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安捷伦Seahorse代谢分析技术在功能性食品研究中的应用
从数年前流行于大街小巷的减肥药、护肝药等保健食品或药物广告，到当前火爆富人圈的续命保健品瑞维拓(NMN)，反映出了人们对健康长寿的不断追求，另一方面也说明了保健食品或功能性食品的重要性及庞大的市场需求。
细胞所需能量主要由线粒体与糖酵解两个过程提供，能量代谢紊乱将引起细胞功能异常从而引起诸多疾病，包括肥胖症、糖尿病、脂肪肝、老年病等，这些疾病发病率逐年上升，而当今社会亚健康状况也逐渐年轻化，这些疾病或病理现象除通过药物治疗外，还可通过各种功能性食品改善和预防。其中，通过食物中活性成分对细胞能量代谢功能的维持和改善可预防疾病或改善健康状况。
安捷伦Seahorse能量代谢分析系统是测量细胞能量代谢的金标准，通过实时测量细胞线粒体呼吸能力(OCR)和细胞糖酵解水平(ECAR)来反映细胞能量代谢的能力。
下面介绍部分利用该代谢分析技术进行功能性食品研究的相关应用。
一、抗肥胖相关功能性食品研究
1-1.Lycopeneattenuatesbodyweightgainthroughinductionofbrowningviaregulationofperoxisomeproliferator-activatedreceptorγinhigh-fatdiet-inducedobesemice
番茄红素可调节高脂饮食诱导的肥胖小鼠中PPARγ来诱导脂肪褐变而减轻体重增加摘要：番茄红素(LYC)是番茄中的主要类胡萝卜素之一，临床前和临床上已被用于肥胖和2型糖尿病管理。活化的过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)参与棕色样表型转换和能量消耗。北京中医药大学糖尿病研究中心等研究发现LYC处理可促进葡萄糖消耗和改善胰岛素敏感性，并促进白色脂肪细胞褐变。此外，LYC治疗可减轻体重增加并改善血清脂质分布，并促进肥胖小鼠的BAT活化。LYC干预可诱导PPARγ刺激线粒体呼吸，并使白色脂肪细胞和组织褐变。综上所述，这些结果表明LYC通过上调PPARγ诱导褐变来抑制肥胖并改善葡萄糖和脂质代谢，这为该化合物对抗肥胖和肥胖相关疾病提供了新的视角。
Figure1-1LYC促进了原代脂肪细胞线粒体呼吸1-2.PhytanicacidactivatesPPARαtopromotebeigeadipogenicdifferentiationofpreadipocytes植烷酸可激活PPARα以促进前脂肪细胞的米色成脂分化
摘要：在制定预防和治疗肥胖和相关代谢紊乱的策略时，需要更好地了解米色和棕色脂肪形成机制。植烷酸(PA)存在于多种食品中，特别是在乳脂和海洋食品中。中国农业大学北京食品营养与人类健康高精尖创新中心等研究发现，PA在3T3-L1前脂肪细胞中升高了棕色成脂标志物的表达，提示PA促进了定型成脂细胞中的米色成脂分化。在未定型C3H10T1/2细胞中，PA可增加PGC1α的表达，但不会增加棕色脂肪形成调节因子PRDM16或UCP1的表达，表明PA对褐色脂肪细胞的定型没有明显影响。PA还增强了线粒体的生物发生和耗氧量。使用PPARα拮抗剂或敲低PPARα可同时阻断线粒体生物发生和米色成脂分化，表明PA介导的米色/棕色成脂分化依赖PPARα。总之，PA促进米色脂肪形成分化，但不促进祖细胞向棕色脂肪细胞谱系的定型，PPARα是PA诱导的米色/棕色成脂分化过程中的关键介体。
Figure1-2PA刺激线粒体的生物发生。通过PA处理8天，将3T3-L1前脂肪细胞诱导为米色脂肪细胞
1-3.Amixofapplepomacepolysaccharideimprovesmitochondrialfunctionandreducesoxidativestressintheliverofhigh-fatdiet-inducedobesemice
在高脂饮食诱导的肥胖小鼠中，苹果渣多糖混合物提高了肝脏线粒体功能并降低了氧化应激
摘要：苹果渣多糖(APP)是一种自由基清除剂，是从苹果渣中提取的主要化合物之一。西安交通大学等从当地“Qinguan”苹果渣中分离得到水溶性APP并进行HPLC化学分析。对高脂饮食诱导(HFD)肥胖小鼠进行饮食管理，发现APP显著降低了HFD引起的体重增加，并改善了HFD引起的肝代谢紊乱和氧化应激。通过Seahorse能量代谢分析技术发现在棕榈酸处理的肝脏HepG2细胞中，APP治疗可拯救棕榈酸引起的线粒体呼吸功能的下降，这可以保护及维持肝细胞的生存能力。因此，APP是一种有前途的生物活性食品成分，成功的改善了肥胖相关肝代谢紊乱。
Figure1-3APP治疗有效地恢复了线粒体功能，表明APP可能是一种有效的营养素1-4.6-Gingerol,afunctionalpolyphenolofginger,promotesbrowningthroughanAMPK-dependentpathwayin3T3-L1adipocytes6-姜酚是生姜的一种功能性多酚，可通过依赖AMPK的通路促进脂肪棕化
摘要：6-姜酚是传统食物姜的乙酸乙酯提取物(GFE)的主要功能化合物之一。年中国农业大学食品科学与营养工程学院和浙江大学食品学院联合研究，发现6-姜酚可以上调控制脂肪细胞线粒体生物发生的基因的表达水平，从而增加了线粒体呼吸作用，还增加线粒体的质子漏的氧气消耗速率，以此来改善线粒体呼吸和能量代谢，从而促进脂肪褐变和脂代谢，通过实验还发现6-姜酚的能量代谢的调节作用部分受AMPK信号通路介导，这表明6-姜酚对肥胖症有潜在的治疗作用。
Figure1-46-姜油酚显著增强脂肪细胞(3T3-L1)的线粒体呼吸及质子漏
参考文献
1-1.Zhu,R.,etal.()."Lycopeneattenuatesbodyweightgainthroughinductionofbrowningviaregulationofperoxisomeproliferator-activatedreceptorgammainhigh-fatdiet-inducedobesemice."JNutrBiochem78:.
1-2.Wang,H.,etal.()."PhytanicacidactivatesPPARalphatopromotebeigeadipogenicdifferentiationofpreadipocytes."JNutrBiochem67:-
1-3.Chen,L.,etal.(7)."Amixofapplepomacepolysaccharideimprovesmitochondrialfunctionandreducesoxidativestressintheliverofhigh-fatdiet-inducedobesemice."MolNutrFoodRes61(3).
1-4.JingWang,L.,etal.()."6-Gingerol,aFunctionalPolyphenolofGinger,PromotesBrowningthroughanAMPK-DependentPathwayin3T3-L1Adipocytes."JournalofAgriculturalandFoodChemistry67(51),-
二、改善血脂相关功能性食品研究
2-1.9-oxo-10(E),12(E)-octadecadienoicacidderivedfromtomatoisapotentPPARαagonisttodecreasetriglycerideaccumulationinmouseprimaryhepatocytes源自番茄的9-oxo-10(E),12(E)-十八碳二烯酸(亚油酸)是一种有效的PPARα激动剂，可以减少小鼠原代肝细胞中的甘油三酯积累
摘要：番茄是世界上最常见的农作物之一，其中含有许多有益的化合物，可改善脂质代谢异常。过氧化物体增殖激活受体α(PPARα)是改善脂质代谢异常的最重要目标之一，因此该研究专注于检测番茄中激活PPARα的活性化合物。1年日本京都大学食品学院经过LC/MS分析发现源自番茄的9-oxo-10(E)，12(E)-十八碳二烯酸(RF57)是有效的PPARα激动剂，可减少小鼠原代肝细胞中甘油三酯的积累。其中，该成分可通过PPARα活化增强肝细胞中线粒体对脂肪酸的氧化和氧气消耗，这通过测量细胞线粒体呼吸作用验证。从而证实了含有9-oxo-10(E)，12(E)-十八碳二烯酸的番茄改善肝脏脂代谢异常的作用。
Figure2-1番茄提取物(RF57)处理后增强了原代肝细胞的线粒体呼吸作用2-2.Effectsofflavonoid-richChinesebayberry(MorellarubraSieb.etZucc.)fruitextractonregulatingglucoseandlipidmetabolismindiabeticKK-A(y)mice富含黄酮的中国杨梅提取物对调节糖尿病KK-A(y)小鼠葡萄糖和脂质代谢的作用
摘要：代谢障碍、肥胖症、高脂血症都伴随着糖尿病的发生，研究发现使用富含黄酮类化合物的水果可以控制糖尿病。中国杨梅是原产于中国的亚热带水果，富含天然的黄酮类化合物，该水果提取物还具有多种生物活性和促健康特性。在6年的报道中，浙江大学水果质量研究中心等使用糖尿病KK-A(y)小鼠模型研究了杨梅品种“Biqi”的提取物(BFE)的抗2型糖尿病作用。研究发现BFE显著降低了小鼠的腹血糖，提高了葡萄糖耐受性和胰岛素敏感性，还明显减少了肝脂积累。BFE的这种低血糖效应是通过降低小鼠肝脏(HepG2细胞)中PPARγ共激活因子1α(PGC-1α)、磷酸烯醇丙酮酸羧激酶(PEPCK)、葡萄糖-6-磷酸酶的表达并且抑制葡萄糖生产，增强糖酵解来实现的。因此，中国杨梅可能是治疗2型糖尿病及其并发症的有效膳食食品。
Figure2-2杨梅提取物(BFE)处理后剂量依赖增强了HepG2细胞的糖酵解作用2-3.Luteinattenuatesoxidativestressandinhibitslipidaccumulationinfreefattyacids-inducedHepG2cellsbyactivatingtheAMPKpathway叶黄素通过激活AMPK通路来减轻氧化应激并抑制游离脂肪酸诱导的HepG2细胞中的脂质积累
摘要：叶黄素是已知的天然类胡萝卜素之一，在多种水果、蔬菜及蛋黄中含量丰富，具有抗炎作用和对UVA辐照细胞的DNA损伤有保护作用。北京工商大学和天津科技大学等食品学院研究了叶黄素的降脂作用，探讨了叶黄素在HepG2细胞中的具体调节机制。研究发现，与游离脂肪酸(FFA)处理组相比，叶黄素处理具有显著的降脂作用，降低了甘油三酯和总胆固醇水平，缓解了氧化应激。叶黄素降低了脂肪合成相关基因的表达水平，同时增加了脂肪氧化相关基因的表达水平。此外，叶黄素激活了AMPK通路(AMPK是一种关键的能量调节蛋白)，增加了AMPK的活性和AMP/ATP的比例，通过对HepG2细胞测量发现，相比FFA对照组相比，叶黄素处理显著减少了线粒体呼吸作用。这些结果共同表明，叶黄素通过激活AMPK减轻了FFA引起的氧化应激和肝脂积累。
Figure2-3叶黄素处理后显著减少HepG2细胞的线粒体呼吸而FFA增强了线粒体呼吸2-4.Berriescontaininganthocyaninswithenhancedmethylationprofilesaremoreeffectiveatamelioratinghighfatdiet-inducedmetabolicdamage
含有增强甲基化特征花青素的浆果在改善高脂饮食引起的代谢损伤方面更有效
摘要：为有效管理和改善代谢综合征，建议采取多种饮食干预措施，以便更好地控制代谢风险因素和调节细胞能量代谢的分子网络。富含花青素的饮食被普遍认为有利于保持健康的体重及改善糖脂代谢。美国北卡罗来纳州立大学人类健康植物研究所的研究发现，在多源性肥胖的C57BL/6小鼠模型中，食用含有增强甲基化特征的花青素的浆果，在减少高脂饮食引起的代谢损伤方面更为有效。其中，蓝莓和康科德葡萄通过个体对能量消耗的显著作用改善了身体组成并增加了活力。甲基化型花青素在增强线粒体呼吸和脂肪组织中线粒体质子泄漏的耗散方面也更有效，从而抵消了与代谢压力相关的线粒体功能障碍。这些结果直接证明了甲基化型花青素对长期接触高热量食物的代谢后果的较高保护潜力。
Figure2-4甲基化型花青素处理对成熟3T3-L1脂肪细胞线粒体呼吸的影响参考文献
2-1.Kim,Y.I.,etal.(1)."9-oxo-10(E),12(E)-OctadecadienoicacidderivedfromtomatoisapotentPPARalphaagonisttodecreasetriglycerideaccumulationinmouseprimaryhepatocytes."MolNutrFoodRes55(4):-.
2-2.Zhang,X.,etal.(6)."Effectsofflavonoid-richChinesebayberry(MorellarubraSieb.etZucc.)fruitextractonregulatingglucoseandlipidmetabolismindiabeticKK-A(y)mice."FoodFunct7(7):-.
2-3.Cheng,J.,etal.()."Luteinattenuatesoxidativestressandinhibitslipidaccumulationinfreefattyacids-inducedHepG2cellsbyactivatingtheAMPKpathway."JFunctFoods60:.
2-4.Skates,E.,etal.(8)."Berriescontaininganthocyaninswithenhancedmethylationprofilesaremoreeffectiveatamelioratinghighfatdiet-inducedmetabolicdamage."FoodChemToxicol:-.
三、调节葡萄糖稳态相关功能性食品的研究
3-1.EpigallocatechinGallateInhibitsHepaticGlucoseProductioninPrimaryHepatocytesviaDownregulatingPKASignalingPathwaysandTranscriptionalFactorFoxO1表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)通过下调PKA信号途径和转录因子FoxO1抑制原代肝细胞中的葡萄糖生成
摘要：FoxO1和CREB是调节糖异生，控制葡萄糖稳态的重要转录因子。表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)是绿茶茶多酚的主要组成成分，具有抗高血糖糖尿病的潜力。中国农业大学食品学院等研究发现EGCG通过激活AMPK抑制原代肝细胞的糖异生和糖原分解，减少线粒体耗氧量(据报道EGCG可以抑制ATP合酶并下调线粒体复合物I-V活性)。进一步研究发现EGCG处理对胰高血糖素刺激的cAMP/PKA信号通路有抑制作用。而对线粒体功能的抑制可能直接或间接干扰cAMP/PKA信号通路。EGCG抑制肝葡萄糖生成的新机制是通过拮抗胰高血糖素信号传导并抑制FoxO1。因此，EGCG可作为调节葡萄糖稳态的有前途的化合物。
Figure3-1EGCG抑制线粒体活性，作用同于二甲双胍(2型糖尿病治疗药物)3-2.GeniposideImprovesGlucoseHomeostasisviaRegulatingFoxO1/PDK4inSkeletalMuscle
栀子苷通过调节骨骼肌中的FoxO1/PDK4改善葡萄糖体内稳态
摘要：众所周知，葡萄糖代谢紊乱会引发许多代谢疾病，而骨骼肌中的葡萄糖摄取占体重的90％。栀子苷是栀子的主要天然活性成分，可降低小鼠骨骼肌中丙酮酸脱氢酶激酶4(PDK4)的表达，可抑制FoxO1、PDK4和磷酸化丙酮酸脱氢酶的表达。栀子苷还促进了慢肌纤维和快肌纤维的转换和葡萄糖利用，表明栀子苷改善了葡萄糖的体内稳态。机理研究表明栀子苷是通过调节FoxO1/PDK4表达发挥作用的，FoxO1/PDK4可通过丙酮酸脱氢酶控制细胞对营养底物的选择。并且栀子苷的作用可被FoxO1过表达逆转。因此，栀子苷通过骨骼肌中FoxO1/PDK4赋予了燃料选择权和葡萄糖稳态的控制权。
Figure3-2栀子苷高了成肌细胞(C2C12)的糖酵解能力3-3.ZincSupplementationAlleviatesLipidandGlucoseMetabolicDisordersInducedbyaHigh-FatDiet补锌可减轻高脂饮食引起的脂质和葡萄糖代谢紊乱
摘要：锌缺乏是肥胖和糖尿病发展的危险因素。有研究表明，肥胖者和糖尿病患者的血清锌水平较低。广西大学研究团队推测补锌可以减轻肥胖和糖尿病，并在一定程度上减轻其并发症。
研究通过向小鼠饮食和HepG2细胞的培养基中添加锌补充剂，验证了补锌对高脂饮食(HFD)诱导的肝脂肪变性小鼠体内和体外的影响。两项结果均表明，高含量的锌可以缓解由HFD引起的葡萄糖和脂质代谢紊乱。高锌可以减少葡萄糖的产生，促进葡萄糖的吸收，减少脂质的沉积，改善HFD引起的肝损伤，并通过能量代谢分析发现高锌可以促进细胞能量代谢。这项研究为治疗非酒精性脂肪肝和改善葡萄糖代谢紊乱的提供了新颖的见解。
Figure3-3补锌增加了肝细胞糖酵解能力但抑制了线粒体能量代谢参考文献
3-1.Li,X.,etal.()."EpigallocatechinGallateInhibitsHepaticGlucoseProductioninPrimaryHepatocytesviaDownregulatingPKASignalingPathwaysandTranscriptionalFactorFoxO1."JAgricFoodChem67(13):-.
3-2.Li,Y.,etal.()."GeniposideImprovesGlucoseHomeostasisviaRegulatingFoxO1/PDK4inSkeletalMuscle."JAgricFoodChem67(16):-.
3-3.Qi,Y.,etal.()."ZincSupplementationAlleviatesLipidandGlucoseMetabolicDisordersInducedbyaHigh-FatDiet."JAgricFoodChem.
四、调节心血管功能相关功能性食品的研究
4-1.AmeliorationofHighFructose-InducedCardiacHypertrophybyNaringin柚皮苷改善高果糖诱导的心肌肥大
摘要：心力衰竭是病理性心脏肥大的常见不良结果。有报道表明饮食中果糖消耗的增加与心血管疾病(例如心脏肥大)的患病率上升一致。线粒体功能障碍是果糖诱导的心脏肥大的发病机理的关键原因。柚皮中的一种主要黄烷酮苷-柚皮苷(NRG)，在氧化应激模型中显示出强大的抗氧化潜能。在这项研究中，韩国世宗高丽大学食品与生物技术系使用体外和体内模型评估了柚皮苷对果糖诱导的心肌肥大的保护作用及其相关机制，发现柚皮苷抑制果糖暴露的心肌细胞中的线粒体ROS产生和线粒体功能障碍，抵消了果糖诱导的心肌细胞凋亡，并且柚皮苷的这种功能与其抑制ROS依赖性ATM介导的p53信号传导的能力有关。该结果在心脏肥大的小鼠模型体内得到验证。这些发现表明柚皮苷在预防果糖诱导的心肌肥大中具有新作用，并提出了预防心血管疾病的独特治疗策略。
Figure4-1柚皮苷对果糖暴露的心肌细胞线粒体功能的调节(FR：果糖；NRG：柚皮苷)
4-2.Fermentedrooibosextractattenuateshyperglycemia-inducedmyocardialoxidativedamagebyimprovingmitochondrialenergeticsandintracellularantioxidantcapacity发酵的南非博士茶提取物通过改善线粒体能量和细胞内抗氧化能力，减轻了高血糖引起的心肌氧化损伤
摘要：Rooibos，译名“博士茶”，是产自南非的天然草本茶。博士茶提取物，包括其衍生的多酚化合物，具有改善糖尿病相关并发症的有益作用。南非多所健康机构及食品科学机构使用暴露于高葡萄糖浓度的H9c2心肌细胞模型对FRE的心脏保护作用进行了研究，尤其是FRE对线粒体能量的影响以及在高血糖条件下增强细胞内抗氧化剂的能力。结果表明，H9c2心肌细胞暴露于高葡萄糖浓度会改变心肌细胞对游离脂肪酸(FFA)的摄取和氧化，继而损害线粒体能量代谢和加速氧化应激诱导的心脏损伤。数据显示，FRE与二甲双胍(MET)的缓解程度相似，可缓解高血糖引起的异常，并且FRE可以提高对FFA的利用，提高细胞内抗氧化剂的水平。这表明FRE可在高血糖情况下控制心肌细胞线粒体能量代谢。该结果加深了对FRE对高糖诱导的心脏损伤的潜在保护特性的理解，也为进一步研究FRE对线粒体相关病理异常的调节作用提供了动力。
Figure4-2发酵的博士茶提取物(FRE)对心肌细胞线粒体能量代谢的调节参考文献
4-1.Park,J.H.,etal.(8)."AmeliorationofHighFructose-InducedCardiacHypertrophybyNaringin."SciRep8(1):.4-2.Dludla,P.,etal.()."Fermentedrooibosextractattenuateshyperglycemia-inducedmyocardialoxidativedamagebyimprovingmitochondrialenergeticsandintracellularantioxidantcapacity."SouthAfricanJournalofBotany:-.五、抗衰老相关功能性食品的研究
5-1.Epigallocatechin-3-gallatepromoteshealthylifespanthroughmitohormesisduringearly-to-midadulthoodinCaenorhabditiselegans表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)在秀丽隐杆线虫成年早期至中期期间通过线粒体低毒兴奋效应延长健康寿命
摘要：表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)是绿茶茶多酚的主要组成成分，是从茶叶中分离得到的儿茶素类单体，作为膳食补充剂被广泛食用。EGCG除具有抗高血糖糖尿病的潜力外，8年湖南农业大学植物功能性成分协同创新中心还在对秀丽隐杆线虫的发育研究中发现，EGCG可以触发线粒体生物发生，恢复线粒体功能，并诱导产生活性氧来刺激寿命延长，并且该活性成分引起寿命的增加取决于已知的能量传感基因，例如AMPK/AAK-2、FOXO/DAF-16、SIRT1/SIR-2.1。总体来讲，该研究将EGCG与线粒体低毒兴奋效应联系起来，并提出了一种可诱导的AMPK/SIRT1/FOXO依赖性氧化还原信号传导模块，该模块可在不同情况下调用以延长健康寿命。
Figure5-1EGCG恢复线粒体功能以延长健康寿命5-2.TomatidineenhanceslifespanandhealthspaninC.elegansthroughmitophagyinductionviatheSKN-1/Nrf2pathway番茄碱通过由SKN-1/Nrf2途径诱导的线粒体自噬来延长线虫的寿命和健康跨度
摘要：发现增强细胞抗应激性的小分子是缓解人类衰老有希望的途径。番茄碱是一种在未成熟番茄中含量丰富的天然化合物，可抑制小鼠年龄相关的骨骼肌萎缩。美国国家老龄研究所发现番茄碱能延长秀丽隐杆线虫的寿命和健康跨度，秀丽隐杆线虫是一种衰老的动物模型，与哺乳动物共有许多主要的长寿途径。研究发现番茄碱通过调节线粒体的生物发生和PINK-1/DCT-1依赖性线粒体自噬来维持线粒体的稳态。从机理上讲，番茄碱通过轻度诱导ROS产生从而诱导线粒体毒物兴奋效应，进而激活SKN-1/Nrf2途径和其他可能的细胞抗氧化剂反应途径，然后增加线粒体自噬。数据表明番茄碱可能会延缓衰老的某些生理方面，并提出了对衰老疾病进行药物干预的新方法。
Figure5-2番茄碱可刺激线粒体生物发生5-3.Phytoecdysteroid-enrichedquinoaseedleachateenhanceshealthspanandmitochondrialmetabolisminCaenorhabditiselegans富含植物蜕皮激素的藜麦种子浸出液可增强秀丽隐杆线虫的健康跨度和线粒体代谢
摘要：美国罗格斯大学等研究了富含植物蜕皮激素的藜麦种子浸出液(QL)对野生型秀丽隐杆线虫健康行为和生化终点的影响。研究发现QL治疗可将线虫中位寿命从9天延长至11天，将线虫基础呼吸速率提高37%，并且QL还减少了活性氧的产生和体脂比例。与QL在等效剂量下相比，QL中的植物蜕皮激素(20HE)具有统计学上的相同益处。因此，补充藜麦可减缓秀丽线虫的衰老并改善代谢，而20HE是负责产生有利影响的主要生物活性成分。
Figure5-3藜麦种子浸出液(QL)显著增加线虫的线粒体代谢。参考文献
5-1.Xiong,L.G.,etal.(8)."Epigallocatechin-3-gallatepromoteshealthylifespanthroughmitohormesisduringearly-to-midadulthoodinCaenorhabditiselegans."RedoxBiol14:-.5-2.Fang,E.F.,etal.(7)."TomatidineenhanceslifespanandhealthspaninC.elegansthroughmitophagyinductionviatheSKN-1/Nrf2pathway."SciRep7:.5-3.B.L.Graf.,etal.(7)."Phytoecdysteroid-enrichedquinoaseedleachateenhanceshealthspanandmitochondrialmetabolisminCaenorhabditiselegans."JFunctFoods37:1-7.六、促进骨代谢相关功能性食品的研究
6-1.Guavafruitextractanditstriterpeneconstituentshaveosteoanaboliceffect:stimulationofosteoblastdifferentiationbyactivationofmitochondrialrespirationviatheWnt/β-cateninsignalling番石榴果实提取物及其三萜成分具有骨合成代谢作用：通过Wnt/β-catenin通路激活线粒体呼吸来刺激成骨细胞分化
摘要：番石榴是一种常见的高营养价值的水果。在该研究中，印度一所健康研究机构发现番石榴多酚提取物(GE)可促进大鼠的骨骼生长，包括增加大鼠股骨长度、骨矿物质密度和生物力学强度，还刺激了骨损伤部位的骨再生，这表明GE具有强烈的骨代谢作用。GE中含量丰富三萜成分，熊果酸(UA)和2α-羟基熊果酸(2α-UA)可在体外诱导成骨分化，就像GE通过激活Wnt/β-catenin通路诱导成骨分化一样，但过表达caGSK-3β消除了营养成分的促骨分化作用。通过安捷伦Seahorse能量代谢测量发现这三种物质(GE、UV、2α-UA)都增加了成骨细胞的糖酵解和线粒体呼吸，但糖酵解抑制剂无法抑制它们的骨诱导作用，线粒体呼吸抑制剂则可抑制，这表明这三种物质的促骨分化所用依赖线粒体呼吸，并且过表达caGSK-3β消除了这三种物质的促线粒体呼吸作用。因此，GE具有促骨合成代谢作用，这主要取决于UA和2α-UA，并激活了经典的Wnt通路，进而调节成骨细胞能量代谢促进分化。
Figure6-1番石榴提取物对成骨细胞能量代谢的调节作用6-2.Apigeninamelioratestheobesity-inducedskeletalmuscleatrophybyattenuatingmitochondrialdysfunctioninthemuscleofobesemice芹菜素通过减轻肥胖小鼠肌肉中的线粒体功能障碍来改善肥胖症引起的骨骼肌萎缩
摘要：芹菜素(AP)是一种黄酮类化合物。在自然界广泛分布于温热带的蔬菜和水果中，尤以芹菜中含量为高。7年韩国食品研究所研究了芹菜素是否可以预防肥胖引起的骨骼肌萎缩。研究发现，在高脂饮食(HFD)诱导小鼠肥胖模型中，芹菜素治疗可以降低小鼠的脂肪堆积及减少炎症因子，并且芹菜素组的骨骼肌重量较HFD组增加。此外，通过安捷伦Seahorse能量代谢分析发现，芹菜素可增强C2C12成肌细胞的线粒体功能，并能抑制棕榈酸(PA)诱导的线粒体功能障碍，从而抑制肌肉萎缩。因此，芹菜素可通过减轻线粒体功能障碍改善肥胖引起的骨骼肌萎缩。
Figure6-2芹菜素(AP)可减轻PA诱导的成肌细胞线粒体功能障碍并增强线粒体相关基因表达水平参考文献
6-1.Porwal,K.,etal.(7)."Guavafruitextractanditstriterpeneconstituentshaveosteoanaboliceffect:StimulationofosteoblastdifferentiationbyactivationofmitochondrialrespirationviatheWnt/beta-cateninsignaling."JNutrBiochem44:22-34.6-2.Choi,W.H.,etal.(7)."ApigeninAmelioratestheObesity-InducedSkeletalMuscleAtrophybyAttenuatingMitochondrialDysfunctionintheMuscleofObeseMice."MolNutrFoodRes61(12).七、抗氧化相关功能性食品的研究
7-1.Theprotectiveeffectofacerola(Malpighiaemarginata)againstoxidativedamageinhumandermalfibroblaststhroughtheimprovementofantioxidantenzymeactivityandmitochondrialfunctionality金虎尾(凹缘金虎尾)通过改善抗氧化酶活性和线粒体功能来保护人类皮肤成纤维细胞免受氧化损伤
摘要：国外食品营养机构使用体外人类皮肤成纤维细胞(HDFa)模型，分析了古巴中部地区的金虎尾水果的化学组成和抗氧化损伤的保护能力。成分分析表明，金虎尾水果富含维生素C、总多酚、β-胡萝卜素和叶酸。通过HPLC-DAD/ESI-MSn分析，鉴定出两种花青素(花青素3-O-鼠李糖苷和花葵素-3-O-鼠李糖苷)、三种羟肉桂酰基衍生物(咖啡酰己糖苷，二氢咖啡酰奎宁酸和香豆酰基己糖苷)和十五种黄酮醇(大部分是槲皮素和山奈酚的糖基化形式)。研究使用金虎尾果实天然提取物(ACExt)孵育HDFa，随后受到AAPH诱导的氧化应激。诱导后细胞凋亡，细胞内ROS以及脂质和蛋白质氧化的生物标志物显着增加，而抗氧化酶过氧化氢酶和超氧化物歧化酶的活性以及线粒体功能受到显着影响。然而，ACEXt能够通过减少细胞凋亡，细胞内ROS水平以及脂质和蛋白质损伤来预防氧化损伤，同时还能改善抗氧化酶活性和线粒体功能。这表明金虎尾水果可作为功能性化合物的来源，对人类有健康益处。
Figure7-1金虎尾果实天然提取物(ACExt)可拯救AAPH诱导的线粒体功能障碍7-2.NaringinProtectsAgainstHighGlucose-InducedHumanEndothelialCellInjuryViaAntioxidationandCX3CL1Downregulation柚苷通过抗氧化和CX3CL1下调保护免受高糖诱导的人类内皮细胞损伤
摘要：柚苷是一种来源于番茄、葡萄柚和相关柑橘类水果的生物类黄酮，具有多种生物活性，有研究表明该物质可减轻糖尿病并发症。南昌大学等在该研究中探究了柚苷对高糖诱导的人脐静脉内皮细胞(HUVECs)损伤的保护作用。结果表明，高糖培养的HUVECs中活性氧(ROS)、CX3CL1的表达和AKT磷酸化水平均增加，但柚苷抑制了这些增加的指标。另外，高糖组中一氧化氮(NO)的产生和线粒体呼吸OCR较低，而柚苷可恢复高糖诱导的该变化。因此，柚苷的作用主要通过下调CX3CL1和改善线粒体功能，具有抗氧化特性，可保护HUVEC免受高糖诱导的损害。
Figure7-2柚苷对HUVECs的线粒体功能的影响
参考文献
7-1.Alvarez-Suarez,J.M.,etal.(7)."Theprotectiveeffectofacerola(Malpighiaemarginata)againstoxidativedamageinhumandermalfibroblaststhroughtheimprovementofantioxidantenzymeactivityandmitochondrialfunctionality."FoodFunct8(9):-.7-2.Li,G.,etal.(7)."NaringinProtectsAgainstHighGlucose-InducedHumanEndothelialCellInjuryViaAntioxidationandCX3CL1Downregulation."CellPhysiolBiochem42(6):-.八、其他应用
8-1.InhibitoryEffectofLycopeneonAmyloid-InducedApoptosisinNeuronalCells番茄红素对淀粉样蛋白诱导的神经元细胞凋亡的抑制作用
摘要:阿尔茨海默氏病(AD)是一种致命的神经退行性疾病。脑淀粉样蛋白沉积是AD的关键特征，它通过诱导氧化损伤而导致神经元细胞死亡。番茄红素是一种抗氧化剂，可防止氧化应激诱导的细胞损伤。韩国延世大学食品营养系研究发现番茄红素可通过减少ROS并抑制神经元SH-SY5Y细胞中的线粒体功能障碍和NF-B介导的Nucling(募集凋亡复合体的促凋亡因子)表达来抑制淀粉样蛋白刺激的神经细胞凋亡。这表明番茄红素可能有助于预防神经变性患者的氧化应激介导的神经元死亡。
Figure8-1番茄红素可拯救淀粉样蛋白诱导的线粒体功能障8-2.PterostilbeneEnhancesEnduranceCapacityviaPromotingSkeletalMuscleAdaptationstoExerciseTraininginRats紫檀芪通过促进大鼠骨骼肌适应运动训练来增强耐力能力
摘要:已有研究证明骨骼肌的适应性，包括肌肉纤维转换、血管生成和线粒体生物发生，与常规运动引起的耐力和代谢状态的改善有关。在本文中，第三军医大学军事预防医学研究所营养与食品安全研究中心研究了补充紫檀芪(PST)对大鼠骨骼肌适应运动训练的作用(紫檀芪被称为下一代白藜芦醇)。体内研究表明，运动训练可显著增加大鼠的力竭时间、慢肌纤维比例、肌肉血管生成和线粒体生物发生，并且通过补充PST可以增强运动训练诱发的这些效应。此外，体外研究表明，PST处理可显着促进C2C12肌管中慢肌纤维的形成，血管生成因子的表达和线粒体功能。因此，这些结果表明PST可促进骨骼肌适应运动训练从而增强耐力。
Figure8-2紫檀芪(PST)对C2C12肌管中线粒体功能的影响8-3.NAMPT-MediatedNAD+BiosynthesisIsEssentialforVisionInMiceNAMPT介导的NAD+生物合成对于小鼠视力至关重要
摘要:烟酰胺单核苷酸(NMN)是当下多种著名抗衰老药物的重要成分，在该研究中还发现NMN对视力有益处。美国华盛顿大学发现视锥或视杆光感受器特异性缺失Nampt将引起视网膜变性，Nampt是烟酰胺开始的主要NAD+生物合成途径中的限速酶。在这两种情况下，都可以使用烟酰胺单核苷酸(NMN)挽救视力。重要的是，视网膜NAD+缺乏症是多种小鼠视网膜功能障碍模型的早期特征。从机制上讲，NAD+缺乏症会引起代谢功能障碍，并因此导致感光器死亡。进一步证明，NAD+依赖性线粒体脱酰基酶SIRT3和SIRT5在视网膜稳态中起重要作用，并且NAD+缺乏会引起SIRT3功能障碍。这些发现表明，NAD+生物合成对于视觉至关重要，并确定各种致盲疾病的统一治疗靶标。
Figure8-3NMN可以拯救Nampt抑制后引起的代谢功能障碍参考文献
8-1.Hwang,S.,etal.(7)."InhibitoryEffectofLycopeneonAmyloid-beta-InducedApoptosisinNeuronalCells."Nutrients9(8).8-2.Zheng,J.,etal.()."PterostilbeneEnhancesEnduranceCapacityviaPromotingSkeletalMuscleAdaptationstoExerciseTraininginRats."Molecules25(1).8-3.Lin,J.B.,etal.(6)."NAMPT-MediatedNAD(+)BiosynthesisIsEssentialforVisionInMice."CellRep17(1):69-85.声明：版权归原作者，细胞分析团队原创翻译。阅读须知：仅供个人谨慎参考，详细信息请参考原文献。因时间有限，错误偏颇难免。欢迎批评指正！衷心感谢！如有问题请联系小编。
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