摘要反式脂肪酸(transfattyacid,TFA)对人体健康的影响一直以来都是公众关注的焦点,同时也是科学研究人员研究的重点。大量流行病学研究与临床研究发现工业反式脂肪酸(industrialtransfattyacid,I-TFA)对人体的健康有不利的影响,主要包括引起脂质代谢紊乱,引发动脉粥样硬化(Atherosclerosis,AS),进而引发心血管疾病(Cardiovasculardiseases,CVD)。但,关于另一种反式脂肪酸---反刍动物反式脂肪酸(ruminanttransfattyacid,R-TFA)对人体健康的影响却有争议。<br> 因此,本研究首先基于全国居民营养与健康调查与9个省“统计年鉴”获得反刍动物食物消费量数据,并结合课题组前期获得的反刍动物食品R-TFA含量的数据,统计分析得到中国居民每日膳食中R-TFA摄入量,并与国外居民每日R-TFA摄入量进行比较;其次,通过单因素和响应面曲线法,研究了尿素包合法富集反刍动物反式脂肪酸的最佳条件;最后,依据国外居民R-TFA摄入量,探究不同剂量的R-TFA对ApoE-/-动脉粥样硬化小鼠的血脂和主动脉斑块的影响,得出R-TFA对心血管健康的影响及可能的机理,同时通过脂质组学研究混合反式脂肪酸对人脐静脉内皮细胞膜细胞(HUVEs)脂质代谢的影响,找到混合反式脂肪酸处理组之间的脂质差异代谢物,探讨其在脂质代谢过程中所发挥的作用,确定其代谢通路,为进一步研究混合TFA与CVD之间的关系提供科学依据,为指导人群合理摄食反刍动物膳食的量提供科学依据,对阐明反刍动物食品的安全性、指导合理膳食、预防心血管疾病有着重要意义。得到的研究成果如下:<br> (1)中国居民R-TFA摄入量的调查<br> 首先利用1982年、1992年、2002年2012-1013年“全国居民营养与健康调查”、9个省“统计年鉴”和中国食物成分表(2017)获得反刍动物食物消费量数据,并结合课题组前期测反刍动物食品的TFA含量数据进行数据分析处理,结果发现2012年-2013年我国居民R-TFA的摄入量在0.062~0.250g/d,显著低于国外居民R-TFA摄入量。从1982年到2012年,这30年间的中国居民R-TFA摄入量逐年增加,其中2012年全国居民平均R-TFA摄入量估计为0.137g/d,相当于能量摄入量的0.057%,且城市高于农村。2012年至2013年,从我国东南方到西北方各省份居民R-TFA水平显著增加,其中内蒙古最高为(0.25g/d)。牛羊肉与鲜奶是R-TFA的主要来源。<br> (2)R-TFA的制备<br> 研究了尿素包合过程中游离脂肪酸与尿素的比值、游离脂肪酸与乙醇的比例和包合时间等主要条件对产物中反式单不饱和脂肪酸含量的影响。采用响应面法研究了这三个因素对反式单不饱和脂肪酸制备的影响,获得了制备反式单不饱和脂肪酸产物的最佳条件,即游离脂肪酸与尿素比为1:2、游离脂肪酸与乙醇的比为1∶2,包合时间为20h,获得的产品中反式单不饱和脂肪酸产物的含量约为12.28%。<br> (3)R-TFA对ApoE-/-小鼠的血脂和心血管健康的影响<br> 通过不同剂量R-TFA饲喂ApoE-/-小鼠8周,通过对ApoE-/-小鼠生化指标与主动脉斑块评估,结果发现在血脂方面,与高脂组相比,高脂+低剂量R-TFA和高脂+高剂量R-TFA均升高小鼠TG、TC、HDL-C/LDL-C和动脉硬化指数的水平,降低了血液中ApoB/ApoA1的比值。R-TFA对于高脂膳食诱导的血脂代谢紊乱未观察到缓解作用,反而有促进ApoE-/-小鼠血脂代谢紊乱的效果。<br> 在主动脉的检测中发现摄入低剂量R-TFA仅在腹部主动脉处于舒张压与收缩压状态下,直径有所变小。摄入高剂量R-TFA,胸部主动脉窦、上升主动脉与腹部主动脉处于舒张压与收缩压状态,均会使得小鼠主动脉的直径变小。说明高脂+高剂量R-TFA组的ApoE-/-小鼠动脉直径变窄,会促进动脉粥样硬化发展。此外,胸部主动脉油红O染色同样发现,高脂+高剂量R-TFA组小鼠胸部主动脉斑块明显增加,也较高脂组的明显加重。腹部主动脉病理形态学也显示高脂+高剂量R-TFA组小鼠形成动脉粥样硬化已经形成,有大量泡沫细胞形成和堆积,内膜增厚,并突向管腔。高脂+高剂量R-TFA组小鼠腹部主动脉横截面的SMα与单核细胞/巨噬细胞的表达与高脂组的情况相比明显增加。而主动脉的形态学发现,高脂+低剂量R-TFA组小鼠与高脂组的小鼠无没明显差异。<br> (4)R-TFA对ApoE-/-小鼠脂质代谢的影响<br> 基于超高效液相色谱-质谱(UltraPerformanceLiquidChromatography-MassSpectrometry,UPLC-MS/MS)系统的脂质组学分析平台,发现高脂+低剂量R-TFA与高脂+高剂量R-TFA组小鼠血清脂质之间存在27种差异代谢物,其中5种为TAG、20种为PL、2种为ST。这里面差异较大的是TAG(16∶0/20∶0/20∶0)、PC(20∶0/22∶6)、TAG(16∶0/16∶1/18∶1)、PC(15∶0/16∶0)与PE(16∶0/16∶0)。而高脂+低剂量R-TFA与高脂+高剂量R-TFA组小鼠肝脏脂质之间的潜在差异代谢物,一共鉴定出了49种差异代谢物,其中6种为FFA、14种为TAG、10种为PL、19种为DAG和5种为SP,差异较大的是C14∶1、C17∶0、DG(15∶0/16∶1)、TAG(16∶0/16∶1/18∶2)、TAG(14∶0/18∶1/18∶2)与C14∶0。通过KEGG通路分析,高脂+低剂量R-TFA与高脂+高剂量R-TFA组的小鼠血脂之间一共鉴定出了5条差异代谢通路,包括甘油磷脂代谢、a-亚麻酸代谢、甘油脂代谢、类固醇生物合成以及糖基磷脂酰肌醇-锚定生物合成代谢通路。高脂+低剂量R-TFA与高脂+高剂量R-TFA组的小鼠肝脏脂质之间一共鉴定出了6条差异代谢通路,包括亚油酸代谢、a-亚麻酸代谢、游离脂肪酸生物合成、花生四烯酸代谢、甘油磷脂代谢以及不饱和脂肪酸生物合成代谢通路。从以上结果发现,血脂和肝脏脂质差异代谢通路都与甘油磷脂代谢、a-亚麻酸代谢通路相关。<br> (5)混合反式脂肪酸对人脐静脉内皮细胞(HUVEC)脂质代谢的影响及其机理的研究<br> 在HUVECs细胞中,I-TFA-25组和R-TFA-25组之间存在29种差异代谢物,其中4种为DAG、7种为TG与18种为PL,这里面差异最大的是PA(16∶0/18∶1)、TG(18∶1/18∶1/22∶6)、TG(18∶1/18∶1/18∶2)、TG(18∶1/18∶1/22∶5)与TG(18∶1/18∶1/20∶1)。而I-TFA-100组和R-TFA-100组之间存在39种潜在差异代谢物,含有4种为DAG、16种为TAG、2种为FFA、17种为PL,其中差异较大的是PG(16∶1/16∶1)、PC(16∶1/16∶1)、TG(16∶1/16∶1/18∶2)、PG(16∶0/16∶1)与PG(16∶1/18∶1)。R-TFA-25组与R-TFA-100组一共鉴定出了33种差异代谢物,其中3种为DAG、17种为TAG、12种为PL,这里面差异较大前五个是TG(16∶1/16∶1/18∶1)、TG(16∶0/16∶1/18∶2)、TG(16∶1/18∶1/18∶2)、TG(16:1/16:1/18:2)、TG(18∶1/18∶1/18∶2)与TG(16∶1/18∶1/20∶1)。通过KEGG代谢通路分析,I-TFA-25组和R-TFA-25组之间一共鉴定出了5条差异代谢通路,分别是甘油脂代谢、磷脂酰肌醇、甘油磷脂代谢、a-亚麻酸代谢以及糖基磷脂酰肌醇-锚定生物合成。I-TFA-100组与R-TFA-100组之间一共鉴定出了4条差异代谢通路,包括a-亚麻酸代谢、甘油磷脂代谢、糖基磷脂酰肌醇-锚定生物合成以及甘油脂代谢,R-TFA-25组与R-TFA-100组与I-TFA-100组与R-TFA-100组的结果一致。从以上结果发现,I-TFA-25组和R-TFA-25组、I-TFA-100组与R-TFA-100组、R-TFA-25组与R-TFA-100组的脂质差异代谢通路都与甘油脂代谢、甘油磷脂代谢、a-亚麻酸代谢以及糖基磷脂酰肌醇-锚定生物合成通路相关。在以上所有组别中,差异最显著的代谢通路均是甘油磷脂代谢通路。
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