Baiquメタボロミクスを共有し、最近、雲南農業大学食品科学部のGong Jiashun教授のチームと上海Baiquメタボロミクス技術研究センターのチームは、「プーアル茶とテブロウニンがマウスのメタボリックシンドロームを改善する」というタイトルの論文を発表しました。潜在的な微生物叢-腸-肝臓-脳の相互作用による。」
雲南農業大学食品科学技術学部のGong Jiashun元教授と上海百曲メタボロミクス技術研究センター設立チームのLiu Zhipeng主任研究員が共同責任著者であり、食品科学院のHou Yan博士と、この論文の筆頭著者は雲南農業大学のTechnologyであり、技術学院のZhang Zhifang氏と上海Baiquメタボロミクス技術研究センターの研究員Fan Yanqun氏が論文の共著者となっている。
メタボロミクスの共有 - 研究の背景
メタボリックシンドローム（MS）は、2 型糖尿病、アテローム性動脈硬化症、非アルコール性脂肪肝などの疾患のリスクを高める代謝障害であり、世界人口の約 4 分の 1 がこの影響を受けています。メタボロミクスの共有：近年、MS の発生率の増加とオミクス技術の発展に伴い、MS の発生が腸内細菌叢と密接に関連していることを示す研究が増えています。毎日の食事を調整することで腸内細菌叢を変えることができます。メタボリックシンドロームの発生を軽減します。メタボロミクスの共有 雲南省の伝統的なお茶飲料であるプーアール茶は、概日リズムと食事誘発性メタボリックシンドロームの調節に一定の効果があることが報告されています。プーアル茶の重要な成分の 1 つであるテアブロウニンは、血中の高密度リポタンパク質を増加させ、血中の総コレステロール、トリグリセリド、および低密度コレステロールを減少させることにより、肝脂肪の沈着を軽減します。
メタボロミクスの共有に加え、プーアル茶とテアブロニンは、肥満、インスリン抵抗性、メタボリックシンドロームの軽減に一定の効果があることが報告されており、例えばプーアル茶は潜在的な有益な細菌（ビフィズス菌やアッカーマン菌）を増加させ、相対的な細菌の数を減らすことができます。潜在的に有害な細菌（ヘリコバクター・ピロリ）が豊富に存在すると、MS患者の糞便微生物叢の不均衡が再形成され、テアブロニンはファーミクテス属/バクテロイデス属の比率を低下させ、バクテロイデス・アシディファシエンスの代謝性疾患の増加を促進することで疾患を緩和することができます。メタボロミクスの共有では、マウスの高脂肪食誘発肥満やメタボリックシンドロームを妨げるプーアル茶やテアブロニンに関する研究はあるものの、複数のレベルの腸内フローラ、転写物、代謝を同時に組み合わせたものではありません。メタボリックシンドロームの介入におけるプーアール茶とテアブロニンの類似点と相違点に関する研究はまだ不足しています。
本研究では、正常マウス（K）とメタボリックシンドロームマウス（MS、Mと略記）を研究対象（K、KE、KB、KY、MS、ME、MB、MY）として、16S rRNAアンプリコンシーケンシング、トランスクリプトームを組み合わせて解析を行いました。 、非標的代謝 生理学的および生化学的指標、糞便腸内細菌叢および短鎖脂肪酸、肝臓転写物、血清および脳組織代謝産物に対するテアブロウニンおよびプーアール茶介入の影響を研究するための、グループおよびターゲットメタボロミクスなどの技術プラットフォームメタボリックシンドロームの潜在的な作用機序がマウスで調査されました。
図1 研究内容の要点
メタボロミクスの共有 - 研究結果
1. プーアル茶とテアブロニンの介入により、MS マウスの体重、炎症、老化指標の変化が改善され、介入期間中、K 群と K 介入群の間でマウスが摂取した餌と水の量が変化しました。 MS 群と MS 介入群との比較 有意な変化はなかったが、K 群と K 介入群のマウスの体重と水分摂取量は MS 群と MS 介入群よりも有意に低かった。同時に、ME グループのマウスは体重が最も減りましたが、餌の摂取量は最も多く、水分の量は減りました。メタボロミクスは、K グループと比較して、MS グループは膵臓の重量が有意に低く、肝臓と脂肪組織の重量が有意に高かったこと、プーアル茶とテブロウニンの介入により MS によって引き起こされる変化をある程度緩和できることを共有しました。さらに、脂肪組織切片と脂肪滴面積を組み合わせると、体重増加の軽減と脂質代謝の改善において、プーアール茶の方がテアブロニンよりも効果的である可能性があることが判明しました。
メタボロミクスの共有、肝臓組織と空腸の病理学的切片により、プーアル茶とテアブロニンが肝臓組織と空腸の損傷と炎症を効果的に軽減できることが示されました;肝臓組織炎症指標（IL-1、IL-6、およびTNF-6）、抗酸化指数（SODおよびGSH）、酸化指数（MDA）、インスリンINSおよび血糖指数の分析結果は、MS群の炎症指数が有意に増加しており、二ギ酸グアニジンとテアブロニンが炎症因子のレベルを大幅に改善できることを示しました。異常; MS マウスでは MDA が大幅に増加し、MS マウスでは SOD と GSH が大幅に減少し、ジカルボン酸グアニジンとテアブロニン細菌もこれらの指標の異常を大幅に軽減できます; INS は MS マウスで大幅に減少し、グルコースは MS マウスで大幅に上昇しました。ジカルボン酸グアニジニウムとテアブロニンは、INS 変化を大幅に改善しましたが、グルコース変化は変化させませんでした。要約すると、テアブロウニンは、炎症因子、酸化、抗酸化能力の MS 関連指標の改善においてプーアル茶よりも効果的である可能性があります。
図 2. マウスの生理学的および生化学的、炎症および老化の指標に対するプーアル茶とテアブロニン介入の効果
2. プーアル茶とテアブロニンの介入により、MS マウスの腸内細菌叢の組成が改善され、多様性が減少し、β 多様性が増加しました。メタボロミクスの共有では、PCoA (主座標分析) グラフから、さまざまな介入によってマウスの腸内細菌叢の組成が変化したことがはっきりとわかり、食事パターンの切り替えが腸内細菌叢に及ぼす影響は非常に明白です。さらに、各グループの異なる時点での細菌叢組成の結果は、ファーミクテス/バクテロイデス、プロテオバクテリア、およびベルコバクテリアが高脂肪食後に有意に増加したことを示しました。
メタボロミクス共有、次に、実験エンドポイントの細菌叢データを分析します。K グループとその介入グループと比較して、MS グループと介入グループはファーミクテスが低く、リポ多糖類と炎症関連細菌のプロテオバクテリア、MY のバクテロイデスのレベルが高くなります。グループが最も高く、KE グループと KB グループは K グループ α 多様性よりも有意に高かったが、MS グループは MS グループと比較して有意な変化はありませんでした。PCoA および NMDS (非計量多次元尺度法) 分析から、明らかに、 MS介入群はKが多い傾向があり、プーアル茶、テアブロニン、二ギ酸グアニジンの介入によりMSマウスの腸内細菌叢を調節し、改善できることが分かる。
メタボロミクスの共有により、プーアル茶とテアブロニンの介入に関連する重要な細菌をさらに調査するために、時系列lmer分析、MetaStatsおよびWilcoxon統計結果と組み合わせると、Kグループと比較して、介入グループのうち3つがK グループには、有意に増加した細菌 (Blautia coccoides、Desulfovibrio sp UNSW3caefatS、Firmicutes 細菌 ASF500) と 3 つの有意に減少した細菌 (Blautia coccoides、Desulfovibrio sp UNSW3caefatS、Firmicutes 細菌 ASF500)、酸性細菌 Clostridiales 細菌 42_27 および Firmicutes 細菌 ASF500 が含まれていました。抗炎症剤体重増加抑制効果が大幅に増加しました。
メタボロミクス共有、PICRUSt機能解析により、プーアル茶とテアブロニンを介入させたMSマウス群では腸内細菌叢の機能レベルに有意な影響はなかったが、プーアル茶とテアブロウニンを介入させたKマウス群では、腸内細菌叢のアミノ酸や脂質の代謝機能が大きく変化しました。メタボロミクスの共有、要約すると、プーアル茶とテアブロニンは腸内細菌叢を調節してメタボリックシンドロームを緩和することによって炎症を軽減することができ、プーアル茶とテアブロニンは腸内環境に影響を与えないということです。微生物叢の調節は可変であり、食事の状況のニーズが示唆されています。メタボリックシンドロームのために微生物叢を調整する際に考慮する必要があります。
図 3. マウスの腸内細菌叢に対するプーアル茶とテアブロニン介入の効果
3. プーアル茶とテアブロニンの介入は、MS マウスの肝臓におけるリズミカル遺伝子の発現に影響を与える 合計 5,252 個の異なる遺伝子が見つかりました; 異なる遺伝子の SPIA (シグナル伝達経路影響分析) 経路濃縮分析により、この経路がリズム遺伝子に関連する遺伝子は、プーアル茶およびテアブロニン介入マウスの肝臓で有意な変化を示し、その中でNpas2、Clock、ArntlおよびCry1などのリズム遺伝子はMS群とプーアル茶およびテブラウニン介入MS群で有意に変化した。 。メタボロミクスの共有では、MS マウスにおけるプーアル茶介入と比較して、テアブロニン介入は、リズム遺伝子経路に関連するより多くの遺伝子 (Npas2、Clock、Arntl、Cry1、Per3、Per2、Bhlhe40 など) の制御に影響を及ぼします。
図 4. マウス肝臓における遺伝子発現に対するプーアル茶とテアブロニン介入の効果
4. プーアル茶とテアブロニンの介入は MS マウスの血清および脳組織の脂質代謝に影響を与える マウスの血清および脳組織に対して LC-MS/MS 非標的代謝検出を行ったところ、K グループ、MS血清および脳組織サンプルの代謝プロファイルに有意な変化が見つかり、血清および脳組織メタボローム データからそれぞれ 259 個および 149 個の示差代謝物が見つかりました。メタボロミクス共有、差次的代謝産物の MetPA (メタボロミクス経路分析) 経路分析により、プーアル茶とテアブロニンが正常なマウスの血清および脳組織のグリセロリン脂質代謝とリノール酸代謝を大幅に調節できることが示され、プーアル茶は MS グリセロリン脂質代謝とリノール酸代謝を大きく妨害できることが示されています。テアブロウニンは、MS マウスの脳組織におけるグリセロリン脂質代謝とリノール酸代謝に大きな影響を与えます。さらに、プーアル茶、テアブロウニン、メトホルミンは、MS マウスの脳組織のプリン代謝に大きな影響を与えました。
図 5. マウスの血清および脳組織代謝に対するプーアル茶とテアブロニン介入の効果
潜在的な作用機序をさらに調査するために、まず、異なる腸内細菌、異なる肝臓遺伝子、異なる血清および脳組織を用いて、rdcv-PLS（反復二重交差検証フレームワークに組み込まれた部分最小二乗判別分析）関連分析を実行しました。 |ピアソン相関係数|>0.6を基準として、19個の腸内細菌、81個の肝臓遺伝子、71個の血清、および32個の脳組織代謝物がスクリーニングされたことは、PCA（主成分分析）グラフから確認できます。グループをよりよく区別できます。
メタボロミクスを共有し、以前の腸内細菌叢の結果で見つかった 7 つの主要な細菌と交差すると、rdcv-PLS モデルが MS マウスでプーアル茶とテブロウニンで処理された 6 つの主要な細菌をスクリーニングしたことがわかります。 6 つの主要な細菌 (C. バクテリウム 42_27、F. バクテリウム ASF500、B. コッコイデス、B. ベシキュラリス、C. アクネス、D. sp. UNSW3caefatS) および肝リズム遺伝子 (npas2、nr1d1、cry2、per3、arntl など)。 ）、これらのリズミカルな遺伝子は、脂質、アミノ酸、プリンの代謝に関連する代謝物（N,N-ジメチルグリシン、デオキシグアノシン、デオキシコール酸(+)、β-グアニジノプロピオン酸、12-ヒドロキシドデカン酸など）と関連していることが重要です。相関。
図 6. rdcv-PLS モデルによって選別された主な変数
主要な細菌と遺伝子および代謝産物の指標、ならびに炎症および老化の指標との関係を研究するために、上記のスクリーニングから得られた主要な指標に対してスピアマン相関分析を実行しました。その結果、MSおよびME群では、C.アクネスは脳組織代謝物であるデカン酸と有意に負の相関があるが、Clock、Npas2、MDAおよびIL-1とは正の相関があり、C.バクテリウム42_27は脳組織代謝物と有意に正の相関があることが示された。デカン酸相関、時計と有意に負の相関。
メタボロミクス共有では、MS および MB グループにおいて、F. バクテリア ASF500 は、血清代謝物 3-デヒドロキシカルニチンおよび脳組織代謝物デカン酸、Slc16a3、MDA、IL-6、血清代謝物（2-アラキドニルグリセロールエーテルなど）と有意に負の相関を示しました。 、2-デオキシカスタステロン、コハク酸セミアルデヒド）、脳組織リゾPI（18:0/0:0）、Cry1、Cry2、Per2、Per3、Slc16a7、INSは有意に正の相関があり、B. coccoidesとSlc5a8、IL-6、TNFは有意な正の相関を示した。 -αは、血清代謝物DG (18:3(9Z,12Z,15Z)/15:0/0:0)、脳組織代謝物LysoPI (18:0/0:0)、Per3、Olfr78およびINSと有意に負の相関があった。有意な正の相関があり、C. バクテリウム 42_27 は血清代謝産物のリノエライジン酸、クロック、Npas2 および IL-1、および血清脂質 PC (P-18:1(9Z)/16:1(9Z)、2-アラキドニル グリセロール) と相関しました。エーテル、デオキシコール酸(-)、デオキシコール酸(+)は有意な正の相関を示した。
したがって、プーアル茶とテアブロニンによるMSマウスへの介入では、腸内フローラが肝リズム遺伝子、短酸輸送遺伝子、短酸受容体遺伝子の間の相互作用に影響を与えることによりメタボリックシンドロームを調節し、改善する可能性があり、短鎖脂肪酸の代謝が影響しているのではないかと推測されている。プーアル茶やテアブロニンが腸内細菌叢に影響を与える潜在的な標的になる可能性があります。
上記推測をさらに検証するために、マウスの糞便サンプルから短鎖脂肪酸を検出したところ、分析結果から、短鎖脂肪酸（酢酸、プロピオン酸）が肥満と関連し、潜在的に肥満に関与することが判明した。有害な短鎖脂肪酸（イソ酪酸とイソ吉草酸）はプーアル茶介入MSマウス群では有意に減少したが、テアブロニン介入MSマウス群では有意に減少しなかった。メタボロミクスの共有、要約すると、テアブロウニンとプーアル茶は、腸内細菌叢、短鎖脂肪酸代謝、血清および脳組織の脂質代謝、肝臓の炎症および老化因子、および概日リズム遺伝子発現を調節することにより、疾患を効果的に軽減する可能性がある。 。
図 7. 重要な変数間の相関関係と、マウスの短鎖脂肪酸に対するプーアル茶とテアブロニン介入の効果
メタボロミクスの共有 - 結論
メタボロミクスの共有 本研究では、高脂肪食誘発メタボリックシンドロームマウスを研究対象として、初めてマルチオミクス技術（16S rRNAシーケンシング、トランスクリプトーム、LC-MS/MSノンターゲットメタボローム、GC）を活用しました。 -MSはメタボロームなどをターゲットとして、メタボリックシンドロームの軽減におけるプーアル茶とテアブロニンの潜在的なメカニズムを探索し、プーアル茶とテアブロニンが「細菌-腸-肝臓-脳」軸（腸内フローラ）を通過する可能性があることを発見しました。・便中の短鎖脂肪酸代謝・血清および脳組織の脂質代謝・肝臓の炎症および老化因子、概日リズム遺伝子）によりメタボリックシンドロームを改善すると同時に、プーアール茶とテブラウニンに介入する作用があることも判明した。メタボリックシンドロームの効果と潜在的なターゲットの改善における役割 特定の違い。この研究の結果は、プーアル茶プロバイオティクス関連製品の開発に理論的基礎を提供し、プーアル茶産業の発展に科学的および技術的な理論的裏付けを提供します。