基于核磁共振代谢组学揭示黄精通过调控苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸的生物合成发挥抗疲劳作用机制

目的:运用核磁共振(1H NMR)代谢组学方法,研究黄精的抗疲劳作用及可能的作用机制。方法:30只雄性ICR小鼠随机分为对照组、黄精低、高剂量组,每组10只。低、高剂量组分别灌胃给予剂量为1.125 g/kg、2.5 g/kg的黄精水提物,对照组给予相同体积蒸馏水,灌胃1次/d,连续3周。灌胃结束后进行负重力竭游泳实验,小鼠达到疲劳状态后,测试体质量变化肝脏肝糖原含量、血清乳酸及尿素氮(BUN)水平。进一步采用1H NMR代谢组学技术寻找小鼠腓肠肌内源性代谢物的变化,并进行接收者操作特征曲线(ROC)分析,筛选ROC曲线下面积>0.7的差异代谢物输入MetaboAnalyst网站中进行通路富集分析。结果:3组小鼠体质量均增加,但差异无统计学意义(P>0.05);与对照组比较,黄精高、低剂量组小鼠力竭游泳时间提高,肝糖原含量明显增高,血乳酸含量明显下降,差异均有统计学意义(P<0.01,P<0.001);黄精高、低剂量组小鼠血清BUN水平均下降,但差异无统计学意义(P>0.05)。在小鼠腓肠肌组织提取物中共指认34种代谢物,其中21个差异代谢物在黄精干预后发生显著变化,结合ROC曲线,筛选出17个差异代谢物。通路分析发现,黄精主要通过调控苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸的生物合成途径来发挥抗疲劳作用。结论:本研究采用1H NMR代谢组学技术结合多元统计分析阐明黄精的抗疲劳作用机制,为黄精抗疲劳应用以及相关产品研发提供理论依据。

玉米/紫花苜蓿间作对土壤化学性质的影响

为了解玉米/紫花苜蓿间作对土壤肥力的影响,试验设置了3种种植模式,分别为玉米单作、紫花苜蓿单作和玉米/紫花苜蓿间作,玉米单作行距分别为30,50,70 cm(DY30、DY50和DY70);紫花苜蓿单作行距为30 cm(DZ30);玉米与紫花苜蓿间作,紫花苜蓿行距为30 cm,玉米行距分别为30,50,70 cm(JYZ30、JYZ50和JYZ70),玉米与紫花苜蓿的行距均为30 cm,分别在玉米抽穗期、灌浆期和蜡熟期测定各处理土壤中有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾7个化学指标含量,并采用平均隶属函数对土壤肥力进行综合评价。结果表明:玉米单作随着行距的增加,土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷及有效磷含量呈先减少后增加趋势,均在DY50处理时降到最低,各指标值分别介于31.98~40.31 g/kg、1.57~1.77 g/kg、108.42~143.50 mg/kg、0.67~0.84 g/kg及11.09~20.56 mg/kg之间;全钾与速效钾大致呈先增加后减少趋势,在DY50处理时含量达到最大,介于7.93~9.86 g/kg与85.00~140.33 mg/kg之间;与紫花苜蓿单作相比,间作土壤中的养分含量大致呈下降趋势,尤其土壤中的有效磷含量下降最为明显,含量介于14.50~23.03 mg/kg之间;与玉米单作相比,间作土壤中各指标含量变化不同,但均呈增加趋势;玉米/紫花苜蓿间作随着玉米行距的增加土壤全氮和速效钾含量呈先减少后增加趋势,均在JYZ50处理时降到最低,各指标值分别介于1.60~1.78 g/kg、70.00~110.00 mg/kg之间;此外,无论玉米单作还是间作,灌浆期土壤中的有机质、全氮、全磷及碱解氮含量大致低于抽穗期和蜡熟期。隶属函数分析表明相应行距的单作玉米土壤肥力小于间作(除玉米行距为70 cm外)。说明玉米与紫花苜蓿间作可提高土壤肥力。

基于^(1)H NMR代谢组学技术结合网络药理学的恒山黄芪抗疲劳药效比较及调控牛磺酸代谢的机制初探

比较评价恒山黄芪的抗疲劳药效并初步揭示其通过调控牛磺酸代谢发挥抗疲劳的分子机制。本研究首先比较评价了广灵黄芪与浑源黄芪的药效差异,其次采用^(1)H NMR代谢组学技术并结合统计学的方法对不同组小鼠腓肠肌组织代谢产物进行分析与指认,找出受黄芪调控的差异代谢物,并借助Metscape预测其上游靶标。通过整合课题组前期基于网络药理学的黄芪抗疲劳潜在靶点,采用Cytoscape软件构建黄芪潜在抗疲劳靶点-共有靶点-差异代谢物相关靶点网络图,通过度值(degree)筛选关键靶点。最后依据共有靶点反推确定关键差异代谢物,并将其输入Metaboanalyst网站中进行通路富集分析,初步阐明分子机制。结果显示,黄芪干预能够明显改善小鼠力竭游泳时间,升高肝糖原并降低尿素氮水平,且广灵黄芪与浑源黄芪药效差异较小,即同属恒山山脉所产的黄芪质量较均一。进一步小鼠腓肠肌组织提取物指纹共指认34种代谢物,统计结果表明19个差异代谢物在恒山黄芪干预后发生显著回调。结合网络药理学最终明确恒山黄芪主要通过调控GAD1干预牛磺酸及次牛磺酸代谢来发挥抗疲劳作用。本研究结合^(1)H NMR代谢组学技术与网络药理学比较评价了恒山黄芪的抗疲劳药效,并初步揭示了其调控牛磺酸代谢抗疲劳的分子机制,为恒山黄芪的资源利用以及抗疲劳相关产品研发提供理论依据。本文涉及的动物实验操作均遵循山西大学动物伦理委员会的规定并通过动物实验伦理审查(批准号:SXULL2021028)。