本文系Food Science and Human Wellness原創(chuàng)編譯，歡迎分享，轉(zhuǎn)載請(qǐng)授權(quán)。

Introduction

衰老導(dǎo)致身體生理和精神健康狀態(tài)惡化和功能下降，疾病風(fēng)險(xiǎn)增加。例如，衰老導(dǎo)致身體免疫功能下降，伴隨著感染、癌癥和自身免疫性疾病的發(fā)病率增加，以及無菌慢性炎癥的患病率提升。最近，有學(xué)者提出了與衰老相關(guān)的十二種hallmarks，對(duì)它們的治療干預(yù)可能會(huì)逆轉(zhuǎn)衰老，即所謂的抗衰老。隨著全球人口老齡化日益加劇，因衰老所致的健康問題給各國社會(huì)醫(yī)療保障體系帶來巨大壓力。因此，揭示衰老的生物學(xué)機(jī)制和探索新的抗衰老療法是全球科研領(lǐng)域熱點(diǎn)之一。食物材料中含有豐富多樣的活性成分，從膳食原料中尋找生物活性化合物如多酚和多糖，用于抗衰老引起了科學(xué)家的濃厚興趣。越來越多的機(jī)理研究表明，天然來源的多糖可以通過多種機(jī)制發(fā)揮抗衰老作用，包括增加抗氧化能力、增強(qiáng)端粒酶活性、調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡、激活自噬、提高免疫功能、抑制糖基化，改善線粒體功能障礙、調(diào)節(jié)與營養(yǎng)感應(yīng)相關(guān)的基因表達(dá)和信號(hào)通路、調(diào)節(jié)腸道微生物群等。

食用菌是人類飲食的一部分，具有高營養(yǎng)、高纖維、低熱量的特點(diǎn)，已有數(shù)千年的歷史。蘑菇多糖是食用菌中最主要的活性成分，許多研究已經(jīng)證明了蘑菇多糖的抗衰老潛力。然而，迄今為止，尚未見使用基于蛋白質(zhì)組學(xué)的方法探究蘑菇多糖在體內(nèi)抗衰老機(jī)制的報(bào)道。在我們之前的研究中，從香菇子實(shí)體中熱水提取獲得一種由葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖組成的平均分子量為26 kDa的香菇雜多糖（命名為L2），具有免疫增強(qiáng)作用。同時(shí)，L2可以部分恢復(fù)與年齡相關(guān)的免疫功能下降，并逆轉(zhuǎn)老年小鼠腸道微生物群組成的年齡改變，證明了L2的抗衰老潛力。

在本研究中，分析L2灌喂對(duì)老年小鼠免疫功能和血脂的影響，以進(jìn)一步評(píng)估其抗衰老潛力。隨后，對(duì)老年小鼠的小腸組織進(jìn)行了基于iTRAQ的蛋白質(zhì)組學(xué)分析，從蛋白質(zhì)表達(dá)的角度揭示L2在免疫功能和血脂調(diào)節(jié)作用的生物學(xué)機(jī)制，擴(kuò)展關(guān)于蘑菇多糖抗衰老機(jī)制的知識(shí)。

Results and Discussion

L2增強(qiáng)衰老小鼠的免疫功能和調(diào)節(jié)血脂指標(biāo)

O組（老齡小鼠）的脾臟指數(shù)和胸腺指數(shù)顯著低于A組（成年小鼠）（P＜0.05），反映出隨著衰老，脾臟和胸腺器官的重量下降。與成年小鼠相比，老年小鼠的脾淋巴細(xì)胞增殖活性和NK細(xì)胞活性大幅下降。同時(shí)，炎性細(xì)胞因子IL-6和TNF-α以及抗炎細(xì)胞因子IL-10的水平隨著衰老而顯著增加。L2處理后，老年小鼠淋巴細(xì)胞增殖活性、NK細(xì)胞活性等細(xì)胞免疫功能以及血清IL-6、IL-10水平顯著升高（P＜0.01）。此外，血清TNF-α、IL-1β的含量也有所升高。這些結(jié)果表明，L2增強(qiáng)了老年小鼠的免疫功能。衰老對(duì)小鼠血清HDL-C（P＜0.05）和LDL-C（P＝0.076）水平明顯影響，但對(duì)TC和TG水平影響較小。L2增加了老年小鼠血清TC和HDL-C水平，并明顯升高了血清LDL-C水平（P＜0.05）。有趣的是，L2降低了老年小鼠的血清TG水平（（1.35±0.94）vs.（0.52±0.21）mmol/L），盡管沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。這些結(jié)果表明L2調(diào)節(jié)老年小鼠的脂質(zhì)代謝。

圖1 L2對(duì)老齡小鼠免疫功能和血脂的影響

L2調(diào)節(jié)小腸組織中蛋白表達(dá)

根據(jù)FC＞1.3或＜0.77且P＜0.05的篩選標(biāo)準(zhǔn)，從其中4,664個(gè)鑒定蛋白質(zhì)中篩選出95個(gè)蛋白為差異表達(dá)蛋白（DRPs），其中75個(gè)蛋白上調(diào)，20個(gè)蛋白下調(diào)。

圖2 DRPs的reactome和KEGG富集分析

Reactome鑒定出175條富集通路具有顯著性。大多數(shù)通路與細(xì)胞調(diào)控（如細(xì)胞黏附、凋亡、應(yīng)激、激活等）、細(xì)胞外基質(zhì)和細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)組織以及代謝調(diào)節(jié)相關(guān)。KEGG富集分析確定了DRPs涉及的158條通路，其中蛋白質(zhì)消化吸收、糖尿病心肌病以及丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代謝顯著富集，調(diào)整P＜0.1的標(biāo)準(zhǔn)。

STRING構(gòu)建了蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)。蛋白互作圖提示了DRPs之間的直接（物理和功能）和間接相關(guān)性。通過計(jì)算蛋白間的互作連接數(shù)量，cadherin1（14 degree）、plectin（9 degree）、cadherin-17（8 degree）、RasGTPase激活樣蛋白IQGAP2（7 degree）和ezrin（7 degree）是響應(yīng)L2作用的關(guān)鍵蛋白。

Conclusion

香菇多糖L2可增強(qiáng)老齡小鼠免疫功能并調(diào)節(jié)血脂水平。基于iTRAQ的蛋白質(zhì)組學(xué)方法在老年小鼠小腸組織中鑒定出95個(gè)DRPs。GO、PANTHER、Reactome、KEGG分析顯示，這些DRPs主要參與細(xì)胞內(nèi)外結(jié)構(gòu)組織、細(xì)胞代謝調(diào)節(jié)、細(xì)胞外基質(zhì)組織等生物學(xué)功能，富集于蛋白質(zhì)消化吸收、糖尿病心肌病、以及丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代謝。特別是，大約16和9個(gè)DRPs參與免疫功能和脂質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)。包含63個(gè)蛋白互作網(wǎng)絡(luò)表明，鈣黏蛋白1、plectin、cadherin-17、RasGTPase激活樣蛋白IQGAP2和ezrin是老年小鼠對(duì)L2處理做出反應(yīng)的關(guān)鍵蛋白。這些發(fā)現(xiàn)可能有助于深入了解L2在免疫功能和脂質(zhì)代謝方面抗衰老的生物學(xué)機(jī)制，并為未來的研究提供新的線索。

第一/通信作者

徐曉飛，男，博士（后）、高級(jí)工程師，現(xiàn)任廣東海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院教師，研究方向?yàn)槭秤镁ㄏ愎健④蜍?、銀耳、繡球菌等）天然多糖的結(jié)構(gòu)、功能和機(jī)理研究；藥食同源資源的產(chǎn)業(yè)化與深加工食品開發(fā)。曾任華南協(xié)同創(chuàng)新研究院創(chuàng)新中心副主任、無限極(中國)有限公司研發(fā)高級(jí)主任、仙樂健康科技股份有限公司研發(fā)高級(jí)經(jīng)理。先后主持博士后科學(xué)基金（面上項(xiàng)目和特別資助）、中央高校基本科研業(yè)務(wù)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目、省科技專項(xiàng)和企業(yè)橫向課題等十余項(xiàng)。具有在企業(yè)逾20年?duì)I養(yǎng)補(bǔ)充劑及天然產(chǎn)物保健食品/功能食品研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，擅長天然活性成分挖掘、機(jī)理研究與產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，已開發(fā)上市營養(yǎng)保健/功能食品逾六十余款，多款產(chǎn)品獲得行業(yè)獎(jiǎng)項(xiàng)。申請(qǐng)專利30余項(xiàng)（授權(quán)中國專利20余項(xiàng)，美國專利1項(xiàng)），參編并主持開發(fā)兩項(xiàng)多糖檢測(cè)方法入編《保健食品功效成分檢測(cè)方法》書籍，發(fā)表國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊論文70余篇，其中SCI/EI論文30余篇。

iTRAQ-based quantitative proteomic profiling of the regulatory mechanisms on immune functions and blood lipids in aged mice fed with Lentinula edodes-derived polysaccharides

Xiaofei Xu*, Xiaofei Liu, Jin Chen, Jingjing Guan, Donghui Luo

a Institute of Food Science and Technology, College of Biological Science and Engineering, Fuzhou University, Fuzhou 350108, China

b Food Nutrition and Health Research Center, School of Advanced Manufacturing, Fuzhou University, Jinjiang 362200, China

c School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China

d Beijing Laboratory for Food Quality and Safety, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China

e School of Health Science and Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China

1 Both authors contributed equally.

*Corresponding author.

Abstract

The mechanisms of mushroom polysaccharides on immune functions and lipid metabolism of aged mammals have not been fully elucidated. In the present study, after assessing the impacts of one type of Lentinula edodes-derived polysaccharides, named L2, on immune functions and blood lipid profiles, isobaric tags for relative and absolute quantification (iTRAQ)-based proteomic profiling of the small intestinal tissues from aged mice treated with L2 was performed. L2 reversed immune function declines and modulated the lipid metabolism of aged mice evidenced by increased levels of serum TC, HDL-C, and LDL-C, and reduced levels of serum TG. Moreover, a total of 95 differentially regulated proteins (DRPs) were identified, of which 75 were up-regulated and 20 were down-regulated. Most of the DRPs were involved in intracellular and extracellular structure organization, and cellular and metabolic regulation. Particularly, approximately 16 and 9 DRPs participated in the regulation of immune functions and lipid metabolism, respectively. Furthermore, protein-protein interaction analysis highlighted that cadherin-1, plectin, cadherin-17, Ras GTPase-activating-like protein IQGAP2, and ezrin might be key proteins in response to L2 treatment. These findings provide new insights into the biological mechanisms of mushroom polysaccharides in anti-aging from a proteomic perspective.

Reference:

XU X F, LIU X F, CHEN J, et al. iTRAQ-based quantitative proteomic profiling of the regulatory mechanisms on immune functions and blood lipids in aged mice fed with

Lentinula edodes

本文編譯內(nèi)容由作者提供

編輯：梁安琪；責(zé)任編輯：孫勇

封面圖片：圖蟲創(chuàng)意

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