【文章题目】：柑橘辛弗林通过调节氨基酸代谢改善HFD诱导小鼠的能量稳态

【发表期刊】：Nutrients

【影响因子】：IF=5.9

【发表日期】：2024.01

一、研究背景

高脂血症、肥胖症、动脉粥样硬化、非酒精性脂肪性肝病等慢性代谢性疾病的患病率不断上升，严重影响了人们的健康和生活水平。这些疾病往往与能量消耗和吸收不平衡有关。现有多种治疗策略，如饮食控制、运动、行为矫正、手术和药物治疗等。此外，具有抗脂肪生成功能特性的天然植物化学化合物已被视为潜在的干预候选物。以往的研究表明，辛弗林（PSY）在抑制肥胖和调节血压方面特别有效，但其对能量紊乱个体肝脏和血清代谢物的影响尚待研究。

二、研究思路

三、研究结果

1. PSY降低HFD诱导小鼠的体重和脂肪含量

已知过多的能量摄入会导致脂肪含量的增加，那么为了评估PSY对HFD喂养引起能量紊乱小鼠表型的影响，作者将小鼠随机分为三组进行实验，实验结果如图1A~D所示，PSY降低了HFD诱导的小鼠体重。此外，在图1E~H的结果中发现，与对照相比，摄入PSY显著降低小鼠体内的脂肪重量，包括肾周脂肪、皮下脂肪和附睾脂肪的重量。总的来说，虽然长期摄入HFD会导致小鼠脂肪过度堆积，但PSY干预能够显著降低小鼠体重，抑制HFD喂养引起的脂肪组织脂质堆积。

Fig.1

2. PSY降低HFD诱导小鼠的血脂水平

已知甘油三酯（TG）和胆固醇的血清浓度可以用作脂质水平的指标，基于此作者进行了相关探究。在图2A中，不同组的TG水平没有显著差异。而从图2B可以看出，与对照组相比，HFD喂养诱导TC浓度显著增加，PSY干预降低了HFD小鼠的TC浓度，但并不显著。图2C结果表明PSY灌胃不会影响HFD小鼠的HDL-C水平。在图2D中，血清LDL-C浓度变化趋势与TC浓度一致。这些结果共同表明，长期摄入HFD可增加小鼠血清TG、TC、HDL-C和LDL-C的积累，补充PSY可在一定程度上降低HFD喂养引起的血清TG、TC和LDL-C水平。

Fig.2

3. PSY抑制HFD小鼠能量异常相关症状

已知摄入HFD会促进肝脏和脂肪组织的脂质积累，从而影响肝脏和脂肪组织的形态结构。为了确定PSY对肝脏和脂肪组织形态学的影响，作者对3组实验小鼠进行解剖，并对相关组织进行病理实验。实验结果如图所示，从图3A~B中能发现，摄入HFD后，肝组织明显变大且白色脂肪组织体积增加、棕色脂肪体积减小；而经PSY干预后，肝组织恢复正常红色，白色脂肪组织体积显著降低，棕色的则显著增加。此外，图3C~E结果显示，PSY可显著抑制HFD小鼠肝脏脂肪变性、增加肝组织中的糖原含量、显著降低皮下脂肪细胞的体积。总的来说，长期摄入HFD可导致肝脏和白色脂肪组织脂肪变性，而PSY干预可改善HFD小鼠肝脏和脂肪组织的形态学特征。

Fig.3

4. PSY抑制HFD诱导的炎症反应

紧接着作者检测了不同组的炎症细胞因子mRNA表达水平。图4A、B、D显示，口服PSY可显著降低肾周脂肪组织中肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白细胞介素-1β（IL-1β）的mRNA表达水平，提高抗炎因子白细胞介素-10（IL-10）的mRNA表达水平，使其与对照组接近。而在图4C中能发现，HFD处理对肾周脂肪组织中白细胞介素-6（IL-6）的mRNA表达水平无显著影响，但PSY干预显著提高了IL-6的mRNA表达水平。综上所述，长期摄入HFD可导致白色脂肪组织发生炎症反应，而补充PSY可显著抑制HFD诱导的脂肪组织炎症。

Fig.4

5. PSY改变HFD诱导小鼠的肝脏代谢谱

接下来作者采用非靶向代谢组学方法，在小鼠肝组织中检测和鉴定了149种代谢物，并通过图5热图可视化展现了不同组肝脏样品中代谢物的分布。与正常对照组相比，HFD喂养显著改变了小鼠肝脏组织代谢物分布，而口服PSY显著恢复了HFD小鼠肝脏代谢物的分布，并接近正常对照组。此外，通过比较不同处理组之间代谢物强度的差异，作者发现了共有11种代谢物在不同组小鼠肝组织中存在显著差异，如图6A所示，包括苏氨酸、丝氨酸、肉豆蔻酸等。图6B显示，摄入HFD显著增加了肉豆蔻酸和脱氢抗坏血酸的丰度，而PSY干预显著降低了它们在小鼠肝组织中的丰度。而苏氨酸、丝氨酸等的丰度变化趋势则与肉豆蔻酸和脱氢抗坏血酸的相反。综上所述，与正常对照组相比，长期摄入HFD可导致肝脏组织小分子代谢物发生显著变化，PSY干预可逆转HFD喂养引起的肝脏代谢谱变化，这涉及肝脏组织氨基酸代谢的调节。

Fig.5（左）；Fig.6（右）

6. PSY改变HFD诱导小鼠的血清代谢谱

随后作者对小鼠血清进行了非靶向代谢组学检测，血清代谢物主成分分析结果如前一页的图6所示。在图7A、B的正离子和负离子模型数据中，三个处理组的血清代谢产物分布趋势有明显差异，PSY干预恢复了HFD喂养引起的小鼠血清代谢物的变化。图7C、D的火山图显示两个不同治疗组之间的血清代谢物有显著差异。与对照组相比，摄入HFD显著上调133种血清代谢物，下调239种血清代谢物；而经PSY干预后，共有85项血清代谢物上调，33项血清代谢物下调。此外，在图7E中的VIP值结果显示，三个不同治疗组的血清代谢物存在显著差异，VIP>1的代谢物被认为是各组之间可能存在的生物标志物。图7F显示，经KEGG功能分析富集的相应代谢途径主要包括脂质代谢、神经系统、氨基酸代谢、信号转导和消化系统。综上所述，PSY显著改变了HFD诱导的血清代谢谱，其相关功能途径主要包括脂质和氨基酸代谢、信号转导、神经和消化系统以及癌症。

Fig.7

7. 脂肪生成的抑制与代谢物的调节有关

根据图8的相关性分析结果，作者验证了脂肪生成与肝脏和血清代谢物的显著差异有关。从图中我们可以知道血脂异常相关症状包括TC、TG、HDL-C、LDL-C、体重和白色脂肪组织重量与肝脏和血清代谢物有显著相关性。

Fig.7

四、研究结论

研究发现，补充PSY能减轻HFD导致的能量异常和脂肪组织炎症，这与肝脏和血清代谢物变化，特别是氨基酸代谢密切相关。这将拓宽PSY作为功能成分的应用，并为靶向肝脏和血清代谢产物改善能量稳态提供新的策略。

五、相关国自然中标项目