Introduction
众所周知，Ω-3长链脂肪酸（LC-PUFAs），如DHA、EPA，是有益于健康的脂肪酸，具有抑制炎症反应、预防心血管疾病等作用。天然LC-PUFAs的重要来源是深海鱼类，如金枪鱼。而金枪鱼油中的DHA和EPA总含量约30%，以甘油三酯（TG）形式存在。为了提高DHA和EPA的含量，TG型的金枪鱼油通常被转换成乙酯型（EE），并通过分子蒸馏去除短链脂肪酸和饱和脂肪酸。利用该工艺得到的鱼油产品，DHA和EPA含量可达80%～90%，甚至更高。在过去的十几年里，南极磷虾油备受关注，其中的LC-PUFA主要以磷酯型（PL）存在。
不同形式的LC-PUFAs被人体的利用率是否有不同呢？根据已有的研究，人们普遍认为PL型的油脂相比EE和TG型，能够被更好地吸收利用。但是由于实验剂量、实验动物以及实验周期的差异，依然存在较多的疑惑，而无法得出确切的结论。
此外，LC-PUFAs的作用机制也被广泛研究，并认为其能够降低脂肪合成，增加脂肪酸氧化的同时，减少低密度脂蛋白（VLDLs）进入血液循环。但是不同形式的LC-PUFAs是否会对脂代谢相关通路中的关键基因表达产生不同的影响呢？
宁波大学海洋学院李晔副教授团队 在本文中分别用TG-、EE-型的金枪鱼油和PL-型的磷虾油灌胃高脂饮食小鼠，12周之后，比较不同类型LC-PUFAs对小鼠的体质量和几项生化指标的影响情况；进一步解剖各组小鼠的肝脏，提取总蛋白，利用Label-free定量蛋白质组学技术，比较不同类型LC-PUFAs对小鼠肝脏蛋白表达的影响，尤其关注了其对脂代谢相关通路中蛋白的表达影响。
表1 实验中使用的不同形式油脂样品中的脂肪酸组成
Results and Discussion
不同形式的脂肪酸对小鼠体质量和生理生化指标的影响
与模型组小鼠（即高脂饮食，但不灌胃任何形式的脂肪酸）相比，各实验组的小鼠（即高脂饮食，并灌胃不同形式的脂肪酸）体质量显著减轻；血清中的总胆固醇（TC）和甘油三酯（TG）水平也显著降低；低密度脂蛋白（LDL-C）的水平也呈显著下降，其中KO-PL组下降水平极显著，FO-TG组和FO-EE组均显著下降；反之，KO-PL组小鼠的高密度脂蛋白（HDL-C）水平增加最明显，FO-TG和FO-EE增加明显。
表2 不同形式油脂对小鼠体质量和生理生化指标的影响
比较蛋白质组学分析
取各组小鼠肝脏，提取总蛋白，利用Label-free定量蛋白质组学技术进行比较分析。
共识别1943种蛋白质。与对照组（即正常饮食的小鼠）比较，在模型组的小鼠肝脏中共识别了225中差异表达的蛋白质（DEPs），其中109种蛋白质表达上调，95种表达下调；在FO-TG组中，共识别了233种DEPs，其中109种上调，116种下调；而FO-EE组和KO-PL组，DEPs分别为224和204种，上调的是124种和125种，下调的是109和99种。结果表明，LC-PUFAs的摄入均能够在一定程度上改变肝脏蛋白质的表达，且与摄入形式无关。
对上述DEPs进行GO分析，获得如图1所示的分类结果。
图1 DEPs的GO分类
进一步，利用KEGG数据库对这些DEPs进行分析后发现，主要涉及的pathways包括固醇类激素合成、视黄酸代谢、核糖体、阿尔兹海默症、脂肪酸降解、帕金森、非酒精性脂肪肝、PPAR信号途径、药物代谢、氨基酸代谢、致癌物（表3）。其中大部分代谢通路与脂代谢相关。
表3 DEPs的主要KEGG pathway
脂代谢相关DEPs的表达分析
进一步，将与脂代谢相关的DEPs在各组中的表达情况进行了分析（表4）。在这些DEPs中，与脂肪酸降解和氧化的蛋白有9个；与脂肪酸合成与延伸的蛋白有8个；与氨基酸代谢有关的蛋白有3个；与胆固醇代谢相关的有7个；另外，有4个蛋白质与PPAR信号通路有关。
与模型组相比，与脂肪酸降解和氧化相关的DEPs中，有67%是上调的；相反，与脂肪酸合成与延伸相关的DEPs中，有78%是下调的；此外，与氨基酸代谢相关的DEPs，大部分都是上调的；与胆固醇代谢相关的多为下调。进一步，通过RT-PCR对其中的6个与脂肪酸代谢和胆固醇代谢相关的蛋白的基因表达情况进行了分析，其中4个与蛋白水平相符合，而另有2个与蛋白水平不符（图2）。
表4 与脂代谢相关的DEPs在各组中的表达情况分析
图2 RT-PCR分析6个与脂肪酸代谢、胆固醇代谢相关的蛋白的基因表达情况
比较蛋白质组学的结果显示，LC-PUFAs的摄入诱导了β-氧化，从而减少了机体内脂肪的积累，并阻止肝脏中的脂质合成。这可能就是导致体质量下调，TG、TC和LDL-C下降，以及HDL-C升高的原因。并且我们发现，在KO-PL组中，脂肪酸β-氧化途径中的各类蛋白表达更高。并且与脂肪酸磷酯化相关的蛋白酶ACSL和PLA2也有更高的表达。这可能是KO-PL在一定程度具有比FO-TG和FO-EE更优的降脂效果的原因。相反，涉及脂肪酸合成与延伸相关的DEPs，脂肪酸合成途径中的关键酶ELOV2和FADS2，在实验组中的表达下调。但是与LC-PUFAs的形式没有相关性。此外，LC-PUFAs的摄入还影响了氨基酸代谢，其中CP3AD和PGES2表达上调，且可能与摄入剂量有关，与PUFAs的形式无关。
第一作者简介
潘佳萍硕士研究生
女，硕士研究生，宁波大学食品与药学学院；研究方向：食品科学—组学技术的应用。
第一作者简介
王 欢 硕士研究生
女，硕士研究生，宁波大学食品与药学学院；研究方向：食品科学—油脂健康。
通信作者简介
李 晔 副教授
宁波大学海洋学院，副教授，硕士生导师；研究方向：食品生物技术。主持参与了国家级项目5 项，省市各类项目7项。在国内外期刊发表研究论文30余篇，授权发明专利4 项，获省市各类奖项2 项。
Comparative proteomic analysis reveals the effects of different fatty acid forms on high-fat diet mice
Jiaping Pana,b,1, Huan Wanga,b,1, Ye Lia,*, Chenyang Lua
a School of Marine Science, Ningbo University, Ningbo 315832, China
b Collage of Food and Pharmaceutical Sciences, Ningbo University, Ningbo 315832, China
1 Authors contributed equally to this article.
*Corresponding author.
E-mail address: liye@nbu.edu.cn
Abstract
Long-chain omega-3 polyunsaturated fatty acids (LC-PUFAs), known for having many health benefits, are usually present in three forms: triglycerides (TG), ethyl esters (EE), and phospholipid (PL). In this study, the effects of these three LC-PUFAs forms (fish oil for TG and EE, krill oil for PL) on the obese mice were compared, and the proteomic changes that focused on lipid metabolism were evaluated via label-free quantitative proteomics analysis. Compared with the model group, all three of the LC-PUFA form supplementations (labeled as the FO-TG group, FO-EE group and KO-PL groups) could significantly reduce body weight gain (P < 0.01). Low-density lipoprotein cholesterol levels were significantly decreased, whereas high-density lipoprotein cholesterol levels were significantly increased in the FO-TG group and FO-EE group (P < 0.01), and especially in the PL group (P < 0.001). Furthermore, proteomics analysis results suggested that some differentially expressed genes involved in the fatty acid degradation and oxidation pathways had a higher expression fold in the KO-PL group than in the FO-TG or FO-EE groups. Our results showed that dietary LC-PUFAs can reduce fat deposition and inhibit lipogenesis in the liver by upregulating the expression of proteins that are involved in the fatty acid degradation and oxidation pathways. Additionally, KO-PL elicits stronger effects than FO-TG or FO-EE.
Reference:
PAN J P, WANG H, LI Y, et al. Comparative proteomic analysis reveals the effects of different fatty acid forms on high-fat diet mice[J]. Food Science and Human Wellness, 2022, 11(2): 316-322. DOI:10.1016/j.fshw.2021.11.005.
编辑：梁安琪；责任编辑：张睿梅
封面图片来源：图虫创意
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