2023年國自然資助200萬元+、自然界來源、應(yīng)用廣泛……兼具多種優(yōu)點的“實用”研究對象是？
類黃酮化合物是一類存在于自然界的化合物，分子中有一個酮式羥基，第一位上的氧原子具有堿性，由兩個芳香環(huán)A和B，通過中央三碳鏈相互連接而成。
可參考研究方向：植物生長、植物色澤、植物繁殖、植物細胞發(fā)育、生物/非生物脅迫、生物互作研究……
380+套標準曲線，廣泛精準檢測；
22種大類化合物，覆蓋面廣；
檢出限、定量限均在ng/mL之間；
豐富的分析內(nèi)容；
基于“三黍云平臺”數(shù)據(jù)分析。
代謝綜合征（MetS）被認為是一種進展性慢性病理疾病，其特征包括腹部肥胖、血脂異常和高血糖，這明顯增加了心血管不良事件和結(jié)直腸癌癌癥的風(fēng)險。最近的流行病學(xué)證據(jù)表明，MetS的全球發(fā)病率顯著上升。代謝綜合征（MetS）的發(fā)展受到遺傳和環(huán)境因素的共同影響，導(dǎo)致能量攝入和消耗之間的不平衡。研究表明，腸道微生物群可以調(diào)節(jié)脂肪組織的產(chǎn)熱過程。因此，針對腸道細菌促進適應(yīng)性產(chǎn)熱已被提出作為有效對抗代謝性疾病的新策略。而槲皮素是一種天然存在于水果和蔬菜中的黃酮類化合物，具有多種生物學(xué)功能，包括抗炎、抗氧化和抗肥胖活性。
2024年8日，武漢第四醫(yī)院在gut microbes雜志上發(fā)表了題為“Quercetin activates energy expenditure to combat metabolic syndrome through modulating gut microbiota-bile acids crosstalk in mice”的文章，本研究旨在通過16S rDNA測序、BAs靶向代謝組學(xué)和FMT技術(shù)，探索腸道微生物群和膽汁酸（BAs）之間的相互作用對槲皮素對腹部肥胖相關(guān)代謝綜合征有益作用的貢獻。
研究材料：血清、糞便
技術(shù)方法：膽汁酸靶向代謝、16S rDNA測序
技術(shù)路線：
1.槲皮素在MetS小鼠模型中減輕了代謝紊亂
作者以50mg/kg的劑量口服槲皮素6周后，用槲皮素治療的MetS小鼠的體重增加明顯低于攝入相似食物（圖1（a，b））的MetS鼠29.7%。此外，槲皮素治療后，MetS小鼠的腰圍也明顯減少了10.5%（圖1（d））。體重增加的減少部分歸因于脂肪量的減少，包括腸系膜白色脂肪組織（mWAT）、腹股溝白色脂肪組織和BAT，以及肝臟重量，與MetS組相比，MetSQ組分別減少了29.5%、28.9%、26.5%和13.2%（圖1（e-h））。此外，槲皮素處理的MetS小鼠血清中TC、TG、FFA和LDL-C水平顯著降低（圖1（i-k），S1），表明血脂減輕。隨著脂肪重量的減少，mWAT和iWAT的H&E染色結(jié)果顯示，MetSQ組的脂肪細胞明顯小于MetS組（圖1（l）和S2）。此外，油紅O染色對肝組織的分析表明，槲皮素治療MetS小鼠后，脂滴減少（圖1（m）），這也得到了肝組織中TC水平降低24.6%和TG水平降低15.0%的證實（圖1，O）。此外，經(jīng)槲皮素處理后，MetS小鼠的FBG水平下降（圖1（p））。為了進一步闡明槲皮素在肥胖相關(guān)胰島素抵抗中的作用，進行了OGTT，結(jié)果顯示槲皮素給藥后葡萄糖耐量有所改善（圖1（q，r））。綜上所述，口服槲皮素可以預(yù)防MetS小鼠的代謝紊亂。
圖1 槲皮素緩解了腹部肥胖相關(guān)代謝綜合征（MetS）小鼠模型中的代謝紊亂
2.槲皮素增強能量消耗
能量代謝與肥胖相關(guān)的代謝并發(fā)癥密切相關(guān)。結(jié)果表明，MetSQ小鼠在白天和晚上的能量消耗明顯高于MetS小鼠（圖2（a，b））。此外，發(fā)現(xiàn)MetSQ小鼠的24小時總能量消耗比MetS組小鼠高87.7%（圖2（b））。與能量消耗的增加相一致，MetSQ小鼠比MetS小鼠多消耗78.5%的氧氣，釋放117.6%的二氧化碳（圖2（c-f））。在MetS和MetSQ組之間的總體力活動中沒有觀察到顯著差異（圖2（g，h）），表明槲皮素可以促進能量代謝，從而帶來代謝益處。
圖2 槲皮素增強代謝綜合征小鼠的能量代謝
3.槲皮素促進棕色脂肪生熱和白色脂肪褐變
MetSQ小鼠在冷暴露前后都保持了顯著較高的核心溫度（圖3（a，b）），這表明槲皮素治療可能促進脂肪組織的燃燒。小鼠的紅外圖像還顯示，與沒有槲皮素治療的小鼠相比，槲皮素治療的MetS小鼠的BAT皮膚溫度明顯更高（圖3（c，d）），表明槲皮素激活了BAT產(chǎn)熱。此外，槲皮素處理后，BAT中產(chǎn)熱相關(guān)基因過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔活化因子-1α（Pgc1α）和Ucp1的mRNA表達水平分別顯著上調(diào)了63.5%和235.2%（圖3（e，f））。槲皮素處理誘導(dǎo)MetS小鼠BAT中UCP1蛋白表達增加了91.1%，如ELISA和免疫組織化學(xué)染色結(jié)果所示（圖3（g，h））。此外，槲皮素處理后，mWAT和iWAT中Pgc1α和Ucp1的mRNA表達水平以及Ucp1蛋白表達水平顯著升高（圖3（i-o）），所有數(shù)據(jù)表明，槲皮素刺激BAT的產(chǎn)熱，同時誘導(dǎo)WAT的褐變。
圖3 槲皮素促進MetS小鼠BAT產(chǎn)熱和WAT褐變
4.槲皮素提高MetS小鼠非12OH BAs的產(chǎn)生
作者檢測了MetS和MetSQ組的血清BA譜。槲皮素治療導(dǎo)致MetS小鼠血清中BA總濃度增加56.4%（圖4（a））。雖然初級BA水平?jīng)]有明顯變化，但MetSQ組檢測到的次級BA濃度高出2倍多（圖4（b，c））。此外，還分析了BA結(jié)合的變化，結(jié)果表明槲皮素誘導(dǎo)的非結(jié)合BA濃度比結(jié)合BA濃度更明顯地升高（圖4（d，e））。更重要的是，與MetS小鼠相比，MetSQ小鼠中非12OH BA的濃度明顯高出4.4倍，但12α-羥基化BA（12OH BA）的濃度則沒有（圖4（f，g））。相應(yīng)地，槲皮素處理顯著提高了非12OH與12OH BA水平的比值（圖4（h））。關(guān)于特定的12OH BA，脫氧膽酸（DCA）的水平顯著增加，而其?；墙Y(jié)合形式?；敲撗跄懰幔═DCA）在槲皮素處理后表現(xiàn)出減少（圖4（i））。槲皮素給藥提高了MetS小鼠中非12OH BA的濃度，特別是UDCA、LCA和?；敲撗跄懰幔═UDCA）（圖4（j））。值得注意的是，槲皮素處理后，血清中的UDCA和LCA水平分別顯著增加了12.5倍和7.5倍（圖4（j））。非12OH BAs與脂肪細胞上的TGR5結(jié)合，從而誘導(dǎo)褐變和產(chǎn)熱的激活。因此，測定了脂肪組織中TGR5 mRNA的表達水平，結(jié)果表明，MetSQ組BAT、mWAT和iWAT中的表達水平遠高于MetS組（圖4（k）），總的來說，這些結(jié)果證明槲皮素的給藥提高了非12OH BAs的產(chǎn)生，從而刺激了MetS小鼠的能量代謝。
圖4 槲皮素提高了MetS小鼠血清中非12OH BA的水平
5.槲皮素重塑MetS小鼠腸道微生物群結(jié)構(gòu)
Con、MetS和MetSQ組之間PCoA顯示出截然不同的聚類模式（圖5（a）），表明MetSQ小鼠和MetS小鼠之間的腸道微生物群結(jié)構(gòu)存在差異。LEfS以進一步確定特定的腸道細菌差異，并觀察到MetSQ組中最富集的細菌群是乳桿菌，與MetS組相比增加了6.7倍（圖5（b），）。在科水平上，與MetS小鼠相比，MetSQ小鼠中乳桿菌科的相對豐度降低了51.7%（圖5（c））。屬水平上，槲皮素給藥顯著降低了Alloprevotella、Ruminiclostridium_9、Anaerotruncus和Butyricicoccus的相對豐度（圖5（d））。這些數(shù)據(jù)提供了槲皮素重建MetS小鼠腸道微生物群結(jié)構(gòu)的證據(jù)。
圖5 槲皮素重建MetS小鼠腸道微生物群結(jié)構(gòu)
6.FMT為MetS小鼠提供槲皮素的代謝益處
為了研究腸道微生物在槲皮素代謝益處中的作用，采用了FMT。從MetSQ小鼠移植腸道微生物群后，MetS小鼠顯示出顯著的體重減輕和腰圍減少，而不影響食物攝入（圖6（a-d））。隨著體重減輕，F(xiàn)MT后mWAT、iWAT、BAT和肝組織的重量也顯著降低（圖6（e-h））。血清中TC、TG、LDL-C和FFA濃度的顯著降低表明，F(xiàn)MT有效地將槲皮素對MetS小鼠血脂的有益作用傳遞給了MetS小鼠（圖6（i-j），）。此外，MetSQ→MetS小鼠的脂肪細胞明顯小于MetS→MetS鼠的脂肪細胞（圖6（l））。此外，MetSQ→MetS小鼠的肝臟脂肪沉積顯著減少（圖6（m-o））。FBG水平的顯著降低和OGTT的改善表明，F(xiàn)MT對肥胖相關(guān)的胰島素抵抗具有改善作用（圖6（p-r））。所有數(shù)據(jù)均表明，F(xiàn)MT為MetS小鼠帶來了槲皮素的代謝益處。
圖6 糞便微生物群移植（FMT）有效地為MetS小鼠提供了槲皮素的代謝益處
7.FMT改善了MetS小鼠的能量消耗減少
代謝分析顯示，在24小時內(nèi)，MetSQ→MetS小鼠的能量消耗比MetS→MetS老鼠顯著增加了89.3%（圖7（a，b））。與能量消耗的增加相一致，與MetS→MetS小鼠相比，MetSQ→MetS老鼠額外消耗了84.6%的氧氣，產(chǎn)生了96.7%的二氧化碳（圖7（c-f））。此外，兩組FMT受體小鼠的總體力活動賬戶沒有顯著差異（圖7（g，h））。這些結(jié)果強調(diào)，從槲皮素治療的小鼠體內(nèi)移植腸道微生物群可以改善MetS小鼠的能量代謝紊亂。
圖7 FMT促進了能源消耗
8.FMT刺激BAT產(chǎn)熱和WAT褐變
MetSQ→MetS小鼠在冷攻擊時比MetS→MetS鼠對核心溫度損失的抵抗力更強（圖8（a，b））。紅外圖像顯示的BAT皮膚溫度較高也證明了這一結(jié)論（圖8（c，d））。此外，MetSQ→MetS小鼠在BAT以及mWAT和iWAT中的Pgc1α和Ucp1 mRNA和Ucp1蛋白水平明顯增加（圖8（e–o））。因此，研究結(jié)果支持了槲皮素對BAT產(chǎn)熱和WAT褐變的刺激作用依賴于腸道微生物群的結(jié)論。
圖8 FMT增強MetS小鼠BAT的產(chǎn)熱和WAT的褐變
9.FMT后非12OH BAs水平升高
MetSQ→MetS和MetS→MetS組之間的TBA、初級BA、次級BA、非結(jié)合BA和結(jié)合BA濃度沒有顯著變化（圖9（a-e））。與12OH BA水平的輕微變化相比，MetSQ→MetS小鼠的非12OH BA含量是MetS→MetS鼠的4.8倍（圖9（f，g））。在接受槲皮素處理的MetS小鼠的FMT后，非12OH與12OH BA濃度的比值顯著升高了413.9%（圖9（h））。在12OH BA中，MetSQ→MetS組的TCA和TDCA水平降低（圖9（i））。更重要的是，MetSQ→MetS小鼠的UDCA和LCA水平明顯高于MetS→MetS鼠9.0倍和20.5倍（圖9（j））。此外，MetSQ→MetS小鼠的非12OH BA水平升高，顯著誘導(dǎo)了BAT、iWAT和mWAT中Tgr5的mRNA表達（圖9（k））。此外，發(fā)現(xiàn)MetSQ→MetS組的乳桿菌豐度是MetS→MetS組合的5.0倍（圖S18）。這些數(shù)據(jù)表明，MetSQ小鼠的FMT確實復(fù)制了槲皮素對非12OH BAs產(chǎn)生的刺激作用。
圖9 FMT增加了非12OH BA的產(chǎn)量
總體而言，槲皮素通過調(diào)節(jié)腸道微生物群的結(jié)構(gòu)和富集乳桿菌，增強了非12OH BA的產(chǎn)生，特別是UDCA和LCA，從而促進BAT產(chǎn)熱和WAT褐變，以對抗腹部肥胖相關(guān)的代謝紊亂。研究結(jié)果闡明了腸道微生物群BAs串?dāng)_在槲皮素抗代謝綜合征特性中的關(guān)鍵作用，豐富了槲皮素治療肥胖相關(guān)疾病的藥理學(xué)機制。此外，還強調(diào)了開發(fā)基于槲皮素的營養(yǎng)補充劑預(yù)防腹部肥胖相關(guān)代謝綜合征的潛力。
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排版：野凌
審核：三黍生物企宣部
