槲皮素(quercetin)是一种常见的多酚类物质,广泛分布于植物、水果、茶叶和红酒之中,具有抗氧化、抗过敏、消炎、预防心血管疾病、保护DNA、抑制肿瘤细胞生长等多种生物学作用。关于槲皮素的研究也越来越受到关注,本研究在本实验室前期的研究工作基础上,利用基于核磁共振的代谢组学和液相色谱-质谱联用技术等方法研究了灌胃槲皮素对大鼠门静脉、肝静脉和尿液代谢组的影响,分析了其代谢调节作用;并对槲皮素灌胃后门静脉血浆中槲皮素一些代谢产物进行了鉴定。主要完成了下面几个方面工作:1.探讨了灌胃槲皮素对大鼠肠道功能及门静脉血浆代谢组的影响。60只健康雄性Wistar大鼠随机分为两组,每组30只,分别一次性灌胃40 mg/kg槲皮素(槲皮素组)和溶剂(2%DMSO对照组),灌胃前、灌胃后0.5、1.0、2.0、4.0和8.0 h采集门静脉血液并制备血浆,运用NMR测定1H核磁共振谱,对数据进行积分,采用PCA和PLS-DA分析法对采集的数据进行分析。同时灌胃后测定门静脉血浆DAO活性、十二指肠和空肠组织抗氧化力。结果表明槲皮素灌胃后大鼠肠道抗氧化力有升高趋势,其中十二指肠抗氧化力高于空肠,门静脉血浆DAO活性没有显著影响,大鼠门静脉血浆代谢组在得分图中呈聚类型分布,且有先分离后回归的变化轨迹。灌胃后,门静脉血浆中β-羟丁酸、乳酸、谷氨酸、丙氨酸、琥珀酸、HDL、酮体水平有所上升;葡萄糖含量降低,柠檬酸、酪氨酸、LDL水平略有下降。上述结果表明在槲皮素作用下,肠道碳水化合物代谢发生变化,糖酵解速度加快;三羧酸循环中间产物的相关变化可能是由槲皮素对线粒体代谢中某些环节的作用所造成;槲皮素可降低门静脉血浆中LDL水平、提高HDL水平,有可能与其预防心血管疾病的作用有关。2.探讨了灌胃槲皮素对大鼠肝脏功能及肝静脉血浆代谢组的影响。50只健康雄性Wistar大鼠随机分为两组,每组25只,分别一次性灌胃40 mg/kg槲皮素(槲皮素组)和溶剂(2%DMSO对照组),灌胃前、灌胃后0.5、1.0、2.0和4.0 h采集肝静脉血液并制备血浆,运用NMR测定1H核磁共振谱,对数据进行积分,采用PCA和PLS-DA分析法对采集的数据进行分析。同时测定肝静脉血浆中AST和ALT活性和肝脏组织抗氧化力。结果表明,槲皮素灌胃后肝静脉血浆中AST、ALT无显著升高,肝脏组织抗氧化力有所增强;各时间点的大鼠肝静脉血浆代谢组在得分图中呈聚类型分布,且有先分离后回归的变化轨迹;血糖水平和脂蛋白(a)浓度降低,而乳酸、丙氨酸、苏氨酸、β-羟丁酸、丙酮和磷脂酰胆碱浓度升高。说明在槲皮素作用下,肝脏代谢组模式出现了显著变化,并随着时间延长逐渐恢复,主要变化为肝脏糖酵解过程加强,肝脏脂肪酸β氧化过程产生的乙酰CoA不能完全进入三羧酸循环氧化产能,从而转向生成酮体;槲皮素对心血管疾病预防作用可能与其促进细胞膜更新有关;槲皮素对动脉粥样硬化的防治作用可能与降低脂蛋白(a)浓度有关。3.探讨了灌胃槲皮素对大鼠尿液代谢组的影响。12只健康雄性Wistar大鼠随机分成两组,每组6只,收集12h尿液后分别一次性灌胃40 mg/kg槲皮素(槲皮素组)和溶剂(2% DMSO对照组),灌胃后分别收集0~12 h、12~24 h、24~36 h和36~48 h时间段的尿液,运用NMR测定1H核磁共振谱,对数据进行积分,采用PCA和PLS-DA分析法对采集的数据进行分析。结果表明,灌胃槲皮素后各时间点的大鼠尿液代谢组在得分图中呈聚类型分布,且有先分离后回归的变化轨迹,说明在槲皮素作用下,大鼠尿液代谢组模式出现了显著变化,并随着时间延长逐渐恢复;灌胃后尿液几种三羧酸循环中间产物(柠檬酸、2-酮戊二酸)和肌酐在尿液中含量降低;乳酸、β-羟丁酸、丙氨酸和谷氨酸浓度升高;芳香族区域马尿酸浓度升高,另外尚出现了几个未知峰。上述结果表明槲皮素灌胃后体内碳水化合物代谢发生变化,糖酵解过程有所加强;肾脏功能可能发生了变化。4.探讨了槲皮素灌胃后经过肠道后吸收代谢情况。10只健康雄性Wistar大鼠随机分成两组,每组5只,分别一次性灌胃40 mg/kg槲皮素(槲皮素组)和溶剂(2%DMSO对照组),灌胃后1h采集门静脉血液并制备血浆,血浆经酸化后用丙酮提取,采用选择性离子检测方法测定槲皮素及其相关代谢产物。仪器为Waters的Quattro micro液相色谱-质谱联用四级杆质谱检测器,色谱柱为C18聚苯烯色谱柱;流动相为乙腈﹕1%乙酸水溶液流动相(40:60),流速0.3ml/min,梯度洗脱;质谱条件为负离子模式,毛细管电压2.81 kv,碰撞电压30 v,离子源温度100℃。结果表明,槲皮素灌胃后门静脉血浆中出现了槲皮素、甲基化槲皮素、槲皮素硫酸酯、槲皮素-3-葡萄糖醛酸、槲皮素葡萄糖醛酸化硫酸酯,说明槲皮素在肠道吸收过程中主要发生硫酸化、葡萄糖醛酸化和甲基化反应。综上所述,槲皮素对大鼠内源性代谢的影响主要表现为糖酵解过程加强;作用于线粒体代谢中某些环节造成三羧酸循环一些中间产物浓度改变;肝脏脂肪酸β氧化过程产生的乙酰CoA不能完全进入三羧酸循环氧化产能,从而转向生成酮体;血浆中脂蛋白(a)、磷脂酰胆碱、LDL和HDL水平出现变化可能与槲皮素预防心血管疾病作用相关。本研究表明基于NMR的代谢组学技术是进行营养物质调节体内代谢作用的理想工具,具有很好的发展前景。