百趣代谢组学今日分享西北大学食品科学与工程学院曹炜教授团队在食品科学领域国际著名学术期刊《Food& Function》上发表封面文章：Effects of honey-extracted polyphenols on serum antioxidant capacity and metabolic phenotype in rats。该研究在国际上首次揭示了蜂蜜提取多酚（HEP）对大鼠血清抗氧化能力和代谢表型的影响，从而为蜂蜜的生物学功能和新兴健康益处提供理论依据。
代谢组学分享-研究背景
蜂蜜是一种颇受大众喜爱、营养物质丰富（含有超过180种成分）的天然食品，具有抗衰老、抗氧化、抗菌消炎等多种生物学功能，而这些功能大都与其自身含有的多酚类化合物密切相关，但关于机体摄入蜂蜜提取多酚后的代谢表型研究鲜有报道。代谢组学分享，本文将大鼠随机分为两组，一组摄入HEP（200mg / kg体重剂量），一组为对照组，在鉴定HEP中生物活性成分和证实其具有血清抗氧化能力的基础上对血清样本进行代谢谱研究。
代谢组学分享-研究方法
组学平台：UHPLC-QE-MS、生化分析
分组情况：处理组、对照组（n=8）
数据分析：
SIMCA 14.1：PCA/OPLS-DA/Permutation/ s-plot
SPSS：Student’s t test / association analysis
Metaboanalyst：pathway analysis
代谢组学分享-研究结果
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HEP中生物活性成分的表征和定量 HEP中总共鉴定出31种生物活性化合物，除了之前研究蜂蜜报道过的化合物外，还首次发现3-脱氢莽草酸、二氢山萘酚、18-甘草次酸和桦木酸四种化合物。18种主要的HEP多酚通过HPLC-DAD和化学标准品定量获得具体的含量信息。
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血清抗氧化能力分析 代谢组学分享，文中采用血清脂蛋白氧化法和ORAC法及与氧化应激相关的生化指标包括GSH-Px、SOD和MDA来评估抗氧化能力。与对照组大鼠相比，摄入HEP大鼠可抑制33.84％的血清脂蛋白氧化，血清氧化损伤降低14.80％，同时表现出GSH-Px活性和MDA含量显著变化（P <0.05），表明摄入HEP后提高了血清中的抗氧化能力。同时也证明了HEP对脂质自由基、过氧化氢自由基具有较强的清除能力。与对照组大鼠相比，HEP摄入大鼠GSH-Px、SOD和MDA的改善率分别为8.70％、3.53％和9.79％（图1）。
图1 血清生化分析抗氧化能力
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血清代谢组学分析
在上述实验的基础上，通过UHPLC-QE-MS和多变量统计分析对摄入HEP大鼠和对照大鼠血清进行代谢谱分析。代谢组学分享，共选择25种差异代谢物作为潜在的生物标志物，包括多酚、不饱和脂肪酸、氨基酸等。与对照组大鼠相比，摄入HEP的大鼠以下21种代谢物含量较高：2,4-二羟基苯甲酸、20-羟基二十碳四烯酸、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、脱落酸、胆酸、癸二酸、香草醛、异油酸、酪氨酸、长叶薄荷酮、甲硫氨酸、4-O-甲基戊酸、丙酰基-L-肉碱、胞嘧啶、吲哚-3-乙酸、烟酰胺； 4种代谢物包括色氨酸、肌醇、苏糖酸和赖氨酸含量较低。代谢途径富集分析显示几种氨基酸代谢、泛醌和其他萜类化合物 – 醌类生物合成、花生四烯酸代谢、烟酸和烟酰胺代谢以及肌醇磷酸代谢，主要受HEP摄入的影响，这些代谢物和代谢途径经大量研究表明与氧化应激、免疫调节、抗炎作用等相关（图2、图3）。
图2 代谢组学分析鉴定生物标志物（正负离子模式）
图3 代谢通路分析
4.差异代谢物与血清抗氧化能力关联分析
为了证明差异代谢物是否与血清中的抗氧化能力相关，进行了基于Spearman算法的关联分析，结果显示大多数的差异代谢物与抗氧化能力指标都有显著的负相关或正相关（p <0.05或<0.01）。值得一提的是同一类型化合物和抗氧化指标之间的相关性是一致的。代谢组学分享，例如，所有多酚（2,4-二羟基苯甲酸、高香草酸、苯氧乙酸、4-O-甲基戊酸）与GSH-Px呈正相关，与Cu2 +呈负相关，与ORAC呈正相关。关联分析表明代谢产物的改变可能是血清抗氧化能力升高的原因。
代谢组学分享-结果与讨论
本文通过代谢组学研究发现摄入蜂蜜多酚后主要有25种代谢物发生显著变化，涉及五个代谢通路，这些差异代谢物与血清抗氧化能力之间存在相关性，可以从代谢水平解释蜂蜜的生物活性化合物促进健康的潜在机制。
代谢组学分享，《Food & Function》是Royal Society of Chemistry出版社旗下的国际著名科学杂志，中科院分区为一区Top期刊。那这篇文章为什么能够发表在国际著名学术期刊上呢？小编以为课题方向较为新颖，前人多专注多酚的生物学功能，在代谢水平上研究较少。代谢组学可以表征生物体受到外界干扰后代谢物的组成和含量变化，从而寻找代谢物与生理病理变化的相对关系，更好地阐明响应的潜在机制。
BIOTREE LC-MS非靶标代谢组学检测通过液质联用（LC-MS）方法检测生物体受外界刺激前后体内大多数小分子代谢物的动态变化，重点寻找在实验组和对照组中有显著变化的代谢物，进而研究这些代谢物与生理病理变化的相关关系，其研究对象大都是分子量1500Da以内的小分子物质。