目的:大量研究表明全谷物具有减肥降脂作用,其功效可能与麸皮所含膳食纤维、植物化学等成分有关,但确切机制尚不清楚。前期研究表明全小麦馕具有减肥降脂作用,本研究进一步通过功效学、非靶标代谢组学结合网络药理学、发现代谢组结合肠道微生物组学多角度系统分析小麦麸皮提取物多酚(TCJ)和小麦麸皮油(WJB)对饮食诱导肥胖大鼠减肥降脂作用及可能的作用机制。方法:本研究分四部分:(1)采用国标或参考文献方法对新疆24个不同县市和疆外6个不同省市的30批小麦麸皮的主要营养成分(蛋白质、脂肪、碳水化合物、膳食纤维、10种矿物质、17种氨基酸、37种脂肪酸等)和植物化学物(多酚、甜菜碱、烷基间苯二酚等)进行定量测定,采用主成分分析法(PCA)筛选用于后续干预实验的样品;通过植物MRM广靶代谢组学检测,定性鉴别出小麦麸皮提取物中响应最高的化合物用于干预实验的阳性对照。(2)观察小麦麸皮提取物TCJ和WJB对饮食诱导肥胖大鼠的减重降脂作用。选择SPF级SD大鼠140只,6-7周龄,体重80-90g,雌雄各半,适应性饲养一周后,随机抽取10只作为空白对照组(B)饲以基础饲料,余130只作为肥胖大鼠模型组(M)饲以高脂饲料,以大鼠体重增长率超过20%认为造模成功。将造模成功大鼠按体重大小随机分为9组:模型对照组(M),甜菜碱阳性对照组(TMG,0.10 g/kg),亚油酸阳性对照组(YYS,0.07 g/kg),小麦麸皮多酚提取物低(TCJ-L,1.5g/kg)、中(TCJ-M,3.00g/kg)、高剂量组(TCJ-H,6.00g/kg)三个剂量组,小麦麸皮油低(WJB-L,1.25ml/kg)、中(WJB-M,2.5ml/kg)、高剂量(WJB-H,5.00ml/kg)三个剂量组,每组10只,每日灌胃给予各受试物,其中多酚提取物按5m L/kg灌胃(溶解在蒸馏水中),而M组和B组灌以蒸馏水(5.0 m L/kg),干预9周。干预末期,大鼠禁食不禁水12h后乙醚麻醉处理动物,采集相关标本。计算干预前后大鼠体重变化、脏器系数、肥胖指数和Lee’s指数;检测血脂(TC、TG、HDL-C、LDL-C)、血糖(GLU)、肝功能相关指标(ALP、ALT、AST和LDH)、胆囊功能相关指标(TP、ALB和TBA)、肾功能相关指标(CREA、UA和UREA);抗炎(IL-6、IL-1β和TNF-α)、抗氧化(MDA、GSH-Px、CAT、SOD和T-AOC)、其它相关指标(ADPN、LEP、LPL和HL)水平及肝脏形态学变化。(3)基于非靶标代谢组学和网络药理学研究小麦麸皮提取物减肥降脂物质及作用机制,采用UHPLC-QE-MS非靶标代谢组学技术,结合单变量统计分析和多元变量统计分析方法,筛选小麦麸皮提取物更多和干预后大鼠肝组织差异代谢物;筛选差异代谢物的卡值标准为:P<0.05,VIP>1,FOLD CHANGE<0.5或>2;进一步结合网络药理学研究小麦麸皮提取物主要代谢物的潜在靶点及代谢通路,分析减肥降脂物质及作用机制;将主要代谢物化学成分与核心靶点进行分子对接,并用结合能来评估成分与靶点的结合能力,预测作用效果;最后进一步用免疫印迹分析验证相应的核心靶点,最后基于非靶标代谢组学和网络药理学分析小麦麸皮两种提取物(TCJ和WJB)减肥降脂作用机制。(4)基于发现代谢组学和肠道微生物组学分析小麦麸皮提取物减肥降脂的作用机制。采用发现代谢组学和肠道微生物组学技术对小麦麸皮两种提取物(TCJ和WJB)干预前后肥胖大鼠的肝脏代谢物和肠道菌群进行了UHPLC-MS/MS分析和16Sr DNA测序,并对差异代谢物和菌群结构进行相关性分析,结合功效学实验结果和网络药理学预测的通路和重要靶蛋白,探究基于代谢产物和肠道菌群调控小麦麸皮两种提取物(TCJ和WJB)减肥降脂的作用机制。结果:(1)30批小麦麸皮三大营养素含量中,碳水化合物含量范围为61.7～71.0 g/100g间(其中膳Nirogacestat体内实验剂量食纤维为12.9～40.6 g/100g),蛋白质含量范围12.2～19.7g/100g,脂肪含量范围1.3～4.5 g/100g;矿物质中常量元素钾(K)含量最高(含量在0.404～1.614 g/100g),15#样品K含量最高(1.614 g/100g),高于参考值(《中国食物成分表标准版》中小麦麸皮各营养素含量);检测的17种氨基酸中谷氨酸(Glu)含量最高,含量范围1.08～5.42 g/100g,胱氨酸(Cys)含量均低于参考值,其余含量在参考值范围内;脂肪酸分析中,饱和脂肪酸(SFA)占总脂肪酸含量的比例在16.8～21.0%,单不饱和脂肪酸(MUFA)占15.6～24.7%,多不饱和脂肪酸(PUFA)占57.9～66.5%,其中游离型亚油酸含量在0.00057～0.00236 g/100g,含量最高的是29#样品,α-亚麻酸含量在0.000011～0.000148g/100g,含量最高的是12#样品。植物化学物含量分析中,不同产地的小麦麸皮中多酚含量在0.0316～0.0729 g/100g,含量最高的是5#样品;甜菜碱含量在0.00108～0.00273 g/100g,含量最高的是15#样品;总烷基间苯二酚(ARs)含量在0.0511～0.2186 g/100g,含量最高的是5#样品。结合植物广靶标代谢组学扫描进行定性分析,认为筛选5#样品制备提取物可用于后续动物实验。(2)TCJ和WJB均可降低高脂饲料饲喂肥胖大鼠食物效应比,显著减重降脂,减轻肝脏重量、降低肝脏系数;降低大鼠血清血脂(TG、TC、LDL-C)和炎症(IL-6、IL-1β和TNF-α)水平,提高抗氧concurrent medication化能力(MDA、GSH-Px、CAT、SOD和T-AOC),改善肝胆功能(ALP、ALT、AST、TP、ALB、TBA和CREA);肝脏形态学检查:TCJ、WJB可不同程度减轻高脂饲喂引起的肝损伤。(3)代谢组学检查,与M组比较,TCJ组共筛选到26个差异代谢物,WJB组共筛选到13个差异代谢物;与B组比较,TCJ组共筛选到190个差异代谢物,WJB组共筛选到150个差异代谢物;TCJ组与WJB组比较,共筛选到21个差异代谢物。综合分析,可能的代谢通路为维生素B6代谢通路和类固醇激素生物合成通路。通过网络药理学分析,8个主要代谢物的60个潜在靶点富集在18条通路上,其中c AMP信号通路和c GMP-PKG信号通路主要体现了抗炎作用。代谢物与关键靶点进行分子对接分析,结果显示:结合最紧密的为Betaine-TNF(-6.85 k J·mol~(-1)),其次为Betaine-PPARG(-6.16 k J·mol~(-1)),说明在减肥降脂方面甜菜碱发挥了重要的作用。用蛋白印迹进一步分析验证,相应的核心靶点为TNF-α、PPARG和AKT1,其中PPARG与脂质与动脉粥样硬化信号通路密切相关,起到降脂的作用;同时AKT和TNF-αm RNA分子表达水平增高也说明起到了一定的抗炎作用。(4)对发现代谢组学筛选出来的差异代谢物通路进行分析,可以看出:与M组比较,B组主要代谢途径为乙醛酸和二羧酸代谢、戊糖及葡萄糖醛酸相互转化;TCJ组主要代谢途径为烟酸和烟酰胺代谢和嘌呤代谢;TMG组主要代谢途径为α-亚麻酸代谢和醚脂代谢;WJB组主要代谢途径为牛磺酸和亚牛磺酸代谢;YYS组主要代谢途径为TCA循环/柠檬酸循环和丙酸代谢。从肠道菌群分析来看,Bacteroidota门对LDA Score影响较大,丙酸作为肠道短链脂肪酸(SCFA)使拟杆菌比例显著降低。TCJ-M与WJB-M比较,增加了各种代谢(包括碳水化合物代谢、氨基酸代谢和能量代谢),以及细胞转化、信号传导等,表明TCJ和WJB可增加代谢,调节细胞信号通路和改善肠道微生物群。采用Spearman方法对TCJ和WJB中20个肠道差异菌群和肝脏20个差异代谢物进行关联分析,WJB比TCJ对肥胖大鼠肠道菌群的调节作用强,与短链脂肪酸代谢密切相关。结论:(1)通过对新疆小麦麸皮营养素和主要植物化学物的含量分析,筛选烷基间苯二酚(ARs)和多酚含量最高的5#样品用于后续动物干预实验;通过植物MRM广靶代谢组学检测,定性鉴别了小麦麸皮提取物中1127个化合物,选择响应最高的化合物甜菜碱在后续动物干预实验中可作为阳性对照。(2)小麦麸皮两种提取物(TCJ、WJB)均可抑制高脂饲喂大鼠体重过度增长,降低血脂水平,减轻肝损伤程度,减轻高脂饲喂引起的肝脏病理损伤,并具有抗炎和抗氧化活性;在降脂减肥及肝脏保护作用优于阳性对照TMG和YYS,提示对心血管健康有益处。(3)非靶标代谢组学筛选出的差异代谢物结合网络药理学分析得出:8个主要代谢物的60个潜在靶点富集在18条通路上,其中c AMP信号通路和c GMP-PKG信号通路主要体现了抗炎作用,并用免疫印迹分析进行验证。分子对接技功效术对网络药理学研究验证结果表明:甜菜碱是小麦麸皮在减肥降脂方面结合较好的物质,TNF和PPARG是小麦麸皮作用于减肥降脂方面较好的功效靶点。(4)对发现代谢组学筛选出来的差异代谢物的通路进行分析,可以看出TCJ组主要代谢途径为烟酸和烟酰胺代谢和嘌呤代谢;WJB组主要代谢途径为牛磺酸和亚牛磺酸代谢。拟杆菌门对LDA Score影响较大,丙酸作为肠道中的短链脂肪酸(SCFA)使拟杆菌比例显著降低。表明TCJ和WJB可增加代谢,调节细胞信号通路和改善肠道微生物群。WJB比TCJ对肥胖大鼠肠道菌群的调节作用更强,与短链脂肪酸代谢密切相关。小麦麸皮含有大量的生物活性成分,其中主要包括多酚类化合物、不饱和脂肪酸等,这些成分通过多种途径发挥减肥降脂的药理活性,如抗炎、抗氧化、调节(c AMP、c GMP-PKG和脂质与动脉粥样硬化)信号通路、改善肠道菌群等。