百趣代謝組學(xué)今日分享西北大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院曹煒教授團(tuán)隊(duì)在食品科學(xué)領(lǐng)域國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《Food& Function》上發(fā)表封面文章：Effects of honey-extracted polyphenols on serum antioxidant capacity and metabolic phenotype in rats。該研究在國(guó)際上首次揭示了蜂蜜提取多酚（HEP）對(duì)大鼠血清抗氧化能力和代謝表型的影響，從而為蜂蜜的生物學(xué)功能和新興健康益處提供理論依據(jù)。

代謝組學(xué)分享-研究背景

蜂蜜是一種頗受大眾喜愛(ài)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富（含有超過(guò)180種成分）的天然食品，具有抗衰老、抗氧化、抗菌消炎等多種生物學(xué)功能，而這些功能大都與其自身含有的多酚類化合物密切相關(guān)，但關(guān)于機(jī)體攝入蜂蜜提取多酚后的代謝表型研究鮮有報(bào)道。代謝組學(xué)分享，本文將大鼠隨機(jī)分為兩組，一組攝入HEP（200mg / kg體重劑量），一組為對(duì)照組，在鑒定HEP中生物活性成分和證實(shí)其具有血清抗氧化能力的基礎(chǔ)上對(duì)血清樣本進(jìn)行代謝譜研究。

代謝組學(xué)分享-研究方法

組學(xué)平臺(tái)：UHPLC-QE-MS、生化分析

分組情況：處理組、對(duì)照組（n=8）

數(shù)據(jù)分析：

SIMCA 14.1：PCA/OPLS-DA/Permutation/ s-plot

SPSS：Student’s t test / association analysis

Metaboanalyst：pathway analysis

代謝組學(xué)分享-研究結(jié)果

1. HEP中生物活性成分的表征和定量 HEP中總共鑒定出31種生物活性化合物，除了之前研究蜂蜜報(bào)道過(guò)的化合物外，還首次發(fā)現(xiàn)3-脫氫莽草酸、二氫山萘酚、18-甘草次酸和樺木酸四種化合物。18種主要的HEP多酚通過(guò)HPLC-DAD和化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)品定量獲得具體的含量信息。

2. 血清抗氧化能力分析 代謝組學(xué)分享，文中采用血清脂蛋白氧化法和ORAC法及與氧化應(yīng)激相關(guān)的生化指標(biāo)包括GSH-Px、SOD和MDA來(lái)評(píng)估抗氧化能力。與對(duì)照組大鼠相比，攝入HEP大鼠可抑制33.84％的血清脂蛋白氧化，血清氧化損傷降低14.80％，同時(shí)表現(xiàn)出GSH-Px活性和MDA含量顯著變化（P <0.05），表明攝入HEP后提高了血清中的抗氧化能力。同時(shí)也證明了HEP對(duì)脂質(zhì)自由基、過(guò)氧化氫自由基具有較強(qiáng)的清除能力。與對(duì)照組大鼠相比，HEP攝入大鼠GSH-Px、SOD和MDA的改善率分別為8.70％、3.53％和9.79％（圖1）。

圖1 血清生化分析抗氧化能力

1. 血清代謝組學(xué)分析

在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)UHPLC-QE-MS和多變量統(tǒng)計(jì)分析對(duì)攝入HEP大鼠和對(duì)照大鼠血清進(jìn)行代謝譜分析。代謝組學(xué)分享，共選擇25種差異代謝物作為潛在的生物標(biāo)志物，包括多酚、不飽和脂肪酸、氨基酸等。與對(duì)照組大鼠相比，攝入HEP的大鼠以下21種代謝物含量較高：2,4-二羥基苯甲酸、20-羥基二十碳四烯酸、高香草酸、二十二碳五烯酸、苯氧乙酸、N-苯乙酰甘氨酸、果糖6-磷酸、十七烷酸、脫落酸、膽酸、癸二酸、香草醛、異油酸、酪氨酸、長(zhǎng)葉薄荷酮、甲硫氨酸、4-O-甲基戊酸、丙酰基-L-肉堿、胞嘧啶、吲哚-3-乙酸、煙酰胺； 4種代謝物包括色氨酸、肌醇、蘇糖酸和賴氨酸含量較低。代謝途徑富集分析顯示幾種氨基酸代謝、泛醌和其他萜類化合物 - 醌類生物合成、花生四烯酸代謝、煙酸和煙酰胺代謝以及肌醇磷酸代謝，主要受HEP攝入的影響，這些代謝物和代謝途徑經(jīng)大量研究表明與氧化應(yīng)激、免疫調(diào)節(jié)、抗炎作用等相關(guān)（圖2、圖3）。

圖2 代謝組學(xué)分析鑒定生物標(biāo)志物（正負(fù)離子模式）

圖3 代謝通路分析

4.差異代謝物與血清抗氧化能力關(guān)聯(lián)分析

為了證明差異代謝物是否與血清中的抗氧化能力相關(guān)，進(jìn)行了基于Spearman算法的關(guān)聯(lián)分析，結(jié)果顯示大多數(shù)的差異代謝物與抗氧化能力指標(biāo)都有顯著的負(fù)相關(guān)或正相關(guān)（p <0.05或<0.01）。值得一提的是同一類型化合物和抗氧化指標(biāo)之間的相關(guān)性是一致的。代謝組學(xué)分享，例如，所有多酚（2,4-二羥基苯甲酸、高香草酸、苯氧乙酸、4-O-甲基戊酸）與GSH-Px呈正相關(guān)，與Cu2 +呈負(fù)相關(guān)，與ORAC呈正相關(guān)。關(guān)聯(lián)分析表明代謝產(chǎn)物的改變可能是血清抗氧化能力升高的原因。

代謝組學(xué)分享-結(jié)果與討論

本文通過(guò)代謝組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)攝入蜂蜜多酚后主要有25種代謝物發(fā)生顯著變化，涉及五個(gè)代謝通路，這些差異代謝物與血清抗氧化能力之間存在相關(guān)性，可以從代謝水平解釋蜂蜜的生物活性化合物促進(jìn)健康的潛在機(jī)制。

代謝組學(xué)分享，《Food & Function》是Royal Society of Chemistry出版社旗下的國(guó)際著名科學(xué)雜志，中科院分區(qū)為一區(qū)Top期刊。那這篇文章為什么能夠發(fā)表在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊上呢？小編以為課題方向較為新穎，前人多專注多酚的生物學(xué)功能，在代謝水平上研究較少。代謝組學(xué)可以表征生物體受到外界干擾后代謝物的組成和含量變化，從而尋找代謝物與生理病理變化的相對(duì)關(guān)系，更好地闡明響應(yīng)的潛在機(jī)制。

BIOTREE LC-MS非靶標(biāo)代謝組學(xué)檢測(cè)通過(guò)液質(zhì)聯(lián)用（LC-MS）方法檢測(cè)生物體受外界刺激前后體內(nèi)大多數(shù)小分子代謝物的動(dòng)態(tài)變化，重點(diǎn)尋找在實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組中有顯著變化的代謝物，進(jìn)而研究這些代謝物與生理病理變化的相關(guān)關(guān)系，其研究對(duì)象大都是分子量1500Da以內(nèi)的小分子物質(zhì)。