槲皮素降脂作用的機(jī)制研究

張艷媛，劉嘉琦，高雪芳，席銀秀，安麗霞

（ 晉中信息學(xué)院，山西 晉中 030800 ）

雞蛋膽固醇含量較高，約200～300 mg/枚[1]。有研究認(rèn)為，攝入過量的膽固醇會(huì)引起高血脂、動(dòng)脈粥樣硬化及脂肪肝等疾病[2]。為解決消費(fèi)者對(duì)低膽固醇雞蛋的需求，國內(nèi)外學(xué)者致力于低膽固醇蛋雞品系的選育。有研究指出，蛋黃中膽固醇含量可能與血脂水平存在相關(guān)性[2]。門文卉[3]研究表明，雞蛋膽固醇含量與血清低密度脂蛋白（LDL-C）含量呈顯著正相關(guān)，推測(cè)血清LDL-C 可作為雞蛋膽固醇含量的間接選擇指標(biāo)。陳營(yíng)等[4]研究表明，降膽固醇微生態(tài)制劑可明顯降低大白鼠血清中總膽固醇（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 顯著增高；而且隨著給藥劑量的增大和時(shí)間的延長(zhǎng)，制劑對(duì)上述指標(biāo)的影響越明顯；結(jié)果提示，該生態(tài)制劑能夠促進(jìn)體內(nèi)膽固醇的降解，從而有利于高血脂的預(yù)防和治療。陳愛瑛等[5]通過建立高血脂模型發(fā)現(xiàn)，二十碳五烯酸（EPA）可顯著降低模型小鼠血清TC和LDL-C 的水平。由此可見，高脂血癥與膽固醇含量之間具有明顯的關(guān)聯(lián)。

槲皮素是一種存在于植物中的黃酮小分子化合物，可廣泛應(yīng)用于食品健康和醫(yī)療等領(lǐng)域，在畜牧飼料添加劑領(lǐng)域的應(yīng)用研究較少。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許多研究[6]，但有關(guān)調(diào)控家禽脂沉積、膽固醇水平等方面的研究相對(duì)較少[7]。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)可通過分析高血脂疾病相關(guān)的生物通路和靶點(diǎn)探索槲皮素對(duì)該疾病的治療作用。本研究利用藥物-靶點(diǎn)-疾病的聯(lián)系預(yù)測(cè)槲皮素與高血脂疾病有關(guān)的靶點(diǎn)，為槲皮素應(yīng)用于高血脂病的臨床防治提供參考，也為進(jìn)一步探討這些靶點(diǎn)參與調(diào)節(jié)雞蛋膽固醇含量的生物學(xué)機(jī)制提供參考。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)收集與聯(lián)系

通過Herb 2.0 數(shù)據(jù)庫（http://47.92.70.12/）進(jìn)行槲皮素靶標(biāo)的收集，在其搜索項(xiàng)目中選擇成分，以“Quercetin”作為關(guān)鍵詞進(jìn)行搜索，在輸出信息中收集相關(guān)的基因靶標(biāo)。通過Genecards 數(shù)據(jù)庫（https://www.genecards.org/）進(jìn)行高血脂靶點(diǎn)的收集，以“hyperlipidemia”為關(guān)鍵詞搜索高血脂相關(guān)靶點(diǎn)。為確定槲皮素對(duì)于治療高血脂是否具有潛在效果，將收集到的槲皮素與高血脂的靶標(biāo)取交集。

1.2 PPI蛋白互作分析

將1.1獲得的交集靶標(biāo)導(dǎo)入String平臺(tái)，進(jìn)行蛋白互作分析，然后將蛋白互作分析的結(jié)果文件導(dǎo)入Cytoscape 3.9.1，利用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵W(xué)參數(shù)（接近度、中介度、度數(shù)）篩選關(guān)鍵靶點(diǎn)，并構(gòu)建PPI 互作網(wǎng)絡(luò)。本研究將大于等于拓?fù)鋵W(xué)參數(shù)的靶標(biāo)確定為關(guān)鍵靶標(biāo)。

1.3 富集分析

利用David平臺(tái)將1.2得出的關(guān)鍵靶標(biāo)進(jìn)行富集分析，富集分析結(jié)果包括基因本體論和KEGG 通路富集分析結(jié)果。基因本體論注釋提供了基因的生物學(xué)過程、細(xì)胞組成和分子功能分類，而KEGG則提供了基因參與代謝通路或信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑等方面的信息。

2 結(jié)果與分析

2.1 槲皮素和高血脂疾病的交集靶點(diǎn)（見圖1）

圖1 槲皮素和高血脂疾病的交集靶點(diǎn)Fig.1 Intersection targets of the quercetin and hyperlipidemia

由圖1可知，通過Herb 2.0數(shù)據(jù)庫中的靶標(biāo)收集，共獲得槲皮素靶點(diǎn)161個(gè)，高血脂疾病的靶點(diǎn)2 133個(gè)。將槲皮素與高血脂疾病的靶點(diǎn)取交集后，得到101個(gè)交集靶標(biāo)。

2.2 PPI蛋白互作分析結(jié)果

將101個(gè)交集靶標(biāo)導(dǎo)入String平臺(tái)構(gòu)建PPI互作網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)由101個(gè)節(jié)點(diǎn)和1 938條邊組成，表明101個(gè)交際靶點(diǎn)之間存在1 938種相互作用關(guān)系。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵W(xué)參數(shù)接近度、中介度、度數(shù)的中位數(shù)分別為0.006 097 561、27.313 706 45 和37，通過此組數(shù)據(jù)可篩選出43 個(gè)重要靶標(biāo)，將參數(shù)值從大到小排序，top 10的靶點(diǎn)見表1。

表1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)top 10的靶點(diǎn)Tab.1 Targets of the top 10 of the network topology parameter

2.3 富集分析結(jié)果

對(duì)101 個(gè)交集靶標(biāo)進(jìn)行GO 功能分析，并按照參與該功能基因的數(shù)量與顯著性（P值）進(jìn)行排序，結(jié)果顯示，生物學(xué)過程（BP）、細(xì)胞組成（CC）和分子功能（MF）模塊分別富集到423、29 和68 條條目。以P值為倒序展示GO 富集結(jié)果中各個(gè)模塊的top 5條目，見表2。

表2 GO分析各模塊top 5的條目Tab.2 GO analyze of the top 5 items of each module

KEGG分析共富集到121條通路，其中，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與免疫系統(tǒng)的條目較多，分別為18 條與14 條。P值降序排top 5的通路見圖2，點(diǎn)越大表示該通路富集的條目越多，顏色越深表示P值越小，即越顯著。

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

3 討論

已有研究表明，黃酮類藥物能夠降低蛋黃膽固醇含量[8]。槲皮素屬黃酮類藥物，具有降低肝、心、腎和主動(dòng)脈血管等組織膽固醇含量的作用，提示槲皮素可能具有加速膽固醇外排轉(zhuǎn)運(yùn)的作用，從而減少膽固醇在組織細(xì)胞中的蓄積[9]。高血脂主要指脂肪代謝或轉(zhuǎn)運(yùn)異常使血清中一種或多種血脂含量高于正常范圍[10]，是以血清TC、TG、LDL-C 等水平異常升高，而HDL-C 降低為特征，是引發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化、冠心病等相關(guān)心血管疾病的主要危險(xiǎn)因素之一[11]。大量研究表明，調(diào)節(jié)膽固醇等生物學(xué)過程是防治高血脂的關(guān)鍵。

有研究指出，日糧中添加450 mg/kg 槲皮素可顯著提高脂多糖構(gòu)建誘導(dǎo)氧化應(yīng)激吉林白鵝血液總蛋白（TP）和TG的含量[12]。魏翊等[13]研究日糧中槲皮素對(duì)產(chǎn)蛋中后期蛋雞蛋品質(zhì)和脂代謝的影響，結(jié)果顯示，日糧添加槲皮素可提高蛋雞腹脂率；與對(duì)照組相比，日糧中添加100、300、600 mg/kg槲皮素顯著降低了蛋雞血清LDL-C、TG和游離脂肪酸（NEFA）的含量，槲皮素添加量為300 mg/kg時(shí)還極顯著降低了蛋雞血清TC含量；此外，槲皮素添加量為100、300、600 mg/kg 時(shí)蛋雞肝臟TG 含量極顯著降低。王密[14]研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素可調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝，降低腹脂率，減少脂肪沉積，降低血清TG、TC、LDL-C 等脂代謝相關(guān)指標(biāo)，提高血清脂聯(lián)素（ADPN）和瘦素（LEP）含量。

本試驗(yàn)預(yù)測(cè)獲得了槲皮素存在161 個(gè)靶點(diǎn)，高脂血癥有2 133個(gè)潛在靶點(diǎn)，其中101個(gè)靶點(diǎn)為槲皮素活性成分與高脂血癥的交集靶點(diǎn)。構(gòu)建了槲皮素和高脂血癥交集靶點(diǎn)的PPI網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)行KEGG富集，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，交集靶點(diǎn)主要集中在脂質(zhì)和動(dòng)脈粥樣硬化通路、TNF信號(hào)通路等。由此可見，槲皮素可能通過參與調(diào)控脂質(zhì)和動(dòng)脈粥樣硬化通路信號(hào)通路調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝，從而實(shí)現(xiàn)降低膽固醇和血脂的作用。有研究表明，AKT1 和PIK3R1 通過影響PI3K/AKT 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中發(fā)揮調(diào)節(jié)能量穩(wěn)態(tài)、脂肪酸合成的作用[15-16]。由此可以推測(cè)，槲皮素主要通過調(diào)控TNF等重要基因靶點(diǎn)和脂質(zhì)和動(dòng)脈粥樣硬化通路、TNF信號(hào)通路等重要信號(hào)通路，從而降低了膽固醇和炎癥反應(yīng)，進(jìn)而起到防止高血脂發(fā)生與發(fā)展的作用。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)預(yù)測(cè)獲得了槲皮素存在161 個(gè)靶點(diǎn)，高脂血癥有2 133個(gè)潛在靶點(diǎn)，其中101個(gè)靶點(diǎn)為槲皮素活性成分與高脂血癥的交集靶點(diǎn)。綜上所述，槲皮素通過多靶點(diǎn)、多通路的方式對(duì)血脂含量進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而發(fā)揮降低膽固醇、治療高血脂的藥理作用。