基于“肠道菌群-蛋白组学-代谢组学”关联性的黑灵芝多糖对丙烯酰胺致肝脏损伤的保护机理

How to use natural products to inhibit the toxicity of acrylamide (AA) is a research hotspot but also a difficulty in the field of environmental and food safety. Our previous researches have indicated that the polysaccharide from Ganoderma atrum (PSG-1) has such potential protective effects against AA-induced liver damage. However, which molecular mechanisms (on the levels of intestinal microecology, protein expression and metabolites) are involved in such protection effects of PSG-1? And whether the intestinal microbiota is involved are unclear. Therefore, in order to have a comprehensive understanding of the protective mechanism of PSG-1 against the AA-induced liver injury to rats, the technologies of proteomics, metabolomics and intestinal microecology will be combinational applied. The specific target proteins and target molecules for PSG-1 protective effects will be screened out through bioinformatics methods. The important role of intestinal flora to the protective effects of PSG-1 will also be elucidated. The advantages of integrated bioactivities of PSG-1 will be revealed by underlying its multiple protective mechanisms. This project will provide a scientific basis for early prevention of acrylamide toxicology. And also it will provide a theoretical guidance for the produce of high value-added food products from Ganoderma atrum polysaccharides.

如何利用天然产物抑制丙烯酰胺的毒性是目前环境和食品安全领域的研究热点和难点。我们前期研究表明黑灵芝多糖PSG-1对于丙烯酰胺(AA)引起的肝脏损伤具有显著的预防和抑制作用，但PSG-1具体在肠道微生态水平、蛋白水平和代谢物水平通过哪些分子机制对丙烯酰胺的肝脏毒性起到保护作用？PSG-1是否会通过调节肠道菌群发挥保肝作用？这些目前尚不清楚。因此本研究拟联合应用蛋白质组学、代谢组学和肠道微生态学技术从整体水平探讨PSG-1对AA诱导大鼠肝损伤的干预机制，期望通过生物信息学方法挖掘PSG-1干预AA肝损伤作用的特异性靶蛋白和靶分子，并揭示AA肝损伤和PSG-1保护作用与肠道微生物的关系，通过建立相应的预测性生物分子相互作用网络，最终完整地揭示PSG-1如何通过多种途径作用于生物体发挥整合调节的优越性及其机理。本项目可为膳食预防丙烯酰胺中毒和黑灵芝多糖高附加值产品的生产提供科学依据和理论指导。

如何利用天然产物抑制丙烯酰胺的毒性是目前环境和食品安全领域的研究热点和难点。我们前期研究表明黑灵芝多糖PSG-1对于丙烯酰胺(AA)引起的肝脏损伤具有显著的预防和抑制作用，但PSG-1具体在肠道微生态水平、蛋白水平和代谢物水平通过哪些分子机制对丙烯酰胺的肝脏毒性起到保护作用？PSG-1是否会通过调节肠道菌群发挥保肝作用？这些目前尚不清楚。因此本研究联合应用蛋白质组学、代谢组学和肠道微生态学技术从整体水平探讨了PSG-1对AA诱导大鼠肝损伤的干预机制，通过生物信息学方法挖掘了PSG-1干预AA肝损伤作用的特异性靶蛋白和靶分子，研究发现PSG 干预对苯丙氨酸代谢、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸的生物合成、甘油磷脂代谢、丁酸代谢、醚脂代谢、戊糖和葡萄糖醛酸盐的相互转化、赖氨酸降解代谢通路产生显著影响。其中苯丙氨酸、27-NOR-戊醇、溶血磷脂（LysoPC(16:1(9 Z))、吲哚乙酸、花生四烯酸、12-氧-20-二羟基-白三烯 B4、20-羟基-白三烯 B4 被认为为潜在标志物；PSG 干预主要影响机体对有机循环化合物和氧化还原的生物过程，同样改变了细胞质组分及蛋白结合和催化酶活性分子功能和黄醇代谢、化学致癌过程、类固醇激素生物合成、和脂肪酸降解等代谢通路过程，连接度较大的蛋白有 Cyp3a1、Cyp3a18、Hsd3b5、Cyp4a2、Cyp2c13、Cyp2c7、Alox15、Cyp2d3、Ugt1a1、Adh6 等上述蛋白可能作为潜在的标志蛋白；并揭示了AA肝损伤和PSG-1保护作用与肠道微生物的关系，通过建立相应的预测性生物分子相互作用网络，最终揭示了PSG-1通过调节肠肝轴FXR/FGF-15/CYP7A1信号通路作用于生物体发挥整合调节的优越性及其机理。本项目可为膳食预防丙烯酰胺中毒和黑灵芝多糖高附加值产品的生产提供科学依据和理论指导。