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《比利时鲁汶大学：单一与多重代谢物定量测定体外淀粉消化：以豆类子叶细胞为例的比较》

  • 来源专题：食品安全与健康
  • 编译者： 王晓梅
  • 发布时间：2024-10-25

  • 单一与多重代谢物定量测定体外淀粉消化：以豆类子叶细胞为例的比较


    2024年6月10日，比利时鲁汶大学微生物与分子系统系食品技术实验室的D. Duijsens及通讯作者T. Grauwet在《Food Chemistry》（JCR一区，IF2023=8.5）发表了题为“Single versus multiple metabolite quantification of in vitro starch digestion: A comparison for the case of pulse cotyledon cells”（单一与多重代谢物定量测定体外淀粉消化：以豆类子叶细胞为例的比较）的研究论文。

    摘要

    研究比较了不同体外淀粉水解定量方法在单一豆类和扁豆子叶细胞（ICC）中的应用。首次将依赖某些功能基团定量的常用光谱法（如DNS、GOPOD）与色谱法（HPLC-ELSD）定量的淀粉代谢物进行了比较。结果表明，DNS、GOPOD和HPLC-ELSD的估计速率常数和相关初始水解速率高度相关，但绝对水解水平依赖于所应用的方法和样本特异性代谢物形成模式。多重响应模型被用于进一步研究HPLC-ELSD代谢物形成模式，发现麦芽三糖和麦芽糖的形成决定了整体的淀粉水解速率。


    引言

    体外消化研究可以用于调查食物的工艺-结构-消化功能关系。这些模拟研究允许研究淀粉在消化酶（如淀粉酶）作用下的水解易感性，该易感性受加工和配方的影响。常用的淀粉水解定量方法包括依赖于某些功能基团的简单光谱法和更复杂的基于分子色谱法的方法。研究旨在比较这些方法，假设常用的光谱法可能导致不同于色谱法的淀粉水解动力学。此外，研究还旨在通过多重淀粉代谢物定量（HPLC-ELSD分析）获得代谢物特异性形成和消失模式的基础知识，假设这将提供对各代谢物在总体淀粉消化动力学中的贡献的洞察。


    研究内容

    研究选取豆类子叶细胞作为案例研究对象，这些豆类被认为是缓慢消化淀粉、蛋白质和纤维的可持续但未充分利用的来源。在加工和机械破碎过程中，这些豆类保持了其微观结构的复杂性，从而减慢了淀粉的水解。研究采用光谱法（DNS和GOPOD）和色谱法（HPLC-ELSD）对体外小肠消化阶段的淀粉水解进行定量比较，建立了单响应和多响应模型，评估不同方法的相关性和适用性。


    总结与展望

    研究结果表明，不同定量方法在预测淀粉水解速率和初始速率方面具有较高的相关性，但在最终水解水平上的差异显著。HPLC-ELSD方法提供了对淀粉代谢物形成模式的更深入洞察，有助于理解不同代谢反应在淀粉消化中的相对重要性。未来研究可以进一步优化这些方法，探索其在不同食物基质中的应用潜力，并研究其在动态体内过程中的准确性。


    图文赏析

    原文链接：

    https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308814624014122?via%3Dihub

  • 原文来源：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308814624014122?via%3Dihub
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    • 来源专题：生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者：hujm
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    • 　　肝脏是哺乳动物重要的代谢器官。肝脏在生理稳态过程中通过缓慢的增殖维持自我更新，但在受到损伤后具有很强的再生能力。研究表明，在2/3肝切除后，小鼠肝脏能在一周内恢复至原先大小。与体内的增殖能力不同，成体肝细胞在体外难以进行培养和扩增。虽然近期的一些研究发现，利用小分子化合物和细胞因子等可以实现肝细胞在体外的长期扩增，但这些培养方法较为复杂，且长期体外培养的肝细胞往往功能受损。 　　鉴于肝细胞在临床治疗、药物筛选和药物安全性评价等方面的应用价值，对肝细胞的体外扩增机制及方法的研究具有重要意义。2022年11月29日，中国科学院上海药物研究所谢欣研究组在Nature Communications发表了题为“IL6 supports long-term expansion of hepatocytes in vitro”的研究论文，报道了简单且接近生理条件的长期扩增并保持原代肝细胞功能的新体系。 　在此项研究中，研究人员通过筛选体内调节肝脏再生的细胞因子，发现利用IL-6结合EGF和HGF（IL6培养基）即可诱导小鼠原代肝细胞在体外大量扩增，并可以接近无限传代（论文发表时已>50代）。通过实验及估算，肝细胞可以在150天内扩增约1035倍（图1）。研究人员发现，肝细胞在扩增过程中会去分化为肝祖细胞（IL6 induced hepatic progenitor cells, IL6-iHPCs）进行增殖，并且增殖中的肝祖细胞一直具有分化为成熟肝细胞（IL6 induced mature hepatocytes, IL6-iMHs）的能力。并且IL-6培养基也可用于建立单细胞来源的IL6-iHPCs细胞系。此外，研究人员还发现，IL6-iMHs具有与原代肝细胞相似的功能，例如：糖原储存、白蛋白分泌、尿素合成和药物代谢等。IL6-iMHs也具有与原代肝细胞相似的体内治疗作用，IL6-iMHs能在移植后60天左右重建Fah-/-小鼠的整个肝脏（>95%），并挽救Fah-/-小鼠的生命（图1）。研究人员也证实，扩增至30代后的IL6-iMHs依然具有很好的重建Fah-/-小鼠肝脏和挽救Fah-/-小鼠生命的作用。 成熟的肝细胞多为多倍体细胞。但在体外培养过程中，IL6培养基主要促进二倍体肝细胞的扩增。进一步研究发现，IL6培养基可激活STAT3、ERK和AKT等信号通路（图2）。通过系统比较肝切后体内再生过程，以及肝细胞在体外不同培养条件下的转录组的变化，我们发现IL6培养基下游三条主要通路的组合可进一步激活Barx2、FoxM1、Elf3和Mxd3等转录因子的表达，从而促进肝细胞的增殖。 　　综上，本研究建立了模拟生理条件的体外高效扩增肝细胞的新方法。此研究弥补了肝细胞体内再生和体外扩增之间的空白，对解析肝细胞增殖机制具有重要意义，同为也为大量利用肝细胞进行的药物筛选和临床治疗奠定了基础。 上海药物所谢欣研究员为该文章的通讯作者，课题组郭任副研究员、上海药物所和上海科技大学联合培养研究生蒋萌萌博士、复旦大学王刚博士、上海药物所和国科大杭州高等研究院联合培养博士研究生李冰为文章的并列第一作者。本课题是在中国科学院器官重建与制造先导专项、国家自然科学基金及中国博士后基金的支持下完成。 　　原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-35167-8
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