FSHW | 通過(guò)脂質(zhì)組學(xué)深入了解雞蛋和大豆衍生磷脂酰膽堿對(duì)小鼠和HepG2細(xì)胞非酒精性脂肪變性的影響

本文系Food Science and Human Wellness原創(chuàng)編譯，歡迎分享，轉(zhuǎn)載請(qǐng)授權(quán)。

Abstract

膳食磷脂酰膽堿（PC）是一類(lèi)重要的生物活性脂質(zhì)來(lái)源，具有緩解非酒精性脂肪肝病（NAFLD）的潛力。本研究利用脂質(zhì)組學(xué)方法，評(píng)估了來(lái)源于雞蛋（EPC）和大豆（SPC）的PC對(duì)小鼠及HepG2細(xì)胞非酒精性脂肪變性的調(diào)控作用。結(jié)果顯示，EPC和SPC均能通過(guò)降低三酰甘油（TG）和二酰甘油（DG）水平改善脂肪肝，其中EPC在調(diào)控肝臟脂質(zhì)譜方面表現(xiàn)更佳，可顯著降低PC、TG、鞘氨醇酰胺、磷脂酰乙醇胺和磷脂酰絲氨酸等水平。研究共篩選出117種肝臟及20種細(xì)胞的脂質(zhì)標(biāo)志物，主要涉及甘油磷脂代謝。機(jī)制分析表明，EPC的作用可能與其下調(diào)ACACA和SREBP-1c等脂質(zhì)生成相關(guān)基因表達(dá)有關(guān)，其改善非酒精性脂肪變性的效果優(yōu)于SPC。總體而言，EPC和SPC均可通過(guò)改善肝臟脂質(zhì)譜來(lái)緩解高脂飲食誘導(dǎo)的NAFLD，但EPC作用更顯著，這可能與其對(duì)甘油磷脂代謝的調(diào)節(jié)有關(guān)。

Introduction

非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）是一種以肝細(xì)胞過(guò)量脂質(zhì)堆積為特征的慢性肝臟疾病，主要由甘油三酯合成與轉(zhuǎn)化失衡引起。飲食干預(yù)被認(rèn)為是有效的防治手段，其中磷脂酰膽堿（PC）作為重要的脂質(zhì)代謝調(diào)節(jié)因子，可改善肝臟脂質(zhì)輸出，緩解膽堿缺乏引起的脂肪沉積。雞蛋蛋磷脂（EPC）與大豆卵磷脂（SPC）是主要的動(dòng)物與植物來(lái)源的膳食PC，它們的脂肪酸組成差異顯著，這可能導(dǎo)致兩者在改善脂質(zhì)代謝方面存在不同效果。已有研究表明，EPC和SPC均具備一定的降血脂和護(hù)肝作用，但其作用機(jī)制尚未闡明。隨著脂質(zhì)組學(xué)技術(shù)的發(fā)展，可以更系統(tǒng)地揭示NAFLD相關(guān)脂質(zhì)代謝紊亂和潛在生物標(biāo)志物。本研究旨在通過(guò)小鼠和HepG2細(xì)胞模型，比較EPC和SPC在調(diào)控肝臟脂質(zhì)代謝中的差異，結(jié)合脂質(zhì)組學(xué)和相關(guān)基因表達(dá)分析，探討其潛在機(jī)制，并為功能性脂質(zhì)的開(kāi)發(fā)提供理論依據(jù)。

Results

EPC和SPC對(duì)小鼠生化指標(biāo)的影響

在為期60 d的實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，高脂飲食（HFD）小鼠體質(zhì)量明顯增加（圖1A），而補(bǔ)充雞蛋蛋磷脂（EPC）或大豆卵磷脂（SPC）后，體質(zhì)量都有所下降。雖然正常飲食（ND）組小鼠的食量最高，但在高脂飲食相關(guān)的幾組之間，進(jìn)食量差別并不大（圖1B）。

在血脂指標(biāo)方面，EPC和SPC都能有效降低血清總膽固醇水平（圖1C）。值得注意的是，EPC還能顯著減少肝臟中的甘油三酯含量，而SPC在這方面作用不明顯（圖1D）。附睪脂肪質(zhì)量也有所改善：HFD組為3.60%，而EPC組和SPC組分別降至1.99%和2.49%（圖1E），顯示出脂肪堆積得到緩解，其中EPC的效果更突出。

肝臟形態(tài)學(xué)觀(guān)察進(jìn)一步支持了這些結(jié)果。HFD組小鼠的肝臟體積增大、顏色變黃且質(zhì)地堅(jiān)硬；ND組則表現(xiàn)為柔軟、表面光滑的紅褐色肝臟。相比之下，EPC和SPC處理組的肝臟顏色略深，但質(zhì)地與ND組相似（圖1F）。在HE染色切片中，HFD組肝細(xì)胞充滿(mǎn)大量脂滴，而EPC和SPC組的脂質(zhì)堆積顯著減少（圖1G）。在脂肪組織切片中，HFD組脂肪細(xì)胞明顯肥大，而EPC和SPC干預(yù)組脂肪細(xì)胞體積較小（圖1H）。

綜合來(lái)看，EPC和SPC都能改善高脂飲食引起的體質(zhì)量增加、血脂異常和肝臟脂肪沉積，但EPC在降低肝臟甘油三酯和減少脂肪堆積方面表現(xiàn)得更為突出。

圖1EPC和SPC對(duì)高脂飲食（HFD）小鼠體質(zhì)量、食物攝入量、血脂水平及肝臟脂肪沉積的影響

EPC和SPC對(duì)細(xì)胞活力及甘油三酯含量的影響

在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中，隨著油酸（OA）濃度的增加，HepG2細(xì)胞的活力逐漸下降。當(dāng)OA濃度為0.5 mmol/L時(shí)，細(xì)胞活力仍保持在90%左右，因此研究選用這一濃度建立非酒精性脂肪變性細(xì)胞模型（圖2A）。

在不同劑量下，EPC和SPC對(duì)細(xì)胞本身的毒性都較低，50 μg/mL以?xún)?nèi)的濃度可保持細(xì)胞活力在70%以上（圖2B）。建立模型后，OA處理的細(xì)胞中甘油三酯（TG）水平明顯升高，提示模型構(gòu)建成功（圖2C）。進(jìn)一步處理發(fā)現(xiàn)，隨著EPC和SPC濃度的增加，細(xì)胞內(nèi)TG含量逐漸下降，其中50 μg/mL以上的效果尤為明顯（圖2D）。

值得一提的是，在相同濃度下，EPC對(duì)TG的抑制作用優(yōu)于SPC：當(dāng)濃度為50 μg/mL時(shí)，EPC處理組細(xì)胞TG水平約為260.92 μmol/L，而SPC組則為335.6 μmol/L。由此可見(jiàn)，EPC在改善細(xì)胞脂質(zhì)堆積方面更具優(yōu)勢(shì)。

圖2不同處理對(duì)細(xì)胞活力、甘油三酯含量和脂質(zhì)種類(lèi)的影響

EPC和SPC對(duì)小鼠與HepG2細(xì)胞脂質(zhì)組學(xué)的影響

脂質(zhì)種類(lèi)與含量變化

在小鼠肝臟中共檢測(cè)到908種脂質(zhì)，涵蓋25個(gè)類(lèi)別，其中以三酰甘油（TG，25.2%）和磷脂酰膽堿（PC，12.3%）含量最為豐富，其次是磷脂酰乙醇胺（PE，11.9%）、二酰甘油（DG，9.3%）、鞘氨醇酰胺（Cer，7.0%）等（圖2E）。與正常飲食組相比，高脂飲食組（HFD）中TG、DG、溶血磷脂酰膽堿（LPC）和溶血磷脂酰乙醇胺（LPE）含量明顯升高，而PE水平下降。EPC干預(yù)后，TG、LPC和DG水平顯著下降，且TG下降幅度達(dá)到67.3%；同時(shí)PC和Cer水平有所上升。SPC組也能降低TG，但對(duì)PE、Cer和磷脂酰絲氨酸（PS）等影響更明顯。

在HepG2細(xì)胞中共檢測(cè)到847種脂質(zhì)，分為22類(lèi)，其中TG（30.8%）、PC（17.2%）、PE（15.6%）、Cer（5.9%）、DG（5.0%）是主要成分（圖2F）。在油酸誘導(dǎo)模型中，EPC和SPC均能改善鞘脂類(lèi)代謝，阻止Cer和膽固醇酯（CE）的異常升高，并恢復(fù)鞘磷脂（SM）水平。與SPC相比，EPC在降低TG和DG的同時(shí)，還能上調(diào)PE、PC、LPE、PS等多種甘油磷脂，作用更為顯著。

多變量統(tǒng)計(jì)分析

主成分分析（PCA）顯示，ND、HFD、EPC和SPC四組在脂質(zhì)譜上分布明顯分開(kāi)，說(shuō)明各組差異顯著，模型構(gòu)建成功。尤其是EPC和SPC干預(yù)后，肝臟和細(xì)胞的脂質(zhì)譜均與HFD或OA組明顯區(qū)分（圖3A–B）。進(jìn)一步的OPLS-DA分析也證實(shí)了這一點(diǎn)：EPC和SPC組形成了獨(dú)立的聚類(lèi)，與對(duì)照組和模型組差異清晰（圖3C–F）。

圖3脂質(zhì)組學(xué)PCA與OPLS-DA分析得分圖

差異脂質(zhì)與代謝物分析

通過(guò)單變量和多變量結(jié)合分析，共篩選出多種差異脂質(zhì)。在HFD與EPC比較中，117種差異脂質(zhì)被鑒定，其中TG占據(jù)最大比例（65種）（圖4A）；在EPC與SPC比較中，有52種差異脂質(zhì)，主要為T(mén)G、DG和部分游離脂肪酸（FFA）（圖4B）。在細(xì)胞水平上，EPC相較于OA組有20種顯著差異脂質(zhì)，包括TG、PE、PC、SM等（圖4C）；在EPC與SPC比較中，共有78種差異脂質(zhì)，TG依舊占主導(dǎo)（圖4D）。聚類(lèi)熱圖進(jìn)一步顯示，EPC在調(diào)節(jié)PC、PE等甘油磷脂以及抑制TG方面作用更強(qiáng)（圖4E–F）。

圖4差異脂質(zhì)的S-plot圖與熱圖

EPC和SPC對(duì)游離脂肪酸譜及代謝通路的影響

在小鼠肝臟中，游離脂肪酸（FFA）檢測(cè)結(jié)果顯示，高脂飲食（HFD）組中棕櫚酸（C16:0）、硬脂酸（C18:0）、油酸（C18:1）和花生四烯酸（C20:4）等顯著升高（圖5A）。在油酸誘導(dǎo)的HepG2細(xì)胞中，也觀(guān)察到類(lèi)似的結(jié)果（圖5B）。

補(bǔ)充EPC后，這些飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸水平明顯下降，同時(shí)多不飽和脂肪酸如EPA（C20:5）和DHA（C22:6）的比例得到恢復(fù)（圖5A，5B）。相比之下，SPC在調(diào)節(jié)FFA譜方面作用較弱。

進(jìn)一步的代謝通路富集分析顯示，小鼠肝臟差異脂質(zhì)主要集中在甘油磷脂代謝、鞘脂代謝以及不飽和脂肪酸合成等通路（圖5C）。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)同樣表明，EPC能顯著促進(jìn)脂肪酸β-氧化和改善甘油磷脂代謝，而SPC作用有限（圖5D）。這些結(jié)果說(shuō)明，EPC在改善脂質(zhì)代謝紊亂方面更具優(yōu)勢(shì)。

圖5游離脂肪酸譜及代謝通路分析

EPC和SPC對(duì)脂質(zhì)代謝相關(guān)基因表達(dá)的影響

在小鼠肝臟中，高脂飲食（HFD）組的ACACA、SREBP-1c、FASN和SCD1基因表達(dá)水平均顯著升高（圖6A），提示脂質(zhì)合成途徑被過(guò)度激活。EPC干預(yù)后，這些基因的表達(dá)水平均顯著下調(diào)（圖6A），而SPC雖然也能降低，但效果較弱。

在HepG2細(xì)胞中，油酸處理同樣導(dǎo)致上述基因表達(dá)增加（圖6B）。EPC處理組的基因表達(dá)水平明顯低于模型組，尤其是ACACA和SREBP-1c下降更為突出；相比之下，SPC的抑制作用不如EPC明顯（圖6B）。

綜合來(lái)看，EPC通過(guò)抑制脂質(zhì)合成關(guān)鍵基因（ACACA、SREBP-1c、FASN、SCD1）的過(guò)度激活，從分子水平解釋了其在降低肝臟TG和改善脂質(zhì)譜方面的更強(qiáng)效果。

圖6脂質(zhì)代謝相關(guān)基因表達(dá)的檢測(cè)結(jié)果

Discussion

本研究系統(tǒng)比較了雞蛋蛋磷脂（EPC）和大豆卵磷脂（SPC）在改善非酒精性脂肪變性（NAFLD）中的作用。結(jié)果顯示，兩者都能緩解高脂飲食或油酸誘導(dǎo)的脂質(zhì)堆積，但EPC的效果更顯著。在小鼠水平上，EPC和SPC均能降低體質(zhì)量、血清膽固醇和脂肪組織沉積，并改善肝臟病理狀態(tài)；在細(xì)胞水平上，它們能夠減輕油酸誘導(dǎo)的脂質(zhì)積累。脂質(zhì)組學(xué)結(jié)果進(jìn)一步揭示，EPC和SPC通過(guò)調(diào)控甘油三酯、二酰甘油及甘油磷脂等多種關(guān)鍵脂質(zhì)來(lái)改善代謝異常，其中EPC在下調(diào)TG和DG、恢復(fù)PC和PE方面作用更強(qiáng)。游離脂肪酸譜分析表明，EPC能有效降低飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸，同時(shí)提升多不飽和脂肪酸水平，提示其對(duì)脂肪酸組成的調(diào)控更優(yōu)。基因表達(dá)檢測(cè)也發(fā)現(xiàn)，EPC能更有效抑制脂質(zhì)合成相關(guān)基因（如ACACA、SREBP-1c、FASN、SCD1）的異常升高，從分子水平解釋了其在改善脂質(zhì)譜方面的優(yōu)勢(shì)。總體來(lái)看，EPC通過(guò)多層面的作用機(jī)制展現(xiàn)出更強(qiáng)的抗脂肪變性潛力。

Conclusion

本研究表明，EPC和SPC均可改善小鼠和HepG2細(xì)胞的脂質(zhì)代謝紊亂，從而緩解非酒精性脂肪變性。其中，EPC在降低肝臟甘油三酯、優(yōu)化脂質(zhì)譜、調(diào)節(jié)脂肪酸構(gòu)成以及抑制脂質(zhì)合成基因方面的效果更為突出。結(jié)果提示，雞蛋蛋磷脂作為一種膳食功能成分，具有優(yōu)于大豆卵磷脂的潛力，可望為非酒精性脂肪肝的營(yíng)養(yǎng)干預(yù)提供新的思路和理論依據(jù)。

Insight into effects of egg- and soybean-derived phosphatidylcholine on non-alcoholic steatosis in mice and HepG2 cells by lipidomics

Zhihui Yua,b,1, Chunyou Liuc,1, Yating Gaoa,b, Haoran Guoa, Huiling Duana, Lixin Zhanga,*, Yisheng Chena,b,*

a College of Food Science and Engineering, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, China

b Institute of Food Nutrition and Safety, Shanxi Agricultural University, Taiyuan 030031, China

c Department of Food Science and Technology, Guangxi University of Science and Technology, Liuzhou 545006, China

1 Both authors contributed equally.

*Corresponding author.

Abstract

Dietary phosphatidylcholine (PC) is an ideal source of bioactive lipids showing efficacy to alleviate non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD). In this study, the lipidomic profiles of nonalcoholic steatosis in mice and HepG2 cells treated with PC isolated from eggs (EPC) and soybean (SPC) were evaluated. EPC and SPC could significantly ameliorate fatty liver disease by down-regulating triglyceride (TG) and diglyceride (DG) levels. Remarkably, EPC exhibited better performance in regulating the hepatic lipid profile leading to decreased PC and TG, ceramides, phosphatidylethanolamine and phosphatidylserine levels. A total of 117 and 20 lipid biomarkers in liver and HepG2 cells involved in glycerophospholipid metabolism were screened out, respectively. The regulatory mechanism of EPC may be attributed to a decrease in the expression of ACACA and SREBP-1c. EPC, via suppressing lipogenic gene expression, which was superior to that of SPC in alleviating nonalcoholic steatosis. Overall, EPC and SPC attenuated HFD-induced NAFLD by improving the hepatic lipid profile. The more significant effect observed with EPC may be attributed to its modulation of glycerophospholipid metabolism.

Reference:

YU Z H, LIU C Y, GAO Y T, et al. Insight into effects of egg- and soybean-derived phosphatidylcholine on non-alcoholic steatosis in mice and HepG2 cells by lipidomics[J]. Food Science and Human Wellness, 2025, 14(5): 9250103. DOI:10.26599/FSHW.2024.9250103.

翻譯： 王小云（實(shí)習(xí)）

編輯：梁安琪；責(zé)任編輯：孫勇

封面圖片：圖蟲(chóng)創(chuàng)意

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