《食品科学》：河南中医药大学冯卫生教授等：山茶油干预的阿尔茨海默病小鼠尿液代谢组学分析

阿尔茨海默病（AD）是一种进行性发展的神经退行性疾病，起病隐匿，多发于老年前期和老年中期，临床上主要表现为认知功能障碍、行为改变和心理症状。到AD的病理学特征主要为

-淀粉样蛋白（A

）细胞外沉积形成淀粉样斑块以及淀粉样斑块诱导的下游Tau蛋白过度磷酸化导致神经纤维缠结。

山茶油是从山茶科（Theaceae）油茶（

Camellia oleifera

Abel.）树种子压榨获得，是药用价值较高的食品保健油。 山茶油中所含的油酸等不饱和脂肪酸可以减少AD小鼠脑组织中A

产生，抑制A

异常积累引起的淀粉样斑块沉积； 多酚和黄酮类化合物可以增强学习、记忆和神经认知功能，起到改善AD症状的作用。 已有研究表明，在AD患者尿液中检测出一些生物标志物如氧化损伤相关代谢物、单胺类代谢物等可能与AD早期病理变化相关。 且尿液代谢物检测作为一种简单、无创的研究手段，方便被用于AD早期疾病诊断。

河南中医药大学药学院的王瑞锋、周宁、冯卫生*等人基于超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱（UPLC-Q/TOF-MS）技术，对山茶油干预后的AD小鼠进行尿液代谢组学分析，鉴定山茶油治疗后小鼠体内代谢物变化情况，并基于差异标志物构建相关的代谢网络图，进而探讨山茶油对AD的营养保健作用和治疗潜力，以期为日常食用山茶油干预AD发展提供参考。

1 AD小鼠尿液代谢物谱图分析

将小鼠尿液样本进行UPLC-Q/TOF-MS分析后，得到在样品正、负离子模式下的基峰离子流色谱图，如图1所示，分离度良好。其中，正离子模式下检测到199 个化合物，负离子模式下检测到181 个化合物（正离子模式下33 个获得命名，负离子模式下15 个获得命名）。

2 AD小鼠尿液样本PCA

将UPLC-Q/TOF-MS获得的小鼠各组数据进行预处理和PCA，得到PCA得分图。如图2A、B所示，正常对照组、模型组小鼠尿液样本点各自聚为一类，彼此显著分离，说明小鼠在注射A

25-35肽后体内代谢轮廓显著变化；如图2C、D所示，与模型组相比，阳性药组样本点明显接近正常对照组样本点，说明AD模型建立成功。如图2E、F所示，在给予山茶油后，小鼠尿液样本点更接近正常对照组样本点区域，说明山茶油对AD小鼠体内代谢紊乱有明显的回调作用。

3 AD小鼠尿液样本潜在生物标志物鉴定

对模型组和给药组进行OPLS-DA，结果显示模型组和山茶油组样本点显著分离。得到相应的OPLS-DA得分图、置换检验结果图以及S-plot载荷图（图3），置换检验结果中横坐标表示与模型的相似度，纵坐标表示RY2和QY2（RX2=0.078，RY2=1；QX2=-0.202，QY2=0.967）。RX2越接近于1，表明模型拟合程度越高，区分能力越好。该模型RX2=0.078，说明模型区分能力较好，模型组和山茶油组之间的组间差异信息较多。QY2=0.967，QY2较接近于1，表明模型具有良好的预测能力。QX2小于0，说明模型没有出现过拟合。在S-plot载荷图中标记为红色且明显远离原点的点，代表潜在代谢物，基于设定的参数VIP＞3、

P

＜0.05，使用HMBD、MassBank和KEGG数据库，结合标志物的保留时间、质荷比、二级碎片等鉴定得到内源性生物标志物，模型组与给药组得到48 个生物标志物（正离子模式下33 个，负离子模式下15 个），如表1所示。

4 AD小鼠尿液样本潜在生物标志物聚类分析

对筛选得出的生物标志物进行相对定量和热图聚类分析，如图4所示，与模型组相比，山茶油组中多数标志物表现出一定程度上的回调，说明山茶油对AD小鼠体内代谢紊乱有一定的回调作用。聚类结果显示，正常对照组和给药组聚为一类，再次验证PCA的结果，即山茶油对AD大鼠体内代谢的紊乱具有改善作用。

5 AD小鼠尿液样本代谢通路富集分析与代谢网络构建

对表1中的所有生物标志物进行KEGG代谢通路富集分析，得到了5 条显著受干扰的代谢途径：牛磺酸和次牛磺酸代谢，三羧酸循环，精氨酸和脯氨酸代谢，半胱氨酸和蛋氨酸代谢，丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢。构建了与山茶油干预作用相关的代谢通路网络图，如图5所示。

山茶油是一种通过压榨提取的中国传统食用油，含有丰富的不饱和脂肪酸，已被证实对AD患者神经系统有良好的保护作用。本研究基于代谢组学技术，对山茶油干预后的AD小鼠尿液样本进行分析，综合结果发现山茶油主要是通过干预牛磺酸和次牛磺酸代谢，三羧酸循环，精氨酸和脯氨酸代谢，半胱氨酸和蛋氨酸代谢，丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸等代谢通路，改善AD小鼠体内代谢的紊乱状态。谷氨酸是哺乳动物神经系统中重要的兴奋性神经递质，AD患者皮层神经元外存在过量的谷氨酸会引起兴奋毒性，导致神经元死亡。牛磺酸是中枢神经系统中广泛分布的内源性氨基酸，被认为是大脑发育的重要营养因子。牛磺酸可通过激活

-氨基丁酸和甘氨酸受体，抑制A

诱导的谷氨酸水平升高所引起的兴奋性毒性。在本研究中，与正常对照组相比，牛磺酸在模型组下调，给予山茶油干预后，小鼠尿液中牛磺酸及其代谢物含量显著升高，说明山茶油可通过调节牛磺酸和次牛磺酸代谢，降低兴奋性毒性，从而缓解A

引起的神经损伤，改善AD症状。

柠檬酸是线粒体三羧酸循环中的重要中间产物。线粒体功能障碍和脑葡萄糖代谢减退被认为是引发AD的重要影响因素之一，淀粉样前体蛋白及其裂解产物的异常积累会抑制各种线粒体酶活性，破坏线粒体电子传递链功能，影响能量供应，导致神经元细胞运转异常。本实验中，与正常对照组相比，AD小鼠体内柠檬酸含量减少，提示AD小鼠体内三羧酸循环过程紊乱，体内能量代谢受到抑制。本实验中，给予山茶油后，柠檬酸含量明显增加，说明山茶油可通过调节三羧酸循环调节机体能量代谢，减轻神经元细胞损伤。

肌酸和肌酸酐是精氨酸和脯氨酸代谢通路中的重要化合物。肌酸是肌酸酐的唯一前体，肌酸转化为肌酸酐是一个不可逆的过程，在人体内，肌酸酐一般不被代谢而直接由尿液排出体外。肌酸与中枢神经系统的能量供应有关，二磷酸腺苷（ADP）通过接受磷酸肌酸的磷酸基团合成三磷酸腺苷（ATP），维持大脑在快速周转时ATP的稳态以及较低的ADP浓度，进而提高认知功能。肌酸还具有抗氧化作用，线粒体是氧化应激诱导损伤的主要部位，A

的低聚物通过激活NADPH氧化酶诱导皮质神经元产生活性氧，进而诱发神经损伤。肌酸在进入线粒体与ATP结合提供能量过程中可以清除线粒体中的自由基，减少活性氧产生，产生抗氧化作用，减轻神经损伤。本研究中，与正常对照组相比，AD小鼠尿液中肌酸含量下调，给予山茶油后，小鼠尿液中肌酸水平显著升高，说明山茶油可以通过干预精氨酸和脯氨酸代谢，影响大脑能量供应，减少线粒体中活性氧产生，减轻AD损伤。

S

-腺苷同型半胱氨酸（SAH）是半胱氨酸和蛋氨酸代谢中的重要代谢物。SAH在SAH水解酶的催化下分解为同型半胱氨酸和腺苷。研究表明，同型半胱氨酸含量升高抑制SAH水解酶活性，导致早期AD患者血浆和脑脊液中SAH含量显著升高。SAH是大多数甲基转移酶的有效抑制剂，可以通过抑制儿茶酚

O

-甲基转移酶和苯乙醇胺

N

-甲基转移酶的活性影响认知功能。另有研究表明，二十二碳六烯酸（DHA）可以预防淀粉样蛋白积累引起的氧化应激和学习能力丧失，但DHA在脑组织中不能合成，需要通过血脑屏障从血液和外周组织向脑组织转运；SAH可以通过抑制肝脏中磷脂酰乙醇胺

N

-甲基转移酶的活性，减少红细胞DHA从肝脏向外周组织和血浆转运，从而降低脑内DHA浓度，造成认知能力损伤。本研究中，与正常对照组相比，AD小鼠尿液中SAH含量上调，在给予山茶油之后，小鼠尿液中SAH含量显著降低，推测山茶油可以通过干预半胱氨酸和蛋氨酸代谢，改善AD引起的记忆认知功能损伤。

N

-乙酰基-

L

-天冬氨酸（NAA）在人体内主要集中在神经元细胞的细胞质中，是人脑中含量第二丰富的氨基酸。NAA被认为是AD早期的潜在生物标志物，NAA含量与神经元密度以及完整性密切相关。此外，脑内NAA被天冬氨酸酯酶水解产生足够高浓度的天冬氨酸和乙酸，乙酸进一步合成乙酰辅酶A，产生的乙酰辅酶A可参与脑细胞线粒体中的能量供应，满足神经元之间信息传递的需要。本实验中，与正常对照组相比，AD小鼠尿液中NAA含量下调，山茶油干预后的小鼠尿液NAA水平显著提高，提示山茶油可以调节天冬氨酸代谢，增加小鼠体内NAA含量，增强大脑中能量供应，改善AD症状。

结论

本研究以尿液代谢组学为研究手段，探讨了山茶油对AD的干预作用。基于差异代谢物的筛选及相关代谢通路的富集，发现山茶油可通过调节牛磺酸和次牛磺酸代谢，三羧酸循环，精氨酸和脯氨酸代谢，半胱氨酸和蛋氨酸代谢，丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸等代谢通路，促进能量代谢、减轻氧化损伤。本研究为日常食用山茶油防治AD提供了数据支撑。

本文 《山茶油干预的阿尔茨海默病小鼠尿液代谢组学分析》来源于《食品科学》2024年45卷第8期114-121页，作者：王瑞锋，周宁，陈龙，刘通，郭彭莉，张冰贤，张振凯，曾梦楠，熊维政，郑晓珂，冯卫生。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20230531-289。点击下方 阅读原文 即可查看文章相关信息。

实习编辑：王雨婷 ；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。

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