基于单细胞转录组测序技术的食品中甾醇氧化物促细胞泡沫化作用及其机制研究
批准号:
32072179
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
陆柏益
依托单位:
学科分类:
食品生物化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
陆柏益
中文摘要
细胞泡沫化是动脉粥样硬化早期发生、发展的重要病理基础。前期研究发现食品贮藏加工中产生的甾醇氧化物具有致动脉粥样硬化的潜在危害,但是其吸收转运以及促细胞泡沫化的机制亟待研究。本项目拟以7-酮基胆固醇、7-酮基谷甾醇等食品中主要甾醇氧化物为对象,利用Caco-2/HT29-MTX细胞吸收模型、ApoE基因缺陷小鼠动脉粥样硬化模型、THP-1源巨噬细胞模型,整合单细胞转录组测序、靶向脂质代谢组学等手段,解析食品中甾醇氧化物的吸收转运、体内分布及其代谢规律,探析其对动脉粥样硬化早期斑块形成以及细胞泡沫化、炎症反应、脂质代谢的影响,锚定泡沫化的靶标细胞亚型及其分型规律;从胆固醇的摄入、酯化及流出等方面探明甾醇氧化物致脂质代谢异常的机制,从NLRP3炎症小体等方面探明其致炎症调控失衡的机制,从JAK/STAT等通路探明其致细胞极化分型的机制,从而揭示食品中甾醇氧化物促巨噬细胞泡沫化作用机制。
英文摘要
Foam cell formation is the main pathology of early atherosclerosis. Previous studies have found that oxysterols produced by food thermal processing, such as 7-keto-cholesterol can cause the formation of foam cells, which potentially accelerates atherosclerosis. However, the absorption of foodborne oxysterols in vivo and the mechanism of oxysterols aggravating foam cell formation still need further investigation. Thus, major oxysterols in diets such as 7-keto-cholesterol and 7-keto-sitosterol were researched in this study. Based on Caco-2/HT29-MTX cell model and ApoE deficient mice model, the absorption mechanism, distribution and metabolism of food-borne oxysterols are analyzed, using single-cell sequencing and target lipid metabolomics. The effects of oxysterols on plaque formation in the early stage of atherosclerosis, foam cell formation, inflammatory response, and lipid metabolism are investigated, the target subtypes of foam cell formation and their polarization are analyzed by heterogeneity analysis. Macrophage model derived from THP-1 cells is used to explore the mechanism of oxysterols on regulating imbalanced inflammatory response by activating NLRP3 inflammasome and NF-κB signaling pathway, on promoting macrophage foaming from the aspects of oxidized low-density lipoprotein intake, cholesterol esterification and efflux, and on cell polarization and phenotyping induced by oxysterols via multiple signaling pathways, such as JAK/STAT, PI3K/Akt, and JNK pathway. The multiple mechanisms of food-borne oxysterols promoting foam cell formation are revealed based on the above three aspects.
食品贮藏加工过程中产生的甾醇氧化物具有致动脉粥样硬化的风险,然而这些物质在体内的吸收、转运、分布及致动脉粥样硬化机制仍不明确。细胞泡沫化是动脉粥样硬化发生发展的重要病理基础。因此,探明食源性甾醇氧化物的体内吸收转运机制,明确其分布规律,揭示其促细胞泡沫化作用及机制,对于预防调控甾醇氧化物摄入的健康风险具有重要意义。项目以7-酮基胆固醇、7-酮基谷甾醇为研究对象,结合单细胞测序、蛋白组学、脂质组学等技术手段,研究发现食源性甾醇氧化物主要通过小肠上皮细胞的NPC1L1蛋白吸收,吸收率均在1.33%-2.21%;小鼠血清和肝脏中甾醇氧化物主要以7-酮基、7β-羟基和5α, 6α-环氧化物为主,而脑部三羟基化合物的含量较多,摄入甾醇氧化物可导致体内甾醇氧化物水平升高,血清中的甾醇氧化物含量均显著增加,肝脏中主要是7β-羟基和5α,6α-环氧化物发生显著累积,而脑部主要是7β-羟基、5α,6α-环氧化物和三羟基氧化物的累积;摄入甾醇氧化物显著加剧了ApoE-/-小鼠的主动脉斑块形成,并刺激了成纤维细胞生成和巨噬细胞炎症反应和脂质积累;通过体外细胞实验发现7-酮基胆固醇分别通过刺激LDLR蛋白和NF-κB/NLRP3通路加剧巨噬细胞脂质积累和炎症反应进而导致巨噬细胞泡沫化,而7-酮基谷甾醇则主要通过TLR4/MyD88/TRAF6通路加剧巨噬细胞炎症反应进而导致巨噬细胞泡沫化。此外,本项目还探究了谷甾醇改善ApoE-/-小鼠动脉粥样硬化的作用及机制。豆甾醇能够抑制主动脉中CD86+炎性巨噬细胞,并促进CD163+抗炎巨噬细胞极化,进而发挥了抗炎作用;豆甾醇减少了主动脉F4/80+α-SMA+细胞的比例,说明豆甾醇可缓解平滑肌细胞泡沫化过程中向巨噬细胞亚型的表型转变;豆甾醇可减缓A7r5细胞表面CD68受体的表达,从而抑制平滑肌细胞向巨噬细胞的表型转变。项目的实施为甾醇氧化物的健康风险研究及防控提供科学依据及潜在手段。
基于光诱导的典型食品体系甾醇氧化劣变机理及其阻控研究
-
批准号:31772091
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:60.0万元
-
批准年份:2017
-
负责人:陆柏益
-
依托单位:
山核桃仁甾醇阿魏酸酯抑制肿瘤细胞效应及基于生物学通路的机理研究
-
批准号:31271847
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:85.0万元
-
批准年份:2012
-
负责人:陆柏益
-
依托单位:
竹笋甾醇酚酸酯抗前列腺炎生物效价及基于RT-PCR芯片技术的作用机理研究
-
批准号:30901001
-
项目类别:青年科学基金项目
-
资助金额:20.0万元
-
批准年份:2009
-
负责人:陆柏益
-
依托单位:
国内基金
海外基金