植物酚酸生理活性构效关系的代谢组学研究

本项目拟结合核磁共振波谱与色谱-质谱的优势，发展上述技术相结合的代谢组分析方法，研究中长期食用植物酚酸对啮齿动物内源性代谢的影响规律及其构效关系。植物酚酸是植物通过莽草酸途径合成的一类次生代谢物，是植物食品和许多中药的重要化学成份，具有抗炎、抗突变、抗肿瘤和抗病毒等生理活性。但长期摄入酚酸影响健康的本质尚不清楚。为此，我们拟发展NMR与LC-MS相结合的代谢组分析技术，系统研究小剂量中长期食用香草酸、没食子酸、咖啡酸、阿魏酸和姜黄素等典型酚酸对大鼠（体液及组织）代谢组的影响规律，回答诸如"长期食用酚酸对体内代谢产生怎样的影响"、"该影响与其生理活性有何关系"、"该影响与酚酸的结构有何关系"等重要科学问题。研究结果将为认识酚酸物质在功能食品和药物中生理活性的分子基础提供基础数据，为植物药和功能食品的作用机制研究提供新思路。此课题属于基金委分析化学学科支持的波谱、原位和生物分析等的交叉领域。

没食子酸等多酚酸及其衍生物是人类日常生活中摄入量较高的一类植物多酚类次生代谢物。研究其对机体内源性代谢的影响规律有助于认识多酚类物质摄入与人类健康的关系。本项目针对植物粉酸类物质影响动物代谢组的构效关系这一科学问题，建立了模型动物研究需要的微量体液及组织代谢组分析技术及优化型体液代谢组分析技术，解决了体液代谢组核磁共振分析中存在的样品间化学位移不一致问题，进而建立了动物血浆、组织及大鼠与小鼠和人类尿样中钙镁离子浓度的同步定量测量技术、多重单变量统计分析（MUDA）技术。进而选用没食子酸、香草酸、阿魏酸、咖啡酸及姜黄素五种代表性植物多酚酸，使用代谢组学及发展的系统生物学技术系统研究了上述植物酚酸影响大鼠体液及组织（5000多个样本）代谢组的规律。研究发现，当摄入剂量远低于临床化学及组织学可检测到变化的剂量时，上述植物酚酸均可对动物多个器官组织的系统代谢产生显著影响，涉及代谢途径包括三羧酸循环、糖脂代谢、核酸代谢及肠道菌群功能、氧化应激相关的炎症反应等多个方面，并且多酚酸的影响存在明显的构效关系。为了明确代谢网络、肠道菌群对酚酸摄入应答规律及炎症的相关性，课题进一步开展了一系列方法学方面的研究。发展了核磁共振与质谱技术结合型的代谢组分析、代谢组与基于定量PCR的转录组相结合的代谢网络分析、代谢组与转录组及蛋白质组相结合的系统生物学分析、宿主代谢组与肠道菌群相互作用等一系列研究技术、转基因动物及潜在动物模型的代谢组研究分析。使用多个相关模型对此系列技术进行了应用性验证与完善，并对未来的代谢科学与技术研究提出了新的需求。上述工作的成果已发表24篇SCI论文，被引用190余次（最高单篇引用25次），其中8篇引用超过8次、7篇年均引用超过5次。尚有6篇论文正处于撰写中。