四种肉蛋白摄入对大鼠肠道微生态和肝脏脂质代谢的影响

Meat is a very important source for human nutrients, especially of proteins. The ingestion of meat proteins from different species has been reported to be associated with changes in intestinal microbiota and metabolism. However, the interactions among dietary proteins, intestinal absorption, intestinal microbiota and liver metabolism are still unclear. This project is designed to profile intestinal microbiota and their metabolites after the ingestion of proteins derived from pork, beef, chicken and fish. Liver, blood, intestinal contents and faeces will be sampled after 90 d feeding. In-vivo digesta of proteins in small intestine will be analyzed using LC-MS-MS. Microorganisms and short-chain fatty acids in the colon content will be profiled using meta-genomics and GC-MS. Association of dietary proteins and their digesta with intestinal microbiota could be realized on the basis of in-vitro cultivation of intestinal microorganisms. Metabolic regulatory factors in liver (for example regulatory factors related to lipid metabolism) will also be analyzed using transcriptomics and proteomics. The relation of dietary proteins to molecular regulation of lipid metabolism in liver will be realized on meta-analysis of insulin, thyroxin, lipoprtoeins. The results are expected to be helpful for health maintenance via dietary regulation.

肉是人类蛋白质等营养素的主要来源，摄入不同的肉类蛋白质可导致肠道微生物的变化，也会引起机体代谢的变化，但"肉类蛋白质摄入-小肠吸收-大肠肠道微生态变化-肝脏代谢"之间内在联系仍不清楚。本项目采用大鼠模型，分别饲喂猪、牛、鸡和鱼肉蛋白质90天后，取动物肝脏、血液、小肠黏膜、肠道食糜和粪便，分析小肠食糜中蛋白质消化产物的组成及肠黏膜pept1变化，并应用宏基因组学技术分析肠道微生物区系的变化，结合大肠食糜中短链脂肪酸的测定和微生物体外培养实验，探究不同肉蛋白质摄入对大鼠肠道微生物区系变化的内在机制；应用转录组学（包括芯片技术）和蛋白质组学分析肝脏相关蛋白质（尤其是脂质代谢通路相关调控因子）的基因表达，结合生理生化指标（如胰岛素、甲状腺素、脂蛋白等）的测定，探究不同肉蛋白质摄入对肝脏代谢影响的分子机制。研究结果将为机体健康的膳食调控提供一定的科学依据。

肉是人类营养的重要来源，不同肉蛋白的摄入会影响肠道微生物区系的变化及微生物代谢产物的生成，进而对机体健康造成一定的影响，但其变化规律和相关机制不明。本项目采用多组学方法，研究了猪肉蛋白、牛肉蛋白、鸡肉蛋白和鱼肉蛋白体内外消化产物的差异，并以大豆蛋白和酪蛋白为对照，研究大鼠摄入这些蛋白质后肠道黏膜结构、PEPT1表达、肠道微生物、肝脏基因表达等的变化规律，并通过生物信息学分析，揭示了其分子机制。发现不同来源肉蛋白的氨基酸组成（尤其是氨基酸序列）不同，导致其消化程度和产物不一样，进而调控小肠粘膜中PEPT1的表达，影响寡肽和氨基酸的吸收和机体氨基酸供给，并通过mTOR信号通路影响核糖体组装与蛋白质合成，进一步影响肝脏脂代谢、氨基酸代谢、胰岛素信号通路、免疫等过程的基因和蛋白表达。发现不同种类的肉蛋白质摄入可以迅速影响并重塑肠道微生物组成和结构，且短期摄入与长期摄入对肠道微生物的影响存在显著差异。鸡肉蛋白的摄入对肠道微生物的影响极其显著，短期摄入会增加A. muciniphila的丰度及肠道中杯状细胞的增殖，从而影响黏膜屏障的形成；中长期摄入会增加乳杆菌属的丰度，降低LBP的表达。研究结果对于指导人类膳食具有重要理论意义和参考价值。先后培养博士生5名、硕士生4名，发表论文16篇，其中SCI收录12篇，中文核心3篇，1篇博士论文获得2017年江苏省优秀博士论文；参编国际专著1部，作为主要完成人撰写政策建议《关于加强肉类营养与人体健康研究的建议》。李春保入选2018年科技部中青年科技创新领军人才、国家生猪产业技术体系岗位科学，兼任Asian-Australasian Journal of Animal Sciences副主编、Frontier in Microbiology客座副主编。