槲皮素降脂作用的機制研究

張艷媛，劉嘉琦，高雪芳，席銀秀，安麗霞

（ 晉中信息學院，山西 晉中 030800 ）

雞蛋膽固醇含量較高，約200～300 mg/枚[1]。有研究認為，攝入過量的膽固醇會引起高血脂、動脈粥樣硬化及脂肪肝等疾病[2]。為解決消費者對低膽固醇雞蛋的需求，國內外學者致力于低膽固醇蛋雞品系的選育。有研究指出，蛋黃中膽固醇含量可能與血脂水平存在相關性[2]。門文卉[3]研究表明，雞蛋膽固醇含量與血清低密度脂蛋白（LDL-C）含量呈顯著正相關，推測血清LDL-C 可作為雞蛋膽固醇含量的間接選擇指標。陳營等[4]研究表明，降膽固醇微生態制劑可明顯降低大白鼠血清中總膽固醇（TC）、甘油三酯（TG）及胰高血糖素（Glc）的水平，使高密度脂蛋白（HDL-C）、HDL-C/TC 顯著增高；而且隨著給藥劑量的增大和時間的延長，制劑對上述指標的影響越明顯；結果提示，該生態制劑能夠促進體內膽固醇的降解，從而有利于高血脂的預防和治療。陳愛瑛等[5]通過建立高血脂模型發現，二十碳五烯酸（EPA）可顯著降低模型小鼠血清TC和LDL-C 的水平。由此可見，高脂血癥與膽固醇含量之間具有明顯的關聯。

槲皮素是一種存在于植物中的黃酮小分子化合物，可廣泛應用于食品健康和醫療等領域，在畜牧飼料添加劑領域的應用研究較少。槲皮素在抗炎、抗氧化、抗癌、提高免疫力等方面的作用已得到許多研究[6]，但有關調控家禽脂沉積、膽固醇水平等方面的研究相對較少[7]。網絡藥理學可通過分析高血脂疾病相關的生物通路和靶點探索槲皮素對該疾病的治療作用。本研究利用藥物-靶點-疾病的聯系預測槲皮素與高血脂疾病有關的靶點，為槲皮素應用于高血脂病的臨床防治提供參考，也為進一步探討這些靶點參與調節雞蛋膽固醇含量的生物學機制提供參考。

1 材料與方法

1.1 數據收集與聯系

通過Herb 2.0 數據庫（http://47.92.70.12/）進行槲皮素靶標的收集，在其搜索項目中選擇成分，以“Quercetin”作為關鍵詞進行搜索，在輸出信息中收集相關的基因靶標。通過Genecards 數據庫（https://www.genecards.org/）進行高血脂靶點的收集，以“hyperlipidemia”為關鍵詞搜索高血脂相關靶點。為確定槲皮素對于治療高血脂是否具有潛在效果，將收集到的槲皮素與高血脂的靶標取交集。

1.2 PPI蛋白互作分析

將1.1獲得的交集靶標導入String平臺，進行蛋白互作分析，然后將蛋白互作分析的結果文件導入Cytoscape 3.9.1，利用網絡拓撲學參數（接近度、中介度、度數）篩選關鍵靶點，并構建PPI 互作網絡。本研究將大于等于拓撲學參數的靶標確定為關鍵靶標。

1.3 富集分析

利用David平臺將1.2得出的關鍵靶標進行富集分析，富集分析結果包括基因本體論和KEGG 通路富集分析結果?；虮倔w論注釋提供了基因的生物學過程、細胞組成和分子功能分類，而KEGG則提供了基因參與代謝通路或信號轉導途徑等方面的信息。

2 結果與分析

2.1 槲皮素和高血脂疾病的交集靶點（見圖1）

圖1 槲皮素和高血脂疾病的交集靶點Fig.1 Intersection targets of the quercetin and hyperlipidemia

由圖1可知，通過Herb 2.0數據庫中的靶標收集，共獲得槲皮素靶點161個，高血脂疾病的靶點2 133個。將槲皮素與高血脂疾病的靶點取交集后，得到101個交集靶標。

2.2 PPI蛋白互作分析結果

將101個交集靶標導入String平臺構建PPI互作網絡，該網絡由101個節點和1 938條邊組成，表明101個交際靶點之間存在1 938種相互作用關系。網絡拓撲學參數接近度、中介度、度數的中位數分別為0.006 097 561、27.313 706 45 和37，通過此組數據可篩選出43 個重要靶標，將參數值從大到小排序，top 10的靶點見表1。

表1 網絡拓撲參數top 10的靶點Tab.1 Targets of the top 10 of the network topology parameter

2.3 富集分析結果

對101 個交集靶標進行GO 功能分析，并按照參與該功能基因的數量與顯著性（P值）進行排序，結果顯示，生物學過程（BP）、細胞組成（CC）和分子功能（MF）模塊分別富集到423、29 和68 條條目。以P值為倒序展示GO 富集結果中各個模塊的top 5條目，見表2。

表2 GO分析各模塊top 5的條目Tab.2 GO analyze of the top 5 items of each module

KEGG分析共富集到121條通路，其中，信號轉導與免疫系統的條目較多，分別為18 條與14 條。P值降序排top 5的通路見圖2，點越大表示該通路富集的條目越多，顏色越深表示P值越小，即越顯著。

圖2 KEGG分析top5的通路Fig.2 KEGG analysis of the top 5 pathways

3 討論

已有研究表明，黃酮類藥物能夠降低蛋黃膽固醇含量[8]。槲皮素屬黃酮類藥物，具有降低肝、心、腎和主動脈血管等組織膽固醇含量的作用，提示槲皮素可能具有加速膽固醇外排轉運的作用，從而減少膽固醇在組織細胞中的蓄積[9]。高血脂主要指脂肪代謝或轉運異常使血清中一種或多種血脂含量高于正常范圍[10]，是以血清TC、TG、LDL-C 等水平異常升高，而HDL-C 降低為特征，是引發動脈粥樣硬化、冠心病等相關心血管疾病的主要危險因素之一[11]。大量研究表明，調節膽固醇等生物學過程是防治高血脂的關鍵。

有研究指出，日糧中添加450 mg/kg 槲皮素可顯著提高脂多糖構建誘導氧化應激吉林白鵝血液總蛋白（TP）和TG的含量[12]。魏翊等[13]研究日糧中槲皮素對產蛋中后期蛋雞蛋品質和脂代謝的影響，結果顯示，日糧添加槲皮素可提高蛋雞腹脂率；與對照組相比，日糧中添加100、300、600 mg/kg槲皮素顯著降低了蛋雞血清LDL-C、TG和游離脂肪酸（NEFA）的含量，槲皮素添加量為300 mg/kg時還極顯著降低了蛋雞血清TC含量；此外，槲皮素添加量為100、300、600 mg/kg 時蛋雞肝臟TG 含量極顯著降低。王密[14]研究發現，槲皮素可調節脂質代謝，降低腹脂率，減少脂肪沉積，降低血清TG、TC、LDL-C 等脂代謝相關指標，提高血清脂聯素（ADPN）和瘦素（LEP）含量。

本試驗預測獲得了槲皮素存在161 個靶點，高脂血癥有2 133個潛在靶點，其中101個靶點為槲皮素活性成分與高脂血癥的交集靶點。構建了槲皮素和高脂血癥交集靶點的PPI網絡并進行KEGG富集，結果發現，交集靶點主要集中在脂質和動脈粥樣硬化通路、TNF信號通路等。由此可見，槲皮素可能通過參與調控脂質和動脈粥樣硬化通路信號通路調節脂質代謝，從而實現降低膽固醇和血脂的作用。有研究表明，AKT1 和PIK3R1 通過影響PI3K/AKT 信號轉導通路中發揮調節能量穩態、脂肪酸合成的作用[15-16]。由此可以推測，槲皮素主要通過調控TNF等重要基因靶點和脂質和動脈粥樣硬化通路、TNF信號通路等重要信號通路，從而降低了膽固醇和炎癥反應，進而起到防止高血脂發生與發展的作用。

4 結論

本試驗預測獲得了槲皮素存在161 個靶點，高脂血癥有2 133個潛在靶點，其中101個靶點為槲皮素活性成分與高脂血癥的交集靶點。綜上所述，槲皮素通過多靶點、多通路的方式對血脂含量進行調節，從而發揮降低膽固醇、治療高血脂的藥理作用。