在《分子营养学与食品研究》期刊近期发表的一项研究中,一组研究人员探究了长期摄入橙汁(OJ)对健康成年人外周血单个核细胞(PBMCs)转录组的影响,以及不同体重指数(BMI)状态下的反应是否存在差异。这是一项单组前后干预研究,没有对照饮料;研究结果仅显示转录组学关联,并不能确立因果关系。单个基因的折叠变化范围在补充数据中有所报告,但在正文中未作强调。
柑橘类黄酮的营养基因组学潜力
如果一种早餐主食能够悄然调节那些调控血压、脂质和炎症的基因,会怎么样呢?柑橘类水果,尤其是橙汁,含有橙皮苷和柚皮苷等黄酮类化合物,这些物质可能会影响血管张力、脂质代谢和免疫信号传导。然而,大多数人会问,每天喝一杯橙汁是否真的能以有意义的方式改变生理状况,以及体重是否会影响这种反应。
绘制循环免疫细胞中的基因活性图谱,能够将日常饮食习惯与家庭所关注的健康结果联系起来,不过这篇机制性论文并未新评估临床终点;来自同一队列的先前研究表明,每天摄入500毫升橙汁,持续60天,能降低血压和体脂率。
参与者情况与研究设计
20名健康成年人(10名男性,10名女性;年龄21-36岁),均无慢性疾病,在为期3天的无柑橘类食物清洗期后,连续60天每天摄入500毫升巴氏杀菌橙汁,分两次在家服用;干预期间,参与者也避免食用柑橘类食物。
在基线(T0)和第60天(T60)采集空腹血液。分离出外周血单个核细胞并提取总核糖核酸(RNA)。利用Clariom D微阵列对全局转录组进行分析;差异表达特征定义为错误发现率校正后的p<0.05。
多组学与计算分析
使用GeneTrail结合京都基因与基因组百科全书(KEGG)、WikiPathways和BioCarta进行通路富集分析;使用相互作用基因/蛋白质检索工具(STRING)分析蛋白质-蛋白质相互作用网络。
利用Enrichr识别预测的转录因子。通过Mienturnet/miRTarBase获取微小RNA(miRNA)靶点;通过LncRRIsearch获取长链非编码RNA(lncRNA)靶点;同时还记录了小核仁RNA(snoRNA)的变化。疾病关联分析采用比较毒理基因组学数据库。
黄酮类代谢物的分子对接
通过计算机分子对接(SwissDock),测试了II相黄酮类代谢物(例如橙皮素和柚皮素的葡萄糖醛酸苷/硫酸盐)以及肠道衍生的分解代谢物与候选转录因子的相互作用,这些转录因子包括核因子κB(NF-κB)亚基1、芳香烃受体(AHR)、过氧化物酶体增殖物激活受体α(PPARA)、激活转录因子4(ATF4)、尿激酶型纤溶酶原激活剂(PLAU)、原癌基因(MYC)、核呼吸因子1(NRF1)、阴阳1(YY1)、E26转化特异性(ETS)转录因子ELK4(ELK4)、RELA(NF-κB的p65亚基)、维甲酸X受体α(RXRA)、干扰素调节因子9(IRF9)和肿瘤蛋白53(TP53)。通过BMI对正常体重(NW)和超重(OW)参与者进行亚组分析对比。
摄入橙汁后的转录组重塑
长期摄入橙汁重塑了外周血单个核细胞的转录组:3790个寡核苷酸发生变化,包括1705个蛋白质编码基因(大部分下调)、66个miRNA、19个lncRNA和67个snoRNA。主成分分析、偏最小二乘判别分析(PLS-DA)和聚类分析成功将T60与T0区分开,表明存在一致的干预信号。
富集的通路涉及血压控制(醛固酮合成/分泌、肾素分泌、血管紧张素转换酶抑制剂相关信号传导)、脂质代谢(产热、脂肪生成、线粒体脂肪酸β-氧化)、炎症( toll样受体、肿瘤坏死因子、白细胞介素17(IL17))、细胞黏附( focal黏附、肌动蛋白细胞骨架)以及主要信号轴(丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)、血管内皮生长因子受体2(VEGFR2)、磷酸肌醇3激酶-蛋白激酶B(PI3K-Akt)、表皮生长因子(EGF)受体、环磷酸腺苷(cAMP)、胰岛素以及晚期糖基化终产物-晚期糖基化终产物受体)。其他富集的通路包括AHR信号传导和内质网(ER)蛋白质加工。
蛋白质-蛋白质相互作用枢纽包括丝氨酸/苏氨酸激酶AKT1、甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)、β-连环蛋白(CTNNB1)、热休克蛋白90α(HSP90AA1)和真核延伸因子2(EEF2)。
基因水平和非编码RNA调控
在基因水平上显现出心脏代谢相关性。与血压相关的基因烟酰胺磷酸核糖转移酶(NAMPT)和NLR家族 pyrin结构域包含蛋白3(NLRP3)表达下调,同时下调的还有核受体亚家族4A组成员2(NR4A2)、周期昼夜节律调节因子1(PER1)、盐诱导激酶1(SIK1)、G蛋白偶联受体183(GPR183)和血清/糖皮质激素调节激酶1(SGK1),这与有助于降低血压的机制相符。
炎症介质减少:IL1B、IL6、前列腺素内过氧化物合酶2(PTGS2/COX-2)和G蛋白信号调节因子1(RGS1),这与NF-κB活性受抑制和细胞因子水平降低一致。
脂质/脂肪细胞相关程序也发生了改变: Kruppel样因子4(KLF4)、受体相互作用丝氨酸/