酯的合成。

图12 竹荪水提物调节线虫脂质代谢的作用机制Fig. 12 Mechanism of regulating lipid metabolism of C. elegans by water extract from D. indusiate

综合来看,竹荪水提物对FAT家族3 个基因的调控包括多条途径,和基因的上调可能与和的作用有关,其中,与其上游基因之间存在负反馈调控;而基因的下调则与和胰岛素信号通路基因有关,其中基因又与基因存在负反馈调控,这一结果与Du Xiaocui和Chumphoochai等的研究类似,其潜在原因可能是,3 个基因在功能上有所重叠且受到、、等多通路多基因的共同影响,即当其中的一个基因显著下调时,其他基因发生上调导致基因功能的代偿现象,从而维持机体脂肪酸比例的平衡;Xu Xiaoying等研究发现除基因作用的复杂关系外,还有另外一种可能,即基因在调控脂质积累的过程中可能更多的是扮演一种介导的角色,即介导活性物质发挥脂质代谢调节的作用。此外,基因的表达被抑制,这与Peng Huimin和吉鑫等的研究结果一致,可能是其他通路(如核激素受体通路)调节脂质积累发生的负反馈机制,目的是防止能量的进一步消耗;另一方面有研究发现敲除基因可降低表达水平,因此也可能是基因下调的结果。胰岛素信号通路和TGF信号通路是两条平行的通路,可以平行调控线虫的脂代谢,本研究结果还发现竹荪水提物能够提高的表达,影响胰岛素基因的表达,抑制下游的核转位,从而减少脂肪积累;而在TGF信号通路中,和虽然都出现了下调,但只在高剂量组具有差异显著性(<0.05),说明可能是竹荪水提物在该通路上发挥作用的主要因子。结合之前的结果来看,尽管竹荪水提物减少线虫体内的脂质积累作用具有剂量-效应关系,但对某些基因(如和)表达的影响并不明显,这可能与竹荪水提物调控脂质代谢的复杂分子机制有关,其具体的作用方式和精准的作用靶点后续还需要利用RNA干扰技术,对几条通路上的个别或者部分基因进行敲除,使该基因沉默,检测这些基因在脂质累积的具体作用,从而更全面地研究和分析竹荪水提物改善脂质代谢的功效机制。

综上,竹荪水提物对提高线虫抗氧化和热应激能力有较好的效果,还能通过脂肪酸β氧化、脂肪酸合成与分解、胰岛素信号等通路调控脂质代谢相关基因的表达水平,有效减少线虫体内的脂质沉积和甘油三酯浓度,发挥降脂功效。

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医药脂质纳米材料技术
中年发福或与脂质周转有关
“修复大神”维生素C
“竹君”食疗菜
金属/基质增强飞行时间二次离子质谱用于单细胞脂质分析
一碗竹荪汤
每期一道养生菜:竹荪排骨汤