百趣代謝組學今日分享西北大學食品科學與工程學院曹煒教授團隊在食品科學領域國際著名學術期刊《Food& Function》上發表封面文章：Effects of honey-extracted polyphenols on serum antioxidant capacity and metabolic phenotype in rats。該研究在國際上首次揭示了蜂蜜提取多酚（HEP）對大鼠血清抗氧化能力和代謝表型的影響，從而為蜂蜜的生物學功能和新興健康益處提供理論依據。

代謝組學分享-研究背景
蜂蜜是一種頗受大眾喜愛、營養物質豐富（含有超過180種成分）的天然食品，具有抗衰老、抗氧化、抗菌消炎等多種生物學功能，而這些功能大都與其自身含有的多酚類化合物密切相關，但關于機體攝入蜂蜜提取多酚后的代謝表型研究鮮有報道。代謝組學分享，本文將大鼠隨機分為兩組，一組攝入HEP（200mg / kg體重劑量），一組為對照組，在鑒定HEP中生物活性成分和證實其具有血清抗氧化能力的基礎上對血清樣本進行代謝譜研究。

代謝組學分享-研究方法
組學平臺：UHPLC-QE-MS、生化分析
分組情況：處理組、對照組（n=8）
數據分析：

SIMCA 14.1：PCA/OPLS-DA/Permutation/ s-plot

SPSS：Student’s t test / association analysis

Metaboanalyst：pathway analysis

代謝組學分享-研究結果

1. HEP中生物活性成分的表征和定量 HEP中總共鑒定出31種生物活性化合物，除了之前研究蜂蜜報道過的化合物外，還首次發現3-脫氫莽草酸、二氫山萘酚、18-甘草次酸和樺木酸四種化合物。18種主要的HEP多酚通過HPLC-DAD和化學標準品定量獲得具體的含量信息。
2. 血清抗氧化能力分析 代謝組學分享，文中采用血清脂蛋白氧化法和ORAC法及與氧化應激相關的生化指標包括GSH-Px、SOD和MDA來評估抗氧化能力。與對照組大鼠相比，攝入HEP大鼠可抑制33.84％的血清脂蛋白氧化，血清氧化損傷降低14.80％，同時表現出GSH-Px活性和MDA含量顯著變化（P <0.05），表明攝入HEP后提高了血清中的抗氧化能力。同時也證明了HEP對脂質自由基、過氧化氫自由基具有較強的清除能力。與對照組大鼠相比，HEP攝入大鼠GSH-Px、SOD和MDA的改善率分別為8.70％、3.53％和9.79％（圖1）。

圖1 血清生化分析抗氧化能力
 

1. 血清代謝組學分析

在上述實驗的基礎上，通過UHPLC-QE-MS和多變量統計分析對攝入HEP大鼠和對照大鼠血清進行代謝譜分析。代謝組學分享，共選擇25種差異代謝物作為潛在的生物標志物，包括多酚、不飽和脂肪酸、氨基酸等。與對照組大鼠相比，攝入HEP的大鼠以下21種代謝物含量較高：2,4-二羥基苯甲酸、20-羥基二十碳四烯酸、高香草酸、二十二碳五烯酸、苯氧乙酸、N-苯乙酰甘氨酸、果糖6-磷酸、十七烷酸、脫落酸、膽酸、癸二酸、香草醛、異油酸、酪氨酸、長葉薄荷酮、甲硫氨酸、4-O-甲基戊酸、丙�；�-L-肉堿、胞嘧啶、吲哚-3-乙酸、煙酰胺； 4種代謝物包括色氨酸、肌醇、蘇糖酸和賴氨酸含量較低。代謝途徑富集分析顯示幾種氨基酸代謝、泛醌和其他萜類化合物 - 醌類生物合成、花生四烯酸代謝、煙酸和煙酰胺代謝以及肌醇磷酸代謝，主要受HEP攝入的影響，這些代謝物和代謝途徑經大量研究表明與氧化應激、免疫調節、抗炎作用等相關（圖2、圖3）。
 

圖2 代謝組學分析鑒定生物標志物（正負離子模式）
 

圖3 代謝通路分析
 

4.差異代謝物與血清抗氧化能力關聯分析

為了證明差異代謝物是否與血清中的抗氧化能力相關，進行了基于Spearman算法的關聯分析，結果顯示大多數的差異代謝物與抗氧化能力指標都有顯著的負相關或正相關（p <0.05或<0.01）。值得一提的是同一類型化合物和抗氧化指標之間的相關性是一致的。代謝組學分享，例如，所有多酚（2,4-二羥基苯甲酸、高香草酸、苯氧乙酸、4-O-甲基戊酸）與GSH-Px呈正相關，與Cu2 +呈負相關，與ORAC呈正相關。關聯分析表明代謝產物的改變可能是血清抗氧化能力升高的原因。

代謝組學分享-結果與討論
本文通過代謝組學研究發現攝入蜂蜜多酚后主要有25種代謝物發生顯著變化，涉及五個代謝通路，這些差異代謝物與血清抗氧化能力之間存在相關性，可以從代謝水平解釋蜂蜜的生物活性化合物促進健康的潛在機制。

代謝組學分享，《Food & Function》是Royal Society of Chemistry出版社旗下的國際著名科學雜志，中科院分區為一區Top期刊。那這篇文章為什么能夠發表在國際著名學術期刊上呢？小編以為課題方向較為新穎，前人多專注多酚的生物學功能，在代謝水平上研究較少。代謝組學可以表征生物體受到外界干擾后代謝物的組成和含量變化，從而尋找代謝物與生理病理變化的相對關系，更好地闡明響應的潛在機制。

BIOTREE LC-MS非靶標代謝組學檢測通過液質聯用（LC-MS）方法檢測生物體受外界刺激前后體內大多數小分子代謝物的動態變化，重點尋找在實驗組和對照組中有顯著變化的代謝物，進而研究這些代謝物與生理病理變化的相關關系，其研究對象大都是分子量1500Da以內的小分子物質。