基于肠道菌群和宿主代谢解读陈皮的活性物质基础

来源 :中国科学院大学(中国科学院精密测量科学与技术创新研究院) | 被引量 : 0次 | 上传用户:mytollen
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陈皮用药历史悠久,是芸香科植物橘(Citrus reticulate Blanco)及其栽培变种的干燥成熟果皮。陈皮有较高的药用价值,且有“陈久者良”、“千年人参,百年陈皮”的说法,越陈药用价值越高,有理气健脾、促消化的功效。橙皮苷是陈皮中主要存在的活性成分,具有一定的生物活性。在α-鼠李糖苷酶的作用下,橙皮苷水解掉一分子鼠李糖得到单糖苷化合物—橙皮素单葡萄糖苷(Hesperetin-7-O-glucoside,Hes-7-G)。Hes-7-G由于脱去一分子鼠李糖,使其比橙皮苷在水中的溶解度增大,同时因为葡萄糖基的存在,使得它不会像橙皮素一样直接被水解代谢。研究表明Hes-7-G主要在小肠中被吸收,显著提高其生物利用度。本论文基于宿主代谢和肠道菌群调节,采用代谢组学和微生物组学等技术整体研究不同年份陈皮以及微量活性成分Hes-7-G的活性物质基础。首先采用不同年份陈皮(1,5,10,18和25年)开展了陈皮粉末整体对小鼠肠道微生物和肝脏代谢的影响,发现不同年份陈皮中10年的陈皮对小鼠宿主代谢和肠道菌群的影响较为显著,定量检测发现了 10年陈皮中Hes-7-G含量达到最高,随着陈化年限增长Hes-7-G的含量逐渐降低,提示Hes-7-G可能是陈皮发挥药效活性的重要成分。研究了短期(7天)摄入不同剂量的Hes-7-G(1mg/kg,5mg/kg和10mg/kg)对健康小鼠宿主代谢及肠道微生物的影响。发现不同剂量的Hes-7-G对小鼠尿液代谢轮廓的影响具有剂量依赖性,其中高剂量Hes-7-G显著升高了小鼠能量代谢相关的代谢物(柠檬酸、α-酮戊二酸与延胡索酸),表明短期摄入Hes-7-G能够促进宿主能量代谢。同时Hes-7-G显著影响了与微生物相关代谢物,包括尿样中的马尿酸和氧化三甲胺,粪样中的短链脂肪酸(SCFAs)和色氨酸代谢产物,表明短期摄入Hes-7-G对肠道菌群有调节作用。进一步研究了长期(9周)摄入低剂量Hes-7-G对健康小鼠宿主代谢及肠道微生物的影响。基于NMR非靶向代谢组学分析发现Hes-7-G主要引起小鼠小肠代谢轮廓的改变,其中回肠代谢轮廓的变化最为显著,提示Hes-7-G的主要吸收部位是小肠的回肠段。采用靶向代谢组学对小鼠肝脏、肠道、粪便及血清中胆汁酸进行定量检测分析,结果表明长期饮食摄入Hes-7-G可以通过增加胆汁酸的合成和最终的排出量来达到降低胆固醇的作用。小鼠肠道菌群的丰度变化分析发现Hes-7-G显著增加了小鼠菌群多样性以及与胆汁酸代谢相关的菌群相对丰度。研究结果表明长期摄入Hes-7-G能够有效降低胆固醇、促进胆汁酸合成以及调节肠道菌群。体外和体内炎症模型研究了 Hes-7-G的抗炎作用效果。通过脂多糖(LPS)诱导RAW264.7巨噬细胞炎症模型,发现Hes-7-G可显著恢复LPS引起的巨噬细胞代谢紊乱和炎症。通过葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的结肠炎小鼠模型,发现Hes-7-G显著改善了小鼠炎症表型,包括结肠长度和病理状态及炎症因子(Tnf-α和11-22)。Hes-7-G显著改善了 DSS诱导的小鼠肠道菌群及其代谢物,如短链脂肪酸和吲哚代谢物(吲哚-3-丙酸,吲哚乙酸)等的含量变化。这些结果表明Hes-7-G在体外和体内具有很强的抗炎活性,针对慢性炎症性疾病具有潜在的预防或治疗作用。综上,本研究从源药材不同年份陈皮出发,到聚焦其微量活性成分Hes-7-G;从健康小鼠短期和长期Hes-7-G,到体内和体外炎症模型等角度,全面系统分析了陈皮及其活性成分Hes-7-G对正常小鼠肠道微生和宿主代谢的影响,探索了陈皮具有理气和促消化等生物学功能的分子基础;进一步深入探讨了 Hes-7-G的体内体外抗炎作用机制,为评价Hes-7-G的生物活性及其功能食品应用前景提供了基础数据和新思路。
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