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原花青素B2对D-半乳糖模型小鼠的代谢组学研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-01-08
核心提示:随着年龄的增长,体内抗氧化防御系统机能减退,造成自由基堆积,是导致衰老的主要原因之一。
   随着年龄的增长,体内抗氧化防御系统机能减退,造成自由基堆积,是导致衰老的主要原因之一。过多的自由基可攻击核酸、蛋白质及酶类等生物大分子,造成DNA变异及酶活性下降。原花青素是一种由儿茶素或表儿茶素单体聚合而成的化合物,在植物界分布广泛,且常见于日常食品中。其中原花青素B2在各类食物原花青素中分布最广,且抗氧化活性强,但目前的研究主要以原花青素提取物作为研究对象,鲜有单一成分原花青素对抗衰老功能评价的报道,且其机理并不明确。
 
  代谢组学是一种快速对生物体内所有内源性代谢产物进行定性、定量分析,并寻找代谢物与生理变化相对关系的研究方式,其通过鉴别潜在生物标志物来评价机体反映的细微生理应激,为探索整个机体功能提供重要信息。目前尚鲜有从代谢组学角度探究原花青素B2抗衰老的机理研究。因此,来自上海应用技术大学香料香精技术与工程学院的肖瀛、吴其国和尹志婷等人采用D-半乳糖诱导的衰老小鼠为模型,考察其学习记忆力,评价原花青素B2的抗衰老作用,基于液相色谱-四极杆-飞行时间质谱(LC-Q-TOF-MS)代谢组学技术,解析原花青素B2改善衰老的可能机制。
 
  1.对小鼠学习等能力的影响
 
  1.1
 
  对旷场行为学实验的影响
 
  与对照组(A)比较,模型组(B)小鼠的总路程和进入中心区域时间、次数、路程显着减少(P<0.05),表明D-半乳糖已经引起小鼠的运动能力和探索能力下降,降低了小鼠的活动量。与模型组相比,原花青素B2组(C)小鼠中心区域时间延长、次数与路程显着增加,表明原花青素B2可以改善衰老小鼠的运动能力和学习记忆能力。
 
  1.2
 
  对Y型迷宫行为学实验的影响
 
  与模型组(B)相比,原花青素B2能显着提高小鼠进入食物臂的次数并延长在食物臂停留的时间,降低衰老小鼠的错误次数,并且与对照组(A)处于同水平。这表明原花青素B2能抵御D-半乳糖导致的小鼠学习记忆能力的损伤。
 
  1.3
 
  对Morris水迷宫实验的影响
 
  与对照组相比,模型组穿越平台的次数和路程显着下降;相对于模型组,原花青素B2组在次数和路程上显着增加,且与对照组小鼠在穿越平台的次数、逃生平台所在象限的停留时间和路程无显着差异(P>0.05),这表明原花青素B2能够增强衰老小鼠探索空间及空间定位的能力,提高其记忆力,延缓衰老。
 
  2.对抗氧化指标的影响
 
  与对照组相比,模型组肝、脑、肾3 个组织中的T-AOC、SOD活力和GSH-Px活力显着降低(P<0.05)(肝组织GSH-Px活力除外)。与模型组相比,原花青素B2组小鼠组织中的T-AOC、SOD活力、GSH-Px活力显着升高。表明原花青素B2可以提高衰老小鼠肝、脑、肾组织的抗氧化能力,清除体内过多的自由基。
 
  模型组小鼠组织中MDA含量与对照组相比显着增加(P<0.05),表明衰老小鼠肝、脑、肾组织中有大量脂质过氧化产物积累。与模型组相比,原花青素B2组小鼠MDA含量显着低于模型组,原花青素B2能显着抑制衰老小鼠肝、脑、肾等组织中MDA的产生,表明原花青素B2能够抑制衰老小鼠体内脂质过氧化的发生,干预氧化损伤的产生。
 
  3.血浆代谢组学研究
 
  3.1
 
  血浆样本PLS-DA及模型验证
 
  采用偏最小二乘法判别分析(PLS-DA),以模型的拟合度(R2Y)和预测度(Q2)结合排序验证图共同提示对照组与模型组比较有显着差异,且没有过度拟合(R2Y=0.997,Q2=0.626)。模型组与原花青素B2组显着区分,存在显着差异(R2Y=0.992,Q2=0.808),表明原花青素B2对D-半乳糖致衰老小鼠代谢轮廓有着显着的影响。
 
  3.2
 
  差异代谢物的筛选等研究结果
 
  与对照组相比,模型组小鼠血浆中泛酸、肉碱、肌酸、柠檬酸、α-酮戊二酸含量降低,而溶血磷脂酰乙醇胺(0∶0/16∶0)、癸酸、马尿酸含量上升。相比于模型组,原花青素B2组小鼠血浆中存在12 种潜在生物标志物,其中磷脂酰胆碱((O-18∶1(1E)/0∶0)、(P-18∶1(9Z)/0∶0)、(20∶5(5Z,8Z,11Z,14Z,17Z)/0∶0)、(O-12∶0/O-1∶0))、油酸、亚油酸、肉碱、牛黄胆酸、泛酸含量显着升高,β-羟基丁酸、马尿酸、丙酮酸这3 种物质含量显着降低。
 
  结 论
 
  原花青素B2能改善衰老小鼠的学习行为能力,在肝、脑、肾组织中,原花青素B2提高了T-AOC、SOD和GSH-Px活力,而显着降低了MDA的含量(P<0.05)。小鼠血浆代谢组学数据显示泛酸、丙酮酸、亚油酸、α-酮戊二酸、马尿酸等17 种标志性代谢产物含量发生变化,其抗衰老机制可能涉及糖代谢、脂类代谢等多条代谢通路。
 
 
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