核黄素通过apoB100途径影响胆固醇代谢及相关生理功能的实验研究

Riboflavin is one of essential water soluble vitamins. Low dietary riboflavin intake is considered one of the important problems in nutritional status of Chinese residents. Previously, we found that riboflavin deficiency impaired significantly the expression of apolipoprotein B100 in HepG2 cells. Thereby, it is hypothesized that riboflavin deficiency may affect cholesterol transportation and lead to changes in vascular vessels and RBC membranes elasticity, steroid hormones and vitamin D synthesis. Consequently, increased vascular fragility, decreased bone mineral density may be resulted. Based on this hypothesis, we are going to investigate the effects of riboflavin status on cholesterol metabolism via apolipoprotein B100 pathway, as well as the major health risks. Molecular, physical, biochemical and nutritional tests will be conducted. It will shed a light on the functions of riboflavin and possible consequences induced by riboflavin deficiency. It will also lay a foundation for future studies in the assessment of riboflavin status and dietary reference intakes.

核黄素为人体必需的水溶性维生素之一，核黄素摄入不足一直是困扰我国居民膳食营养状况的重要问题之一。我们前期细胞研究发现，核黄素不足可导致HepG2细胞apoB100 mRNA和蛋白表达显著下降，由此推测核黄素营养状况可影响体内胆固醇的代谢转运，并有可能影响血管与红细胞膜弹性、类固醇激素和维生素D等合成，引起血管与红细胞膜脆性和骨密度等方面的变化。本项目拟通过体内外实验相结合的方式，采用分子生物学、生理学、生物化学和营养学等研究方法，探讨核黄素营养水平对胆固醇代谢以及相关生理功能的影响，试图从apoB100变化的角度出发，阐明核黄素对胆固醇转运的影响及其可能带来的健康风险，从而为认识核黄素摄入不足对机体健康造成的危害及其生物学机制提供新的理论依据，同时也为核黄素营养状况评价和核黄素膳食参考摄入量的研究提供新的思路。

根据前期的研究结果，我们推测核黄素不足可导致体内apoB100合成减少，进而影响脂类转运和相关生理功能。我们首先采用核黄素缺乏培养基培养HepG2细胞，造成核黄素营养不良细胞模型。结果显示核黄素营养不良后细胞活性下降，凋亡增加，巯基含量下降，apoB100mRNA和蛋白表达减少，细胞出现内质网应激反应；同时细胞内胆固醇含量增加，细胞外胆固醇含量减少，表明核黄素营养不良可抑制细胞apoB100合成，导致细胞胆固醇转运出现障碍。我们进一步采用核黄素缺乏饲料喂养大鼠，造成核黄素营养不良动物模型。结果显示核黄素营养不良可使动物血中TC、TG、VLDL-c、LDL-c水平下降，而肝脏中TC、TG水平显著升高，说明核黄素营养不良可导致动物肝脏脂类转运出现障碍，同时肝脏apoB100mRNA和蛋白表达显著下调，参与内质网apoB100二硫键形成的ERO1（FAD依赖）和PDI蛋白表达减少，并出现内质网应激反应，从而从整体水平验证了核黄素营养不良可通过影响内质网apoB100二硫键形成，导致脂类转运障碍。此外，核黄素营养不良动物还出现钙磷代谢和骨密度的显著变化。上述研究结果表明，核黄素营养不良除了影响能量代谢和抗氧化功能外，可通过影响内质网apoB100合成过程对脂类代谢产生显著影响，同时对钙磷代谢和骨密度也有显著影响。我们的研究结果为深入研究核黄素的相关生理功能奠定了基础。