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编译：微科盟-草重木雪，编辑：微科盟Emma、江舜尧。 微科盟原创微文，欢迎转发转载。 导读
大豆可溶性多糖（SSPS）已被广泛报道具有抗肥胖活性和改善代谢综合征的潜力。然而，其深层的机制还没有得到很好的阐述。本研究中，我们用250mg/kg SSPS处理高脂饮食（HFD）饲喂的Sprague-Dawley大鼠，结果显示SSPS显著降低了他们的体重（P<0.001）、肝脏指数（P<0.01）以及血清中甘油三酯（TG）、总胆固醇（TC）、低密度胆固醇（LDL-C）和炎性细胞因子的浓度水平。此外，我们发现276种不同表达的蛋白质（P<0.05）高度参与脂质代谢过程。此外，SSPS处理后，脂肪酸结合蛋白5和7均下调，与体内结果一致。然而，肝组织中过氧化物酶体增殖物激活受体γ的表达上调，与体外结果相反。我们推断体内和体外存在两种不同的脂质代谢机制。此外，在体外实验中，SSPS发挥了降脂作用。总之，该研究的结果提供了SSPS诱导的肝脏蛋白质组变化的概述，这有助于我们理解SSPS减轻肥胖的分子机制。 1. 一种非靶向蛋白质组学方法被用来探索SSPS的代谢益处；3. 膳食中摄入SSPS可通过PPAR信号通路减轻肥胖。原名：Soybean soluble polysaccharide prevents obesity in
high-fat diet-induced rats via lipid metabolism regulation译名：大豆可溶性多糖通过调节脂质代谢防止高脂饮食诱导的大鼠肥胖
期刊：International
Journal of Biological Macromolecules
1. SSPS日粮对体重、血清化学和肝脏指数的影响在正常饮食，以及补充或不补充SSPS的HFD喂养4周后，所有大鼠均存活且状态良好。如图1A、B所示，对照组的食物摄入量（10.455±0.455 g/d）略低于HFD组（9.47±0.45 g/d，P<0.05）或HFD-SSPS组（9.59±0.41 g/d，P<0.05）；然而，尽管HFD大鼠的食物摄入量较少，但它们的体重更高（215±13 g，P<0.01）。此外，与HFD组（184.5±8.5 g，P<0.01）相比，HFD-SSPS组的体重增加（161±10 g）显著降低。我们测定了TG、TC和LDL-C，因为它们是评估肥胖的重要血清参数。补充SSPS 4周后，我们使用ELISA测定法测量这些参数，其结果如图1C所示。与对照组相比，HFD使血清TG、TC和LDL-C水平分别明显升高3.48、3.17、3.13倍（P<0.001）。与之对比的是，与HFD组相比，补充SSPS可使TG、TC和LDL-C水平分别降低2.85、2.61倍和2.59倍（P<0.05）。此外，图1D中各组的肝脏指数参数呈现出类似的趋势，因为HFD大鼠的肝脏指数增加（与对照组相比，P<0.001），而补充SSPS会降低大鼠的肝指数（与HFD组相比，P<0.05）。这些结果表明，SSPS处理可以促进HFD肥胖大鼠的肥胖预防效果。
图1 三个大鼠组的食物摄入量（A）、体重（B）、生化血浆（C）、肝脏指数（D）和血清中炎性细胞因子浓度（E）的参数。（当HFD组与对照组比较时，*P<0.05，**P<0.01，***P<0.001；#当HFD+SSPS组与HFD组比较时，P<0.05，##P<0.01，###P<0.001）。2. SSPS对HFD大鼠肝脏组织代谢内毒素血症和血清氧化应激指标的影响据报道，代谢性内毒素血症与肥胖的发生率有关。内毒素血症可以调控促炎细胞因子的产生，促进HFD喂养小鼠的胰岛素抵抗和慢性炎症。此外，内毒素以脂多糖（LPS）的形式来源于革兰氏阴性菌的细胞壁。值得注意的是，肥胖引起的慢性炎症可由LPS在血液中的快速循环引起，并伴有促炎细胞因子如肿瘤坏死因子α（TNF-α）和白介素-1-β（IL-1β）的释放增加，这一现象已被认为与肥胖呈正相关。HFD喂养4周后，测量这些细胞因子的浓度。如图1E所示，与对照大鼠相比，HFD干预显著增加了TNF-α（3.63倍）和IL-1β（3.02倍）的水平（P<0.001）。然而，每天施用250 mg/kg SSPS进行处理后，HFD喂养大鼠的全身炎症明显改善。SSPS预处理可抑制促炎细胞因子的上调（P<0.05）。这些结果表明，SSPS显著降低了肝组织中TNF-α和IL-1β的表达。丙二醛（MDA）是肝细胞坏死过程中含量升高的血清标志酶之一；因此，它通常被认为是氧化应激和肝脏损伤的指标。因此，可以量化大鼠肝脏中MDA的表达以评估体内抗氧化活性。我们的研究表明，HFD使肝脏中MDA的表达比对照组增加了3.10倍（P<0.001）（图1E）。相反，鉴于HFD-SSPS组中发现显著降低（P<0.05），膳食中补充SSPS可有效降低血清酶活性的增加和肝损伤。这表明SSPS降低了MDA含量和肝损伤，并具有增加肝细胞抗氧化能力的潜力。
图2 通过蛋白质组分析鉴定肝组织中的DEPs（差异表达蛋白）（A）LC-MS/MS光谱数据库搜索汇总分析：总光谱、质谱仪产生的光谱数量；匹配的光谱、肽、独特的肽、鉴定的蛋白质和可量化的蛋白质。（B）显示不同比较组中DEPs的数值分布的直方图。（C）使用定量蛋白质的所有样品的PCA（主成分分析）分布的二维散点图。（D）DEPs的火山图；A表示HFD组，B表示HFD-SSPS组。根据先前的研究，饮食干预，包括摄入亚麻籽多糖、牛蒡多糖和青钱柳多糖，对HFD喂养的大鼠产生了显著的减肥效果。这是通过调节与脂质生物合成和代谢相关的基因和蛋白质来实现的。我们假设参与脂质积累和代谢的蛋白质可能受到SSPS的影响。为了进一步验证SSPS发挥抗肥胖作用的功效及其在调节脂质积累和代谢方面的潜在功能，我们使用LC-MS/MS分析进行定量蛋白质组学。对于三个感兴趣的鉴定方面，包括光谱、蛋白质和肽，FDR准确度设置为1%，并且任何鉴定的蛋白质必须至少包含一种独特的肽。
（A）DEPs的亚细胞定位图。（B）DEPs的蛋白质结构域富集气泡图。（C）差异表达蛋白的BP、CC和MF分析。图2显示了过滤数据后用于相关比较的已鉴定肽和蛋白质的总数。在分析中，我们观察到总共434414个光谱，包括169532个匹配光谱、30172个肽和27561个独特肽。此外，我们从实验的肝组织中鉴定出3383种蛋白质，并对2554种蛋白质进行了定量。我们将主成分分析（PCA）应用于数据集，并测试其Pearson相关性。这些结果表明，HFD组与HFD-SSPS组大鼠肝蛋白表达具有良好的定量重复性和明显的聚集性（图2C）。我们使用倍数变化>1.5和显著性P<0.05来筛选蛋白质，其中167个上调，109个下调，这些蛋白被鉴定为处理组之间的差异表达（图2C，D）。这些结果见补充表S2。
图4 SSPS以剂量和时间依赖性方式促进脂肪细胞凋亡（A）使用CCK-8方法分析不同浓度的SSPS处理组之间的细胞增殖条件；用0、100、200或400μg/mL SSPS处理脂肪细胞24、48、72和96小时（细胞增殖数据显示为对照组的%）。（B）不同浓度SSPS对脂肪细胞凋亡的影响（与对照组相比，**P<0.05，**P<0.01，***P<0.001）。（C）油红O染色的脂肪细胞的代表性显微照片；用或不用不同浓度的SSPS处理细胞。（D）流式细胞术分析脂肪细胞凋亡。（a、b、c和d分别对应于对照组、低剂量组、中剂量组和高剂量组）。SSPS：可溶性大豆多糖。我们进行了一系列分析以进一步探讨SSPS对蛋白质组变化的影响，然后对那些对SSPS处理有反应的DEPs进行注释。如图3A所示，这些蛋白质的主要亚细胞定位是细胞质（79种蛋白质）、线粒体（52种蛋白质）和细胞外基质（43种蛋白质）。蛋白质结构域富集结果（图3B）显示，大多数蛋白质可能代表或参与调节代谢酶，如牛磺酸分解代谢双氧酶TauD/TfdA和细胞色素p450家族。已知牛磺酸可以通过在一定程度上拮抗胰岛素的作用来调节脂质代谢，因为这种氨基酸减少了从头脂肪生成并增强了脂肪分解。此外，也有证据表明细胞色素p450s支持类固醇、前列腺素和脂肪酸的氧化、过氧化和还原代谢，而它能积极调节3T3-L1白色脂肪细胞的脂质分解代谢并诱导褐变。然后根据三个GO类别分析我们发现的蛋白质：生物过程（BP）、细胞成分（CC）和分子功能（MF）。富集分析表明，这些蛋白质高度参与特定的代谢过程，尤其是羧酸代谢过程和单羧酸代谢，这与脂质代谢有关，富集得分最高（分别为17.74和17.51）。根据CC类别，DEPs主要分布在三个主要类别（脂滴、线粒体基质和过氧化物酶体基质）。在功能上，它们具有多种活性，以结合活性和催化活性为主。因此，GO结果表明，SSPS主要调节与脂质代谢和多种BPs有关的蛋白质的表达（具体结果见补充表S3）。然后将蛋白质应用于STRING数据库，补充图S2提供了显示DEPs之间相互作用的网络图。STRING结果表明，SSPS可以通过抑制PPAR信号通路来预防肥胖。在所有DEPs中，我们最感兴趣的是过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）、脂肪酸结合蛋白5（FABP5）和脂肪酸结合蛋白质7（FABP7）。PPARγ是脂肪酸水解的关键调节酶，研究证实激活的PPARγ可导致小鼠体重增加和3T3-L1细胞的脂肪生成。此外，FABP7和FABP5在长链脂肪酸的结合和储存以及将它们运输到细胞中适当的隔间中都起着关键作用。肝脏mRNA表达表明，SSPS处理显著下调FABP7和FABP5的表达（P<0.05），提示SSPS处理可以显著改善他们的降脂功能。PPARγ在HFD+SSPS组中的表达高于HFD组；因此我们推断增加PPARγ的表达可以促进细胞内胆固醇的合成，同时也在一定程度上加速了胆固醇的分解代谢和逆转转运，从而降低了胆固醇的含量和积累。这些结果表明，SSPS作为一种降脂剂，可以激活PPARγ调节的胆固醇代谢和反向转运信号通路，这与Li等人的研究结果一致。相应数据如补充图S3所示。
（A）所选蛋白表达的定量，即PPARγ、FABP5和FABP7的表达。（B）PPARγ、FABP5和FABP7的免疫印迹分析（*P<0.05，**P<0.01，***P<0.001）。5. SSPS处理对脂肪细胞增殖的剂量依赖性抑制作用为了验证SSPS在大鼠体内的代谢益处，我们用不同浓度（100–400μg/mL）的SSPS处理脂肪细胞。我们使用CCK-8试剂盒获得有（低剂量组、中剂量组和高剂量组分别对应于100、200和400μg/mL）或无（对照组）SSPS处理的脂肪细胞的光密度（OD），并观察其细胞增殖。根据图4A，我们得出结论，与对照组相比，细胞培养48小时后，中剂量和高剂量SSPS处理显著抑制脂肪细胞增殖（即对照组为100%，中剂量组和高剂量组分别为81.58±6.07%和72.28±3.39%）。72小时后，即使是低剂量也显示出对脂肪细胞增殖的明显抑制活性。因此，SSPS明显以剂量和时间依赖性的方式抑制脂肪细胞增殖。否则，油红O染色的脂肪细胞很容易观察到。图4C的结果也与上述结论一致。油红O染色分析显示，SSPS在分化后4天明显降低了细胞增殖。与对照组相比，SSPS处理组中减少了脂肪细胞。随着SSPS浓度的增加，脂肪细胞的数量逐渐减少，因此当SSPS浓度达到400μg/mL时，脂肪细胞已经显著减少。这强烈表明SSPS抑制脂肪细胞增殖的作用是剂量依赖性的。流式（FC）分析用于探讨SSPS浓度与脂肪细胞凋亡的关系。可见，随着SSPS用量的增加，早期凋亡细胞、晚期凋亡细胞和非存活非凋亡细胞均大量增加，而存活细胞明显减少。细胞凋亡数据表现出相同的趋势，高剂量组细胞凋亡率比对照组(8.32±0.93%)增加近4倍。这些结果证实了摄入SSPS可以减少脂肪细胞增殖的观点。6. SSPS降脂作用的免疫印迹和相关mRNA表达分析鉴于SSPS可以抑制脂肪细胞增殖的证据，我们想测量引起我们兴趣的高度脂质相关mRNA的表达，即脂肪细胞中的aP2（脂肪酸结合蛋白）、FAS（脂肪酸合成酶）、LPL（脂蛋白脂肪酶）和SCD-1（硬脂酰辅酶A去饱和酶-1）（该数据可在补充图S4中找到）。因为它参与游离脂肪酸转录，aP2基因仅在脂肪细胞中表达，因此被视为终末脂肪细胞分化的标志物。同样，FAS在调节肝脏TG合成中起着重要作用，FAS的表达减少可以抑制脂肪生成。作为脂肪酶基因家族的一员，LPL可以将脂蛋白水解为甘油三酯。这一过程主要针对肝脏中的低密度脂蛋白和膳食摄入中的乳糜微粒。在这个过程中产生的游离脂肪酸储存在脂肪组织中。在这里，我们选择了一种关键酶，SCD-1，它可以调节脂肪生成并催化SFA（饱和脂肪酸）转化为MUFA（单不饱和脂肪酸）。我们的结果表明，SSPS的施用抑制了甾醇调节因子结合蛋白-1（SREBP1）转录因子的表达，这限制了与甘油三酯和脂肪酸合成相关的基因如SCD-1和FAS的表达。此外，随着SSPS剂量的增加，aP2和LPL的mRNA表达急剧下降。脂肪细胞中的mRNA显示，低剂量SSPS显著降低了aP2、LPL和FAS的表达（P<0.05），但在中等剂量（200μg/mL）下，SSPS可以抑制SCD-1的表达。当SSPS浓度达到高剂量（400μg/mL）时，aP2、LPL、FAS和SCD-1的mRNA表达分别下降83.93%、74.27%、52.48%和84.16%（P<0.001）。在上面的部分中，我们得出结论，SSPS通过失活PPAR信号通路来实现降脂。在差异表达的蛋白质中，PPARγ、FABP5和FABP7，它们都涉及PPAR信号通路，最引起我们的兴趣。图5A和B的结果表明，在较高剂量（400μg/mL）下，SSPS处理的脂肪细胞的蛋白质表达显著降低（P<0.001），脂质生物合成受到抑制，这与我们先前的相对蛋白质表达结果一致。我们还注意到PPARγ的表达被下调，这与体内实验结果相矛盾；如果大鼠脂肪细胞和肝组织之间存在不同的脂质代谢机制，则可能会出现这种差异，这可能需要进一步研究。因此，脂肪组织中的脂肪酸不能被水解释放到其他组织中加以利用和代谢。一个类比可能有助于理解SSPS如何影响肥胖，即能量输入减少，但仍持续向外输出，使得剩余量变少。这些发现进一步证明，饮食摄入SSPS可以通过PPAR信号通路下调参与脂质代谢过程的基因和蛋白质来减轻肥胖。我们有必要了解SSPS抗肥胖活性的潜在机制。本研究的结果表明，SSPS处理可以减少HFD大鼠的肝脏脂质积累，并在mRNA和蛋白质水平上强有力地诱导脂质代谢途径。进一步的研究表明，SSPS在体外和体内都能调节脂质代谢。基于STRING数据库，结果表明SSPS可能通过抑制PPAR信号通路来预防肥胖。然而，大鼠脂肪细胞和肝脏之间的不同脂质代谢机制需要通过进一步的研究来验证。了解SSPS给药的相关机制和抗肥胖作用可能有助于我们开发多种天然功能食品，以防止肥胖的日益流行。
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