冷藏过程中原料乳脂质代谢变化的靶向脂质组学分析

为探究原料乳在4℃冷藏过程中的脂质变化,从而指导乳及乳制品的后期加工,该研究采用超高效液相色谱-三重四级杆复合线性离子阱质谱技术分别对冷藏第0、2、3、4、6天的原料乳脂质进行绝对定性定量分析。结果表明,原料乳共检出20种脂质亚类、880种脂质分子,其中甘油三脂、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰胆碱亚类含量最高;以P值<0.05,变量重要性投影(variable importance projection,VIP)>1为标准共筛选出420种显著性差异脂质代谢物,以P值<0.01,VIP>1为标准共筛选出98种极显著性差异脂质代谢物。整个冷藏过程中,极显著性差异脂质分子含量呈下降趋势,其中第3天与第4天对比组(D3 vs D4)脂质变化最为明显,冷藏3~4 d是原料乳脂质变化的关键阶段。对D3vs D4组的极显著差异脂质进行京都基因与基因组百科全书(kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)通路分析,10种脂质分子被注释到6条代谢途径中,其中磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰肌醇、磷脂酰基丝氨酸被注释到甘油磷脂代谢及神经酰胺、鞘磷脂被注释到鞘脂代谢是该阶段的主要代谢途径。研究结果为探明原料乳冷藏过程中的脂质变化、划定脂肪水解的关键期提供理论依据,进而为后期乳制品的加工提供数据参考。

非靶向脂质组学在子痫前期预测中的应用

目的采用非靶向脂质组学寻找能早期预测子痫前期的生物标志物。方法选取子痫前期高危孕妇,根据后期是否发生子痫前期分为子痫前期组(33例)和无子痫前期组(对照组,33例)。采用超高效液相色谱(UPLC)-飞行时间质谱(TOF)联用技术对所有对象的血清样本进行脂质组学检测。采用差异倍数、非参数Wilcoxon秩和检验、主成分分析(PCA)和偏最小二乘判别(PLS-DA)筛选生物标志物,并对定性的生物标志物进行代谢通路和富集分析。采用受试者工作特征(ROC)曲线评价筛选出的代谢物对子痫前期的诊断价值。结果共筛选出42种生物标志物,其中甘氨胆酸、二十二碳五烯酸和磷脂酰肌醇(PI)(16:1(9Z)/16:0)水平在子痫前期组中明显升高,胆固醇酯(CE)[22:4(7Z,10Z,13Z,16Z)]、二酰甘油(DG)[18:0/20:1(11Z)/0:0]水平明显降低。含2种以上生物标志物的代谢通路分别为鞘脂类代谢途径、甘油磷脂代谢途径和初级胆汁酸生物合成途径,主要参与α-亚麻酸和亚麻酸代谢、缩醛磷脂合成、长链饱和脂肪酸的线粒体β氧化、鞘脂代谢及胆汁酸生物合成。ROC曲线分析结果显示,CE[22:4(7Z,10Z,13Z,16Z)]、DG[18:0/20:1(11Z)/0:0]、二十二碳五烯酸、PI[16:1(9Z)/16:0]及甘氨胆酸诊断子痫前期的曲线下面积分别为0.723、0.715、0.678、0.669和0.660。结论非靶向脂质组学筛选出的生物标志物能有效区分子痫前期患者和无子痫前期孕妇。甘油磷脂代谢、初级胆汁酸代谢、α-亚麻酸和亚麻酸代谢、胆碱代谢与子痫前期发病有关。

基于广泛靶向脂质组学与近红外技术的高低油酸花生鉴评

【目的】探索一种能鉴定花生品种与评价品质的新型检测方法,筛选高油酸花生特异性脂质生物标志物。【方法】采用超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)技术,对2个油酸含量差异显著的花生品种,即高油酸品种开农1715(KN1715)和低油酸品种冀花7号(JH7H)进行农艺性状考察、近红外分析(Near infrared spectroscopy,NIRS)与广泛靶向脂质组学(Widely targeted lipidomics,WTL)研究。【结果】农艺性状测定结果表明,高油酸花生品种KN1715的主茎、第一侧枝长度比JH7H分别高11.72%和33.74%,差异显著;而单株荚果数、单株饱果率、百果重、百仁重、出仁率分别低46.23%、5.02%、5.35%、11.68%、17.17%,差异显著。品质性状检测结果表明,KN1715的油酸、硬脂酸、花生酸、蛋白质、氨基酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、精氨酸、脯氨酸含量均显著高于JH7H,亚油酸、棕榈酸、山嵛酸、二十四烷酸含量则相反;广泛靶向脂质组代谢物分析表明,高、低油酸品种间存在较大的脂质代谢物差异,共筛选到16类295种脂质分子,进而通过对差异代谢物多元统计分析,最终筛选到3类31种核心差异脂质分子。结合核心差异脂质代谢物与品质指标,通过聚类与相关性分析,得到可视化表型与脂质代谢物特征图谱。【结论】该方法基于广泛靶向脂质组学与近红外技术,可以很好地实现从表型与脂质分子层面对花生品种进行品种与品质鉴评。

基于脂质组学对5种常见禽蛋蛋黄脂质差异的研究

为研究鸭蛋、鹅蛋、鹌鹑蛋、鸽蛋及鸡蛋蛋黄所含脂质的差异,采用超高效液相色谱串联质谱对5种禽蛋黄进行脂质组学分析。结果显示,共检测到6类、26个亚类的1303种脂类。鸭与鸽的蛋黄、鸡与鹌鹑的蛋黄脂质成分相近,鹅蛋与其他蛋黄脂质成分差异最大。鸡蛋黄鞘脂含量最丰富,鹌鹑蛋黄的甘油磷脂含量最高,鸽蛋黄甘油酯含量最低,鸭蛋黄及鸽蛋黄的甘油二酯与甘油三酯含量比值最高,鸭蛋黄及鸽蛋黄中ω-3多不饱和脂肪酸含量较高。与鸡蛋黄相比,其他禽蛋有33个脂质存在极显著差异(P<0.05、VIP≥1并且FC≥10或FC≤0.1)。研究表明,不同禽蛋黄含有的脂质存在显著差异,当对比甘油酯比例及ω-3多不饱和脂肪酸含量时,鸭蛋黄和鸽蛋黄较鸡蛋黄、鹅蛋黄、鹌鹑蛋黄有优势。

基于靶向脂质组学探究开玄补肾法对寻常型银屑病的干预机制

目的:通过靶向脂质组学技术,从脂代谢角度探究开玄补肾法对寻常型银屑病的干预机制,为寻常型银屑病的诊断和治疗提供参考。方法:选取2019年9月至2020年11月中国中医科学院广安门医院皮肤科门诊收治的26例寻常型银屑病患者作为研究对象(观察组),同期在该院预防保健科招募健康志愿者26例作为对照组,入组时予对照组及观察组采取静脉血以进行血脂指标和靶向脂质组学检测。观察组予开玄补肾法治疗,连续治疗12周后,比较治疗前后患者银屑病皮损面积和严重程度指数(PASI)以评估疗效,同时再次静脉抽血检测以比较治疗前后患者血脂水平和脂质代谢情况。靶向脂质组学分析采用超高效液相色谱串联质谱法(UPLC-MS/MS),色谱条件为ACQUITY UPLC BEH C8色谱柱(2.1 mm×100 mm,1.7μm),流动相为乙腈-水(6∶4,含5 mmol·L^(-1)甲酸铵,A)和乙腈-异丙醇(1∶9,含5 mmol·L^(-1)甲酸铵,B)梯度洗脱,流速0.26 mL·min^(-1);质谱条件为电喷雾离子源(ESI),正、负离子模式,扫描范围m/z 50~1 200。建立主成分分析(PCA)和偏最小二乘法-判别分析(PLS-DA)模型筛选差异代谢物,鉴定差异代谢物并进行相关通路分析。结果:经开玄补肾法治疗12周后,26例寻常型银屑病患者中PASI评分的下降率达50%以上的有22人,总有效率84.62%。寻常型银屑病患者血清中甘油三酯含量明显高于健康人(P<0.05),经治疗后,甘油三酯水平明显降低(P<0.05)。靶向脂质组学分析共筛选出寻常型银屑病潜在生物标志物43个,其中42个上调、1个下调,涉及亚油酸代谢、不饱和脂肪酸的生物合成、甘油磷脂代谢等7条信号通路;开玄补肾法对寻常型银屑病疗效的潜在生物标志物14个,其中6个上调、8个下调,涉及鞘脂代谢、亚油酸代谢和甘油磷脂代谢等5条信号通路;在健康人和寻常型银屑病患者、寻常型银屑病患者治疗前后的对比中,得到共同差异代谢物磷脂酰胆碱(PC)38∶0和神经酰胺(Cer)42∶1、共同的信号通路是亚油酸和甘油磷脂代谢通路。结论:寻常型银屑病脂质代谢紊乱主要涉及鞘脂、甘油磷脂和亚油酸代谢通路,开玄补肾法可以对其中的亚油酸和甘油磷脂代谢通路进行调节,从而改善银屑病皮损。

非靶向脂质组学探究花生四烯酸对奶牛乳腺上皮细胞的影响

为探讨外源性花生四烯酸(arachidonic acid,AA)对奶牛乳腺上皮细胞脂质代谢的影响,本试验采用超高效液相色谱-四级杆静电轨道阱质谱(ultra high performance liquid chromatography Q-exactive orbitrap mass spectrometry,UHPLC-QE-MS)的非靶向脂质组学技术,识别和量化AA处理奶牛正常乳腺上皮细胞后改变的内源性脂质代谢产物。通过非靶向脂质组学分析,共检测到1145种脂质代谢物,涉及6个脂质类别,根据正交偏最小二乘判别分析(orthogonal-partial least squares-discriminant analysis,OPLS-DA)显示有10种脂质代谢物含量存在显著性差异。其中,AA处理组中AcylGlcADG(14:1/14:1/14:1)、GlcADG(18:2/22:2)、MAG(18:1)、PC(22:5/22:5)、PC(4:0/27:0)、PC(7:0/26:1)、PEtOH(16:0/16:1)、PEtOH(16:1/18:1)和TG(16:0/18:0/20:4)的含量显著降低;SHexCer(d35:2)含量显著升高。综上,AA显著改变了奶牛乳腺上皮细胞的脂质代谢谱,这些差异表达的脂质分子可能成为奶牛乳房炎发展过程中的相关脂类干预靶点。

基于脂质组学研究茶花鸡和科宝肉鸡胸肌脂质差异

为研究不同鸡种肌肉的营养价值,试验利用液相色谱-质谱联用技术(LC-MS)对90日龄科宝肉鸡和茶花鸡胸大肌的脂质组成进行表征。结果显示:从6个科宝肉鸡和6个茶花鸡胸大肌样品中共检测到1242种脂质分子,其中甘油磷脂(PC、PE、PS等)、甘油脂(TG、DG)和鞘脂(SM、Cer等)的种类较多,分别为729、325和138种,其他大类(脂糖脂类、肪酸类和孕烯醇酮脂类)中的脂质分子种类均在30种以内。进一步经多维统计分析和单变量统计分析,筛选到46个显著差异脂质分子,包括26个PC、11个TG、5个DG、2个AcCa、1个PE和1个PS。其中除了10个PC以外,其他脂质分子含量均表现为科宝肉鸡较高。结果表明,科宝肉鸡和茶花鸡胸大肌脂质组差异物质主要集中在PC和TG上,即甘油磷脂类和甘油脂类。

基于脂质组学的海洋颗石藻病毒甾醇去饱和酶及脂肪酸去饱和酶基因功能分析

赫氏颗石藻(Emiliania huxleyi)宿主-病毒(E.huxleyi virus,EhV)的互作过程是影响海洋碳、硫生物地球化学循环及气候变化的重要环节。在共进化过程中,Eh V通过基因水平转移从宿主基因组中“劫获”了一组鞘脂从头合成相关酶基因,重构宿主脂代谢网络以支持病毒的特殊需求。目前,对病毒这组相关酶基因的生物学功能尚不十分清楚。以颗石藻病毒Eh V-99B1基因组中的甾醇去饱和酶(EhV-SD)和脂肪酸去饱和酶(Eh V-FAD)基因为研究对象,构建酿酒酵母重组表达载体p YES2/CT-SD和p YES2/CT-FAD,转化相应的基因缺陷型酵母菌株YMR015C和YGL055W获得重组酵母细胞株,进一步采用UPLC-Q-Exactive-MS非靶向脂质组学技术,比较分析重组酵母和缺陷型酵母细胞脂质的组成和含量变化。结果显示,Eh V-SD与Eh V-FAD基因在酿酒酵母中成功表达并具有生物学活性。Eh V-SD过表达显著改变了重组酵母细胞脂质代谢,含多不饱和酰基链的磷脂酰胆碱(PC,20︰4/20︰5/20︰6)和甘油三酯(TAG,12︰3)种类的丰度显著升高;而部分多不饱和脂肪酸(FA,16︰2/16︰4)和含多不饱和酰基链的磷脂酰甘油(PG,16︰2/18︰4)丰度则显著降低。Eh V-FAD过表达显著增加了重组酵母中单不饱和脂肪酸的生物合成,特别是棕榈油酸(C16︰1)和油酸(C18︰1)显著积累,而饱和脂肪酸的含量则显著降低,表明Eh V-FAD与酵母Δ9FAD具有类似的生物学功能。海洋病毒中脂质代谢相关新基因功能的确定,有助于从代谢角度深入认识海洋病毒-宿主的互作关系,也为相关功能基因在生物技术领域的应用提供科学依据。

基于脂质组学探究代谢综合征小鼠的饮食干预

代谢综合征(MetS)的发病率正在增加,鲶鱼磷脂对降低MetS风险具有显著效果。采用拟靶向脂质组学分析了MetS小鼠结肠内容物中的脂质。通过建立代谢综合征模型将小鼠分为高脂和磷脂组进行不同的饮食干预、生化测量和脂质组学分析。在代谢方面发现6种差异代谢物,包括2种游离脂肪酸(FAs)、1种异丙醇脂类(PRs)、1种磷脂酰胆碱(GPs)和2种三酰甘油(TGs),可能是关键差异代谢物,2条代谢途径明显受到影响,分别是甘油脂代谢和甘油磷脂代谢;在机制方面,发现鲶鱼磷脂干预可以增加磷脂酰胆碱(PC)(34∶4)、亚油酸(LOA)(18∶2)和二十碳五烯酸(EPA)(20∶5),同时减少花生四烯酸的产生(5-iso PGF2VI),导致小鼠血脂、血糖、炎症因子和肾区脂肪的显著降低,有效缓解代谢综合征。

基于肠道菌群测序及非靶向脂质组学分析黄蜀葵花对炎症性肠病小鼠菌群稳态及脂质代谢的影响

本研究旨在探讨黄蜀葵花对慢性炎症性肠病(inflammatory bowel disease, IBD)模型小鼠的改善作用,并分析其对IBD模型小鼠肠道菌群结构及粪便中脂质轮廓的影响。所有动物福利和实验过程均遵循南京中医药大学动物伦理委员会的规定。采用葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导慢性IBD小鼠模型,评价小鼠体重变化、疾病活动指数、结肠组织病理损伤以及结肠中炎症因子的基因表达水平。采集各组小鼠的粪便样品,进行Illumina高通量测序,检测肠道菌群丰度;采用基于超高效液相色谱-高分辨串联质谱的非靶向脂质组学,检测粪便中脂质含量。结果显示,IBD模型小鼠体重显著降低,结肠出现明显炎症反应,主要表现为结肠组织病理损伤及炎症因子的基因表达上调。黄蜀葵花给药后可显著恢复IBD模型小鼠的体重,改善结肠组织病理损伤,降低结肠中炎症因子的基因水平。肠道菌群测序结果显示, IBD模型小鼠肠道菌群的物种多样性和丰富度降低,疣微菌门细菌丰度显著增加,拟杆菌门细菌丰度显著降低;黄蜀葵花可恢复IBD模型小鼠肠道菌群的丰富度及多样性,增加各级类群物种数量,恢复拟杆菌门细菌丰度。粪便非靶向脂质组学分析结果发现, IBD模型小鼠的鞘脂及甘油磷脂代谢通路变化最为显著。黄蜀葵花可抑制鞘脂代谢通路中神经酰胺及鞘磷脂的合成,显著抑制甘油磷脂代谢通路中醚键连接的磷脂酰胆碱及醚键连接的磷脂酰乙醇胺的合成,增加磷脂酰乙醇胺的含量。综上所述,黄蜀葵花可有效改善慢性IBD模型小鼠的疾病状况,具有调控肠道菌群稳态及脂质代谢的作用,两者之间的相关机制有待深入探讨。

基于脂质组学技术研究急性缺血性脑卒中临床诊断标志物

目的:急性缺血性脑卒中(Acute ischemic stroke, AIS)是由于血流减少导致的脑功能突然丧失。由于AIS发病机制是异质性和多因素的,我们建立全面的脂质组学方法来阐明AIS进程相关的脂质变化和复杂的脂质代谢网络。方法:选取26例AIS患者血液标本和27例健康志愿者血清作为研究对象,进行总脂抽提,通过基于LC-MS策略的非靶向脂质组学方法进行规模性、整体性的脂质组学分析。结果:对AIS患者和健康志愿者血浆进行大规模脂质定性定量分析,通过Progenesis~? QI软件分析Xevo~? G2-XS QTOF质谱系统MSE采集的子离子数据,精确定量到1054个脂质特征差异,准确定性得到368个脂质分子,多变量统计分析中差异脂质组成能将AIS患者和健康志愿者区分开来,通路富集分析图显示差异脂质主要参与甘油磷脂代谢的紊乱。结论:AIS患者血浆脂质组成与健康志愿者存在显著差异,差异表达的脂质可能与AIS发生有关。这些发现有助于开发新的诊断标志物和AIS治疗靶点。

基于脂质组学的蛭龙活血通瘀胶囊抗动脉粥样硬化作用机制研究

目的:基于脂质组学观察蛭龙活血通瘀胶囊抗动脉粥样硬化的作用机制。方法:将34只大鼠分为空白组、模型组、给药组,通过大鼠一次性腹腔注射维生素D;联合高脂饲料建立大鼠动脉粥样硬化模型。测定各组大鼠血脂[总胆固醇(TC)、三酰甘油(TG)、低密度脂蛋白、高密度脂蛋白(HDL-C)]水平,观察各组主动脉的病理变化,采用UPLC-Orbitrap MS技术对各组血浆样本进行脂质组学研究。结果:与空白组相比,模型组TC、TG、LDL-C水平升高,差异具有统计学意义(P<0.05或P<0.01);与模型组相比,给药组TC、TG、LDL-C水平降低,差异具有统计学意义(P<0.01)。组织病理学显示,给药组脂质沉积减少,主动脉内膜增厚改善。鉴定出脂质亚类29种,其脂质分子959种。给药组与模型组差异脂质分子62种,主要差异代谢物为甘油磷脂、鞘脂及甘油酯类。在3组差异代谢物中,筛选出符合给药组趋势与模型组相反的差异性代谢物22种。结论:蛭龙活血通瘀胶囊可降低血脂及改善动脉粥样硬化,其主要作用通路为甘油磷脂代谢及甘油酯代谢。