李愛平，范瑪莉，張　松，秦雪梅，杜冠華，李震宇，*

（1.山西大學(xué) 中醫(yī)藥現(xiàn)代研究中心，山西 太原　030006；2.山西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，山西 太原　030006；3.山西省分析科學(xué)研究院核磁共振檢測(cè)研究室，山西 太原　030006；4.中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院藥物研究所，北京　100050）

山西老陳醋對(duì)大鼠機(jī)體影響的代謝組學(xué)研究

李愛平1，2，范瑪莉1，2，張松3，秦雪梅1，杜冠華4，李震宇1，*

（1.山西大學(xué) 中醫(yī)藥現(xiàn)代研究中心，山西 太原030006；2.山西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，山西 太原030006；3.山西省分析科學(xué)研究院核磁共振檢測(cè)研究室，山西 太原030006；4.中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院藥物研究所，北京100050）

采用基于核磁共振氫譜（1H nuclear magnetic resonance，1H NMR）的代謝組學(xué)技術(shù)，結(jié)合代謝通路分析，對(duì)山西老陳醋對(duì)大鼠機(jī)體代謝組學(xué)的影響進(jìn)行研究。結(jié)果表明：給予山西老陳醋后，大鼠的血清和尿液內(nèi)源性代謝物發(fā)生明顯變化，其中α-葡萄糖、β-葡萄糖、乳酸、檸檬酸、蘋果酸、脂質(zhì)和馬尿酸等代謝物含量變化較大。代謝通路分析發(fā)現(xiàn)，山西老陳醋能顯著影響大鼠機(jī)體的酮體合成與降解、淀粉和蔗糖代謝以及三羧酸循環(huán)和丁酸甲酯代謝，這些影響主要與能量代謝、糖代謝、脂肪代謝等過程密切相關(guān)。本研究從代謝組學(xué)的角度分析了山西老陳醋對(duì)大鼠正常機(jī)體代謝物的影響，為其抗疲勞、降糖、降脂等保健作用提供了研究依據(jù)。

山西老陳醋；代謝組學(xué)；核磁共振氫譜；多元統(tǒng)計(jì)分析；代謝通路分析

食醋作為一種常用的食品調(diào)味品，不僅含有豐富的營養(yǎng)成分，還具有獨(dú)特的營養(yǎng)功效。現(xiàn)代研究表明，食醋的營養(yǎng)功能主要取決于其含有的各種有機(jī)酸（主要是醋酸與乳酸）、還原糖、氨基酸以及微量元素［1］。而食醋用于人類防病治病也具有悠久的歷史，自古我國就有“醋能治百病”之說，古醫(yī)書中有“醋酸溫，開胃養(yǎng)肝，強(qiáng)筋暖骨，醒酒消食，下氣辟邪，解魚蟹鱗介諸毒，陳久而味厚氣香者良”的記載，《本草綱目》中有“醋能消腫、散火氣、殺邪毒、理諸藥”的記載?，F(xiàn)代研究表明食醋有降血壓、降血脂、調(diào)節(jié)血糖、抗疲勞、減肥和促進(jìn)食欲等多種功能［2-5］。山西老陳醋有著3 000多年的歷史，以“綿、酸、香、甜、醇”的獨(dú)特風(fēng)味和營養(yǎng)價(jià)值倍受國內(nèi)外消費(fèi)者青睞，有“天下第一醋”的美譽(yù)［6］。山西老陳醋的功能性成分十分豐富，對(duì)人體有多種生理作用和生物學(xué)活性，可用于人體的保健與養(yǎng)生，如運(yùn)動(dòng)員專用醋［7］。

代謝組學(xué)是一門定量研究生物體的代謝組成以及由于內(nèi)源性因素（如生理和發(fā)育狀況）和外源性因素（如環(huán)境和外源性物質(zhì)）所引起的生物體代謝物動(dòng)態(tài)變化的學(xué)科，能實(shí)時(shí)反映生理調(diào)控過程的終點(diǎn)，所獲得的信息與生物表型或整體狀況的距離最近，是生物學(xué)現(xiàn)象的最終表現(xiàn)［8］，具有整體性、系統(tǒng)性、動(dòng)態(tài)性的特點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于營養(yǎng)學(xué)研究領(lǐng)域［9-10］，如對(duì)普洱茶［11］、葡萄酒［12］、紅茶與綠茶［13］的研究等。山西老陳醋成分復(fù)雜，對(duì)機(jī)體的代謝影響涉及多種成分、靶點(diǎn)和途徑，而常規(guī)方法難以對(duì)山西老陳醋的營養(yǎng)機(jī)制進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)。因此，采用代謝組學(xué)技術(shù)將有助于從整體上闡明山西老陳醋這一復(fù)雜化學(xué)系統(tǒng)對(duì)生物體所產(chǎn)生的整體影響。核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）技術(shù)作為代謝組學(xué)的主要研究手段之一，具有對(duì)檢測(cè)的對(duì)象無偏向性、樣品前處理簡單、對(duì)樣品進(jìn)行非破壞性檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)。因此，本研究擬采用基于核磁共振氫譜（1H NMR）的代謝組學(xué)技術(shù)結(jié)合模式識(shí)別分析方法，全面系統(tǒng)地研究山西老陳醋對(duì)機(jī)體的宏觀代謝影響。

1　材料與方法

1.1材料、動(dòng)物與試劑

食醋由山西水塔老陳醋股份有限公司提供，為水塔老陳醋八年陳釀，批號(hào)為20121220。

SPF級(jí)雄性Sprague-Dawley（SD）大鼠，體質(zhì)量180～220 g，由北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司提供，動(dòng)物許可證號(hào)：SCXK（京）2013-0001。動(dòng)物飼養(yǎng)室保持溫度（23.0±1.5）℃，相對(duì)濕度（45±15）%，自然晝夜節(jié)律光照，適應(yīng)性飼養(yǎng)大鼠1 周后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

NMR試劑重水（D2O）美國Norell公司；2，2，3，3-d（4）-3-（三甲基甲硅烷基）丙酸鈉鹽（2，2，3，3，-d（4）-3-（trimethylsilyl）propionic acid sodium salt，TSP）美國CIL公司。

1.2儀器與設(shè)備

Bruker 600-MHz Avance III NMR儀（600.13 MHz質(zhì)子頻率）德國布魯克公司；TGL-16高速臺(tái)式冷凍離心機(jī)湖南湘儀離心機(jī)儀器有限公司。

1.3方法

1.3.1山西老陳醋的NMR分析

取食醋樣品30 mL，用1 mol/L NaOH溶液調(diào)pH值至7.0后，冷凍干燥。取凍干粉65 mg，加入含0.05% TSP的 D2O溶液800 μL溶解，離心10 min，取600 μL轉(zhuǎn)移到5 mm標(biāo)準(zhǔn)核磁管中待測(cè)。樣品于600 MHz NMR儀（25 ℃）上測(cè)定，采用NOESYGPPR1d脈沖序列，掃描次數(shù)為64，譜寬12 345.7 Hz，脈沖時(shí)間14 μs，采樣時(shí)間2.654 s，延遲時(shí)間1.0 s，采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)65 536，F(xiàn)ID分辨率0.188 Hz，采樣間隔40.5 μs，內(nèi)標(biāo)為TSP。

1.3.2動(dòng)物實(shí)驗(yàn)

14 只雄性SD大鼠隨機(jī)分為空白組、給醋組，每組7 只。給醋組（Cu組）灌胃給予食醋1 mL/（kg·d），空白組（Con組）給予等量的蒸餾水，分籠飼養(yǎng)；21 d后用代謝籠收集大鼠尿液，并進(jìn)行股動(dòng)脈取血，3 500 r/min離心15 min，取上清液，移至EP管中，置于-80 ℃冰箱中貯存，備用。

1.3.3大鼠血清、尿液NMR備樣及測(cè)定條件

將大鼠血清、尿液樣品在冰水中解凍，精密吸取350 μL血清置于EP管中，加入450 μL D2O，渦旋30 s，于4 ℃、13 000 r/min離心15 min，取上清液600 μL轉(zhuǎn)移至5 mm核磁管中待測(cè)；精密吸取尿液500 μL置于EP管中，加入200 μL含0.1% TSP的磷酸鹽緩沖液（含D2O，0.1 mol/L、pH 7.4），渦旋30 s，于4 ℃、13 000 r/min離心15 min，取600 μL上清液轉(zhuǎn)移至5 mm核磁管中待測(cè)。

樣品在600 MHz NMR儀上測(cè)定，測(cè)定頻率為600.13 MHz，掃描次數(shù)為64，血清樣品采用 Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）脈沖序列，以衰減蛋白質(zhì)和脂蛋白的寬峰，具體參數(shù)為：譜寬12 019.2 Hz，脈沖時(shí)間14 μs，采樣時(shí)間2.726 3 s，弛豫時(shí)間1.0 s，采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)65 536，F(xiàn)ID分辨率0.188 Hz，采樣間隔40.5 μs；尿液樣品采用NOESYPPR1d序列壓制殘余水信號(hào)，具體參數(shù)為：譜寬12 345.7 Hz，脈沖時(shí)間14 μs，采樣時(shí)間2.654 2 s，弛豫時(shí)間1.0 s，采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)65 536，F(xiàn)ID分辨率0.188 Hz，采樣間隔40.5 μs。

1.3.41H NMR圖譜處理

NMR圖譜采用MestReNova 8.0.1軟件進(jìn)行處理。所有光譜進(jìn)行手動(dòng)相位、基線調(diào)整。血清NMR圖譜中，以肌酐的化學(xué)位移δ 3.04為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行化學(xué)位移校正，以δ 0.01對(duì)化學(xué)位移區(qū)間δ 0.80～8.50進(jìn)行分段積分，其中δ 4.67～5.20（殘余水峰）不進(jìn)行積分，并將積分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行歸一化，導(dǎo)入Excel中進(jìn)行下一步多元統(tǒng)計(jì)分析；尿液NMR圖譜以TSP的化學(xué)位移δ 0.00為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定標(biāo)，δ 0.04步長對(duì)化學(xué)位移區(qū)間δ 0.60～9.60進(jìn)行分段積分，其中δ 4.60～6.20（殘余水峰與尿素峰）不進(jìn)行積分，將數(shù)據(jù)歸一化后，導(dǎo)入Excel中進(jìn)行下一步多元統(tǒng)計(jì)分析。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

將上述處理的積分?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)入SIMCA-P 13.0軟件中進(jìn)行主成分分析（principal component analysis，PCA），再用偏最小二乘判別分析法（partial least squares discriminant analysis，PLS-DA）和正交偏最小二乘判別分析法分析（orthogonal PLS-DA，OPLS-DA）找出樣品間的差異代謝產(chǎn)物，并用SPSS 16.0軟件對(duì)差異成分進(jìn)行t-檢驗(yàn)分析。

2　結(jié)果與分析

2.1山西老陳醋化學(xué)成分分析

圖1　山西老陳醋的1H NMMRR圖譜Fig.1　Typical1H NMR spectrum of Shanxi aged vinegar

表1　山西老陳醋的H NMR數(shù)據(jù)解析Table 1 H NMR assignments of major metabolites from Shanxi aged vinegar

本研究采用山西老陳醋進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，首先采用1H NMR技術(shù)對(duì)其進(jìn)行化學(xué)成分分析，通過化學(xué)位移、耦合常數(shù)、峰型等NMR數(shù)據(jù)，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)品以及本課題組前期研究，從山西老陳醋中鑒定了21 個(gè)化合物，包括有機(jī)酸、氨基酸、糖類等成分（圖1）。NMR圖譜的積分面積可以反映物質(zhì)的相對(duì)含量，因此以TSP為內(nèi)標(biāo)，計(jì)算這些成分在食醋中的相對(duì)含量，具體含量見表1。

2.2大鼠血清與尿液化學(xué)成分NMR分析

通過化學(xué)位移、耦合常數(shù)及峰型等NMR數(shù)據(jù)分析，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)品、數(shù)據(jù)庫HMDB（http：//www.hmdb.ca/）、BMRB（http：//bmrb.wisc.edu/）和文獻(xiàn)［14-16］數(shù)據(jù)對(duì)照，從大鼠血清NMR圖譜（圖2A）中指認(rèn)出了32 種化合物，尿液NMR圖譜（圖2B）中指認(rèn)出了23 種化合物，包括氨基酸、有機(jī)酸、糖類等。具體化學(xué)位移歸屬見表2。

圖2　大鼠血清（A）與尿液（B）　的1H NMMRR圖譜Fig.2　Typical1H NMR spectra of rat serum （A） and urine （B）

表2　大鼠血清與尿液的H NMR數(shù)據(jù)解析Table 2 H NMR assignments of major metabolites from rat serum and urine

續(xù)表2

2.3大鼠血清與尿液化學(xué)成分多元統(tǒng)計(jì)分析

在無監(jiān)督的模式識(shí)別方法PCA分析中，由前兩個(gè)主成分（PC 1：34.4%、PC 2：31.9%）為坐標(biāo)軸構(gòu)建的得分散點(diǎn)圖（圖3）可以看出，空白組與給醋組的血清樣本能夠分開，說明食醋對(duì)大鼠機(jī)體的血清內(nèi)源性代謝物有影響。但是PCA分析只能反映數(shù)據(jù)的原始狀態(tài)以及實(shí)驗(yàn)樣品的自然分布和組別關(guān)系，不能忽略組內(nèi)誤差，消除與研究目的無關(guān)的隨機(jī)誤差，不利于組間差異的分析和差異代謝物的尋找。為了確定空白組與給醋組之間的差異內(nèi)源性代謝物，本研究采用有監(jiān)督的模式識(shí)別OPLS-DA分析對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步分析。

圖3　大鼠血清化學(xué)成分PCA分析Fig.3　PCA analysis of the chemical composition of rat serum

圖4　大鼠血清排列實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ万?yàn)證圖Fig.4　Validation plot by permutation test

先用外部模型驗(yàn)證方法排列實(shí)驗(yàn)來證明模型的有效性。如圖4所示，在排列實(shí)驗(yàn)中，左端任何一次隨機(jī)排列產(chǎn)生的R2、Q2均小于右端，Q2的回歸線與縱軸相交并處于零點(diǎn)以下，且兩條回歸線斜率較大，最右端的兩個(gè)點(diǎn)距離較小，說明原始模型的預(yù)測(cè)能力大于任何一次隨機(jī)排列y變量的預(yù)測(cè)能力，即證明了模型有效，可以繼續(xù)后面差異代謝物的尋找［17］。通過模型驗(yàn)證，采用有監(jiān)督的模式識(shí)別OPLS-DA方法進(jìn)行分析，如圖5A所示，空白組與給醋組的血清樣本明顯分開，組間差異變大，組內(nèi)差異減小。通過S-plot圖（圖5B）和變量重要性投影值（variable importance on projection，VIP）（大于1）相結(jié)合分析確定，給醋組大鼠血清中3-HB、乙酰乙酸、丙酮、膽堿、TMAO含量上升，而脂質(zhì)、乳酸、PC、GPC、α-葡萄糖、β-葡萄糖含量下降。采用相同的方法對(duì)大鼠尿液進(jìn)行分析，OPLS-DA得分圖見圖5C，S-plot圖（圖5D）和VIP值（大于1）相結(jié)合分析確定，給醋組大鼠尿液中檸檬酸、蘋果酸、α-酮戊二酸含量上升，而馬尿酸含量下降。對(duì)上述差異成分采用SPSS 16.0軟件進(jìn)行t-檢驗(yàn)分析，由表3可知，代謝差異物單變量分析結(jié)果趨勢(shì)與多元統(tǒng)計(jì)分析基本一致。

圖5　大鼠血清與尿液化學(xué)成分的多元統(tǒng)計(jì)分析Fig.5　Multiple statistical analysis of the chemical composition of rat serum and urine

表3　空白組、給醋組大鼠血清代謝差異物積分面積單變量分析（=7）Table 3 Comparison of integral levels of metabolites between control and SAV treatment groups= 7）

表3　空白組、給醋組大鼠血清代謝差異物積分面積單變量分析（=7）Table 3 Comparison of integral levels of metabolites between control and SAV treatment groups= 7）

注：*. 與Con組相比，差異顯著（P＜0.05）；**. 與Con組相比，差異極顯著（P＜0.01）。

序號(hào)　代謝物　δ　Con組　Cu組1　脂質(zhì)S　1.28　0.527±0.064　0.458±0.041 2　3-HBS　1.20　0.447±0.072　0.739±0.071*a3　乳酸S　1.33　5.387±0.427　5.110±0.387 4　乙酰乙酸S　2.28　0.234±0.033　0.391±0.044* 5　丙酮S　2.23　0.206±0.017　0.281±0.014** 6　膽堿S　3.20　0.410±0.017　0.444±0.017 7　PCS　3.22　0.668±0.018　0.613±0.018* 8　GPCS　3.23　1.185±0.026　1.030±0.026** 9　TMAOS　3.27　0.376±0.035　0.449±0.023 10　α-葡萄糖S　4.65　0.575±0.019　0.450±0.014** 11　β-葡萄糖S　5.23　0.670±0.026　0.526±0.016** 12　檸檬酸U　2.53　2.989±0.458　3.142±0.343 13　蘋果酸U　2.62　0.995±0.041　1.101±0.038 14　α-酮戊二酸U　2.44　2.125±0.237　2.207±0.252 15　馬尿酸U　7.83　0.194±0.058　0.142±0.035

2.4代謝途徑分析

圖6　通過MetPA得到的通路分析概要圖Fig.6　Diagram of pathway analysis with MetPA

為了研究山西老陳醋相關(guān)標(biāo)志物所涉及的代謝途徑，以及各個(gè)標(biāo)志物之間可能的相關(guān)性，本研究采用MetPA數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析。如圖6所示，大鼠血清和尿液中山西老陳醋相關(guān)的15 個(gè)代謝產(chǎn)物主要參與了18 條代謝通路。圖中橫坐標(biāo)代謝通路影響因子表征由拓?fù)浞治鲇?jì)算所得的代謝通路的重要性值，縱坐標(biāo)-lgP表示代謝通路富集分析的顯著性水平。本研究將代謝通路影響值設(shè)置為0.10［18］，當(dāng)代謝通路影響值高于這個(gè)值且P＜0.05時(shí)，即被視為潛在的靶標(biāo)代謝路徑。如表4所示，山西老陳醋對(duì)大鼠機(jī)體的影響主要與酮體的合成與降解、淀粉和蔗糖代謝、三羧酸循環(huán)（tricarboxylic acid cycle，TCA）和丁酸甲酯代謝4 條通路有關(guān)。

表4　代謝通路分析結(jié)果Table 4　Results from pathway analysis

在能量代謝三羧酸循環(huán)中，由乙酰輔酶A與草酰乙酸縮合成的檸檬酸是TCA的重要調(diào)節(jié)點(diǎn)，檸檬酸脫氫脫羧生成α-酮戊二酸，是TCA的限速步驟，α-酮戊二酸再經(jīng)過脫氫脫羧后生成蘋果酸，蘋果酸在蘋果酸脫氫酶作用下生成草酰乙酸，而草酰乙酸重復(fù)再利用，整個(gè)循環(huán)主要消耗的是乙酰輔酶A［19］。在本研究中，給醋組大鼠尿液中TCA的重要中間產(chǎn)物如檸檬酸、蘋果酸、α-酮戊二酸的含量升高，說明山西老陳醋對(duì)TCA有促進(jìn)作用，能影響機(jī)體內(nèi)的能量代謝。此外，本研究中給醋組大鼠血清中α-葡萄糖、β-葡萄糖含量減少，說明山西老陳醋通過促進(jìn)機(jī)體能量代謝還可能具有一定的降血糖作用。另外，研究報(bào)道食醋可以促進(jìn)機(jī)體能量循環(huán)，具體機(jī)制是：食醋中的大部分醋酸與草酰乙酸反應(yīng)合成檸檬酸，少部分醋酸在肝臟中與輔酶A結(jié)合生成乙酰輔酶A，檸檬酸和乙酰輔酶A都是TCA的底物，它們的增多可促進(jìn)TCA的進(jìn)行［20-21］。此外，食醋中還含有一定量的氨基酸、微量檸檬酸、蘋果酸、琥珀酸等與TCA有關(guān)的有機(jī)酸和K+、Ca2+等堿性金屬陽離子，它們均能促進(jìn)TCA的順利進(jìn)行［22］。這也說明了本研究結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道一致。

正常人體的體液呈弱堿性，人的疲勞感是因?yàn)槿梭w體液呈現(xiàn)酸性所致。當(dāng)人經(jīng)過激烈運(yùn)動(dòng)或勞動(dòng)，或食用大量的酸性食品時(shí)，就會(huì)在體內(nèi)堆積大量乳酸，乳酸是機(jī)體進(jìn)行無氧代謝的產(chǎn)物，是身體代謝的廢物，能夠使人持續(xù)疲勞、神經(jīng)疼痛、出現(xiàn)昏睡現(xiàn)象，引起一系列慢性疾病。而乳酸的清除主要是在乳酸脫氫酶的作用下，將乳酸轉(zhuǎn)變成丙酮酸，然后進(jìn)入TCA被徹底氧化分解，生成CO2和H2O［22-23］。人攝入食醋后，可促進(jìn)TCA的進(jìn)行，從而減少乳酸、丙酮酸的堆積，保持體液呈中性至微堿性，達(dá)到消除疲勞的作用［24-25］。本研究結(jié)果顯示，給醋組大鼠血清中乳酸含量降低，其原因在于山西老陳醋可促進(jìn)機(jī)體TCA，減少乳酸、丙酮酸的堆積，使體液處于中性至微堿性，從而體現(xiàn)出一定的抗疲勞作用。

脂質(zhì)代謝是機(jī)體重要的代謝之一，在脂質(zhì)代謝中，脂類物質(zhì)分解為脂肪酸和甘油，脂肪酸通過β-氧化生成乙酰輔酶A，部分乙酰輔酶A進(jìn)入TCA最終成為CO2和H2O，并在此過程中釋放能量；另一部分乙酰輔酶A在肝線粒體經(jīng)酶催化生成酮體，即乙酰乙酸、3-HB、丙酮，而酮體可以為組織提供能源。膽堿是脂質(zhì)代謝的重要產(chǎn)物之一，是卵磷脂的組成成分，可以調(diào)控細(xì)胞凋亡、促進(jìn)脂肪代謝、降低血清膽固醇水平［26］。膽堿進(jìn)一步的代謝可涉及到3 個(gè)不同的通路：一是膽堿被氧化為甜菜堿；二是膽堿通過腸道菌群轉(zhuǎn)化為甲胺類（三甲胺、TMAO和二甲胺）；三是膽堿被磷酸化生成PC與GPC。TMAO能夠保持細(xì)胞滲透壓、穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、增加膽汁體積、減少脂肪沉積［27］。本研究結(jié)果顯示，給醋組大鼠血清中脂質(zhì)、PC、GPC含量減少，而乙酰乙酸、3-HB、丙酮、膽堿、TMAO含量增加，即食醋對(duì)機(jī)體的脂質(zhì)代謝、膽堿代謝具有一定調(diào)節(jié)作用，能夠促進(jìn)脂肪的分解，表現(xiàn)出一定降血脂作用，這與文獻(xiàn)［28］報(bào)道一致。馬尿酸是腸道微生物菌群代謝食物中酚類和芳環(huán)類氨基酸的產(chǎn)物，本研究結(jié)果顯示山西老陳醋對(duì)大鼠腸道微生物菌群也具有一定的調(diào)節(jié)作用。

3　結(jié) 論

本研究采用基于NMR的代謝組學(xué)技術(shù)研究了山西老陳醋對(duì)大鼠機(jī)體內(nèi)源性代謝組的影響。結(jié)果顯示，灌胃給予山西老陳醋的大鼠血液和尿液代謝組與空白組明顯不同，影響較大的代謝物主要包括α-葡萄糖、β-葡萄糖、乳酸、檸檬酸、蘋果酸、脂質(zhì)和馬尿酸等。這些內(nèi)源性代謝物主要涉及機(jī)體的能量代謝、糖代謝、脂肪代謝等途徑，其含量變化趨勢(shì)從代謝組學(xué)角度說明了山西老陳醋具有促進(jìn)能量代謝、降血糖、降血脂和抗疲勞等功效。

代謝組學(xué)為營養(yǎng)學(xué)提供了一種系統(tǒng)全面的分析手段，從整體水平上展現(xiàn)了營養(yǎng)物質(zhì)對(duì)機(jī)體造成的細(xì)微變化，能高通量地研究物質(zhì)在體內(nèi)的代謝情況，為研究物質(zhì)在機(jī)體的各種代謝途徑提供了可能，并能尋找營養(yǎng)物質(zhì)在機(jī)體代謝的潛在生物標(biāo)志物，揭示營養(yǎng)物質(zhì)對(duì)機(jī)體影響的規(guī)律和機(jī)制。本研究通過大鼠血液、尿液內(nèi)源性代謝組的變化，全面系統(tǒng)地反映了給予山西老陳醋的大鼠體內(nèi)生物化學(xué)過程和狀態(tài)的變化，并最終推測(cè)了山西老陳醋對(duì)大鼠機(jī)體影響的作用機(jī)制。與已有研究相比，代謝組學(xué)分析不是采用單一指標(biāo)描述機(jī)體變化，而是通過多層次、整體觀的多種代謝物終端信息網(wǎng)絡(luò)變化闡明外源性食物的作用機(jī)制。此外，外源性膳食作用后的機(jī)體代謝物處于相互影響的代謝網(wǎng)絡(luò)中，具有整體性的代謝組學(xué)分析還可以同時(shí)監(jiān)測(cè)代謝物之間的相互作用。雖然1H NMR分析具有重現(xiàn)性好、備樣簡單、分析時(shí)間短、無破壞性等優(yōu)點(diǎn)，但其靈敏度較低。由于體液的化學(xué)成分非常復(fù)雜，單一的NMR分析難以檢測(cè)到體液中的所有代謝產(chǎn)物，因此后續(xù)工作應(yīng)進(jìn)一步采用液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用等其他分析手段，通過多種分析方法的集成聯(lián)用，發(fā)現(xiàn)更多的生物標(biāo)志物，從而全面分析山西老陳醋對(duì)機(jī)體的代謝影響，揭示山西老陳醋對(duì)機(jī)體的其他營養(yǎng)作用機(jī)制。

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Metabolomic Study of the Effect of Shanxi Aged Vinegar on Rats

LI Aiping1，2， FAN Mali1，2， ZHANG Song3， QIN Xuemei1， DU Guanhua4， LI Zhenyu1，*
（1. Modern Research Center for Traditional Chinese Medicine， Shanxi University， Taiyuan030006， China；2. College of Chemistry and Chemical Engineering， Shanxi University， Taiyuan030006， China； 3. Nuclear Magnetic Resonance Detecting Laboratory， Shanxi Academy of Analytical Sciences， Taiyuan030006， China； 4. Institute of Materia Medica，Chinese Academy of Medical Sciences & Peking Union Medical College， Beijing100050， China）

Using1H NMR-based metabolomic approach combined with metabolomics pathway analysis （MetPA）， the metabolic influence of Shanxi aged vinegar （SAV） on rats was carried out. The results indicated that metabolomic profiles of SAV-treated rats differed greatly from those of normal controls， with a significant change observed in α-glucose， β-glucose，lactate， citrate， malic acid， lipid， and hippurate. Four pathways including synthesis and degradation of ketone bodies and metabolism of starch， sucrose， citrate cycle and methyl butyrate were regarded as the targeted metabolic pathways according to MetPA. The results suggested that the metabolic alteration induced by Shanxi aged vinegar in rats was mainly involved in energy metabolism， glucose metabolism and lipid pathways. This study revealed the effect of Shanxi aged vinegar on metabolomic profiles of rats in a holistic way， which can lay the foundation for assessing anti-fatigue， hypoglycemic and hypolipidemic functions of Shanxi aged vinegar.

Shanxi aged vinegar； metabolomics；1H nuclear magnetic resonance； multivariate statistical analysis；metabolomics pathway analysis

TS26

A

1002-6630（2015）23-0268-07

10.7506/spkx1002-6630-201523049

2015-02-04

山西省農(nóng)業(yè)科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目（20140311023-4）；山西省高等學(xué)校創(chuàng)新人才支持計(jì)劃項(xiàng)目

李愛平（1988—），女，碩士研究生，主要從事食品及中藥代謝組學(xué)研究。E-mail：liapsxu@163.com

李震宇（1980—），男，副教授，博士，主要從事食品及中藥代謝組學(xué)研究。E-mail：lizhenyu@sxu.edu.cn