粪便代谢组学揭示蜂胶乙醇提取物对2型糖尿病小鼠的改善作用

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2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)发病机制非常复杂,其多个阶段最终导致功能性β细胞所分泌的胰岛素不足以满足人体需要,而对人类健康产生严重且不可逆转的伤害。因此,有必要寻找一种安全、有效的替代剂,例如饮食成分作为辅助治疗,来更好地预防糖尿病发生及缓解其病程发展。大量研究表明,蜂胶在治疗T2DM方面表现出积极的作用。但是,迄今为止,鲜有报道基于超高效液相色谱-四级杆串联飞行时间质谱技术(UHPLC-Q-TOF-MS)对蜂胶乙醇提物(ethanol extract of propolis,EEP)治疗T2DM的粪便代谢组学分析。本研究旨在通过代谢组学方法筛选T2DM潜在的生物标志物,并根据生物标志物的变化解释EEP可能的抗糖尿病机制。方法:通过高效液相色谱-飞行时间质谱联用技术(HPLC-DAD-Q-TOF-MS)对EEP中主要化学成分进行分析鉴定。将30只高脂饮食(high-fat diet,HFD)联合链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)诱导的T2DM小鼠分为三组:T2DM组、蜂胶乙醇提物低剂量组(EEP-L,0.1 g/kg·w)、蜂胶乙醇提物高剂量组(EEP-H,0.4 g/kg·w),另选10只健康小鼠为正常组(Con)。干预4周后,观察各组小鼠血糖、胰岛素、血脂、炎症因子及肝功能生化指标的变化,并利用代谢组学手段,采用UHPLC-Q-TOF-MS,结合多元统计分析,对各组小鼠粪便样本进行代谢轮廓分析,筛选T2DM相关潜在生物标记物,并探究EEP治疗T2DM小鼠可能的作用机制。结果表明:(1)通过HPLC-DAD/Q-TOF-MS检测发现EEP中主要化学成分为:咖啡酸苯乙酯(29.48 mg/g)、木犀草素(4.03 mg/g)。(2)EEP干预后,与T2DM组相比,EEP-L组能减缓T2DM小鼠体重下降,降低T2DM小鼠FBG、TC、ALT及ALP水平(P<0.05),升高了T2DM小鼠HDL-C水平(P<0.05)。并显著降低了T2DM小鼠FINS、HOMA-IR、TG及IL-6水平(P<0.01)。此外,EEP-H组显著降低T2DM小鼠血清ALT的水平(P<0.05),而对LDL无显著影响(P>0.05)。并显著降低T2DM小鼠血清中的FBG、FINS、HOMA-IR、TC、TG、ASL及ALPS水平,升高了HDL-C水平(P<0.01)。肝脏H&E病理学显示,EEP明显恢复了T2DM所致的肝损伤。(3)代谢组学数据显示,粪便样本中共鉴定出27种潜在生物标记物,其中正离子模式16种,负离子模式11种。这些生物标记物主要影响聚酮类化合物代谢、固醇脂类代谢、鞘脂代谢、脂肪酰基代谢、苯酚脂质代谢、甘油脂类代谢和核黄素代谢等通路。EEP可有效调节T2DM引起的甘油磷脂、鞘脂、核黄素和固醇脂质代谢途径中的功能障碍。结论:EEP具有降低T2DM小鼠血糖、增强胰岛素敏感性、纠正血脂代谢紊乱、抗炎、缓解T2DM病程发展引起的肝脏损伤的作用,并且EEP可调控T2DM引起的甘油磷脂,鞘脂,核黄素和固醇脂质代谢途径中的功能障碍。总之,我们的研究结果揭示了EEP在T2DM的治疗中具有积极作用,并为进一步研究和在T2DM的临床治疗中提供了潜在的候选标记。
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