槲皮素降脂作用的机制研究

2024-01-09张艳媛刘嘉琦高雪芳席银秀安丽霞

现代畜牧兽医 2023年12期

张艳媛，刘嘉琦，高雪芳，席银秀，安丽霞

（晋中信息学院，山西晋中 030800 ）

鸡蛋胆固醇含量较高，约200～300 mg/枚[1]。有研究认为，摄入过量的胆固醇会引起高血脂、动脉粥样硬化及脂肪肝等疾病[2]。为解决消费者对低胆固醇鸡蛋的需求，国内外学者致力于低胆固醇蛋鸡品系的选育。有研究指出，蛋黄中胆固醇含量可能与血脂水平存在相关性[2]。门文卉[3]研究表明，鸡蛋胆固醇含量与血清低密度脂蛋白（LDL-C）含量呈显著正相关，推测血清LDL-C 可作为鸡蛋胆固醇含量的间接选择指标。陈营等[4]研究表明，降胆固醇微生态制剂可明显降低大白鼠血清中总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）及胰高血糖素（Glc）的水平，使高密度脂蛋白（HDL-C）、HDL-C/TC 显著增高；而且随着给药剂量的增大和时间的延长，制剂对上述指标的影响越明显；结果提示，该生态制剂能够促进体内胆固醇的降解，从而有利于高血脂的预防和治疗。陈爱瑛等[5]通过建立高血脂模型发现，二十碳五烯酸（EPA）可显著降低模型小鼠血清TC和LDL-C 的水平。由此可见，高脂血症与胆固醇含量之间具有明显的关联。

槲皮素是一种存在于植物中的黄酮小分子化合物，可广泛应用于食品健康和医疗等领域，在畜牧饲料添加剂领域的应用研究较少。槲皮素在抗炎、抗氧化、抗癌、提高免疫力等方面的作用已得到许多研究[6]，但有关调控家禽脂沉积、胆固醇水平等方面的研究相对较少[7]。网络药理学可通过分析高血脂疾病相关的生物通路和靶点探索槲皮素对该疾病的治疗作用。本研究利用药物-靶点-疾病的联系预测槲皮素与高血脂疾病有关的靶点，为槲皮素应用于高血脂病的临床防治提供参考，也为进一步探讨这些靶点参与调节鸡蛋胆固醇含量的生物学机制提供参考。

1 材料与方法

1.1 数据收集与联系

通过Herb 2.0 数据库（http://47.92.70.12/）进行槲皮素靶标的收集，在其搜索项目中选择成分，以“Quercetin”作为关键词进行搜索，在输出信息中收集相关的基因靶标。通过Genecards 数据库（https://www.genecards.org/）进行高血脂靶点的收集，以“hyperlipidemia”为关键词搜索高血脂相关靶点。为确定槲皮素对于治疗高血脂是否具有潜在效果，将收集到的槲皮素与高血脂的靶标取交集。

1.2 PPI蛋白互作分析

将1.1获得的交集靶标导入String平台，进行蛋白互作分析，然后将蛋白互作分析的结果文件导入Cytoscape 3.9.1，利用网络拓扑学参数（接近度、中介度、度数）筛选关键靶点，并构建PPI 互作网络。本研究将大于等于拓扑学参数的靶标确定为关键靶标。

1.3 富集分析

利用David平台将1.2得出的关键靶标进行富集分析，富集分析结果包括基因本体论和KEGG 通路富集分析结果。基因本体论注释提供了基因的生物学过程、细胞组成和分子功能分类，而KEGG则提供了基因参与代谢通路或信号转导途径等方面的信息。

2 结果与分析

2.1 槲皮素和高血脂疾病的交集靶点（见图1）

图1 槲皮素和高血脂疾病的交集靶点Fig.1 Intersection targets of the quercetin and hyperlipidemia

由图1可知，通过Herb 2.0数据库中的靶标收集，共获得槲皮素靶点161个，高血脂疾病的靶点2 133个。将槲皮素与高血脂疾病的靶点取交集后，得到101个交集靶标。

2.2 PPI蛋白互作分析结果

将101个交集靶标导入String平台构建PPI互作网络，该网络由101个节点和1 938条边组成，表明101个交际靶点之间存在1 938种相互作用关系。网络拓扑学参数接近度、中介度、度数的中位数分别为0.006 097 561、27.313 706 45 和37，通过此组数据可筛选出43 个重要靶标，将参数值从大到小排序，top 10的靶点见表1。

表1 网络拓扑参数top 10的靶点Tab.1 Targets of the top 10 of the network topology parameter

2.3 富集分析结果

对101 个交集靶标进行GO 功能分析，并按照参与该功能基因的数量与显著性（P值）进行排序，结果显示，生物学过程（BP）、细胞组成（CC）和分子功能（MF）模块分别富集到423、29 和68 条条目。以P值为倒序展示GO 富集结果中各个模块的top 5条目，见表2。

表2 GO分析各模块top 5的条目Tab.2 GO analyze of the top 5 items of each module

KEGG分析共富集到121条通路，其中，信号转导与免疫系统的条目较多，分别为18 条与14 条。P值降序排top 5的通路见图2，点越大表示该通路富集的条目越多，颜色越深表示P值越小，即越显著。

图2 KEGG分析top5的通路Fig.2 KEGG analysis of the top 5 pathways

3 讨论

已有研究表明，黄酮类药物能够降低蛋黄胆固醇含量[8]。槲皮素属黄酮类药物，具有降低肝、心、肾和主动脉血管等组织胆固醇含量的作用，提示槲皮素可能具有加速胆固醇外排转运的作用，从而减少胆固醇在组织细胞中的蓄积[9]。高血脂主要指脂肪代谢或转运异常使血清中一种或多种血脂含量高于正常范围[10]，是以血清TC、TG、LDL-C 等水平异常升高，而HDL-C 降低为特征，是引发动脉粥样硬化、冠心病等相关心血管疾病的主要危险因素之一[11]。大量研究表明，调节胆固醇等生物学过程是防治高血脂的关键。

有研究指出，日粮中添加450 mg/kg 槲皮素可显著提高脂多糖构建诱导氧化应激吉林白鹅血液总蛋白（TP）和TG的含量[12]。魏翊等[13]研究日粮中槲皮素对产蛋中后期蛋鸡蛋品质和脂代谢的影响，结果显示，日粮添加槲皮素可提高蛋鸡腹脂率；与对照组相比，日粮中添加100、300、600 mg/kg槲皮素显著降低了蛋鸡血清LDL-C、TG和游离脂肪酸（NEFA）的含量，槲皮素添加量为300 mg/kg时还极显著降低了蛋鸡血清TC含量；此外，槲皮素添加量为100、300、600 mg/kg 时蛋鸡肝脏TG 含量极显著降低。王密[14]研究发现，槲皮素可调节脂质代谢，降低腹脂率，减少脂肪沉积，降低血清TG、TC、LDL-C 等脂代谢相关指标，提高血清脂联素（ADPN）和瘦素（LEP）含量。

本试验预测获得了槲皮素存在161 个靶点，高脂血症有2 133个潜在靶点，其中101个靶点为槲皮素活性成分与高脂血症的交集靶点。构建了槲皮素和高脂血症交集靶点的PPI网络并进行KEGG富集，结果发现，交集靶点主要集中在脂质和动脉粥样硬化通路、TNF信号通路等。由此可见，槲皮素可能通过参与调控脂质和动脉粥样硬化通路信号通路调节脂质代谢，从而实现降低胆固醇和血脂的作用。有研究表明，AKT1 和PIK3R1 通过影响PI3K/AKT 信号转导通路中发挥调节能量稳态、脂肪酸合成的作用[15-16]。由此可以推测，槲皮素主要通过调控TNF等重要基因靶点和脂质和动脉粥样硬化通路、TNF信号通路等重要信号通路，从而降低了胆固醇和炎症反应，进而起到防止高血脂发生与发展的作用。