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为探究替代植物原料缓解高脂饮食诱导代谢综合征(MS)的风险,研究人员开展越橘‘Alix blue’细胞悬浮培养研究。发现其可改善肝组织健康、降低血糖和瘦素水平等,为 MS 防治及植物原料生产提供新方向。
代谢综合征(Metabolic Syndrome, MS)作为威胁全球健康的重要慢性疾病,由世界卫生组织(WHO)数据显示,其相关慢性疾病导致全球 68% 的死亡案例。高脂饮食,尤其是富含饱和脂肪与反式脂肪的饮食,会打破机体代谢平衡,引发氧化应激,产生大量活性氧(Reactive Oxygen Species, ROS)。这些活性物质如同体内 “捣乱分子”,会损伤生物组分,诱发内皮功能障碍、炎症反应和胰岛素抵抗等一系列问题,成为代谢综合征发生发展的 “催化剂”。目前,针对代谢综合征的药物治疗虽多,但往往伴随副作用,因此,寻找安全有效的非药物干预手段成为科学界的迫切需求。蓝莓因其丰富的维生素、矿物质及抗氧化物质(如多酚、花青素),在改善心血管健康、调节代谢等方面展现出潜力,但其天然生长受环境限制,且可能存在农药残留等问题。在此背景下,植物细胞悬浮培养技术作为一种新兴的生物合成手段,因其能高效生产次级代谢物且不受环境影响,逐渐进入研究者视野。然而,关于越橘(Vaccinium corymbosum L.)细胞悬浮培养物次级代谢物对代谢综合征影响的研究尚属空白。
为填补这一研究空白,相关研究人员开展了越橘‘Alix blue’细胞悬浮培养及其对高脂饮食诱导大鼠代谢综合征作用的研究,该研究成果发表在《Food Bioscience》。
研究人员主要采用了以下关键技术方法:首先进行植物材料处理与愈伤组织培养,以越橘‘Alix blue’无菌根外植体为材料,在添加特定植物生长调节剂(如 6 - 苄氨基嘌呤(BAP)、萘乙酸(NAA))的 WPM 培养基上诱导愈伤组织;随后建立细胞悬浮培养体系,将疏松易碎的愈伤组织转入液体培养基,通过震荡培养使其分散为单细胞及小细胞团,并利用生物反应器提供最优生长条件;此外,对培养物进行化学分析,包括抗氧化活性检测、黄酮类、酚类物质及大量营养素含量测定;最后通过动物实验,以高脂饮食诱导大鼠代谢综合征模型,检测大鼠的营养与生化指标,评估越橘细胞悬浮培养物的作用效果。
植物材料与愈伤组织培养
研究发现,在 WPM 培养基中添加 1.0 mg/L BAP 和 2.0 mg/L NAA 时,越橘根外植体表现出最佳生长状态与愈伤组织特性,经多次继代培养后可获得活跃生长、分裂的疏松易碎愈伤组织,为悬浮培养体系的建立奠定基础。
细胞悬浮培养体系建立与代谢物分析
通过将愈伤组织转入液体培养基震荡培养,成功建立越橘细胞悬浮培养体系。该体系中细胞可直接接触培养基营养物质,加速生长。化学分析表明,其培养物具有较高的抗氧化活性,并富含黄酮类、酚类等次级代谢物及多种大量营养素。
对高脂饮食诱导大鼠代谢综合征的影响
动物实验显示,越橘细胞悬浮培养物可显著改善大鼠肝组织健康状态,降低血糖、瘦素水平,减少炎症细胞因子(如肿瘤坏死因子 -α 等),同时提升肝脏生物标志物(如谷胱甘肽过氧化物酶等)及蛋白质谱表现,表明其对代谢综合征具有良好的缓解作用。
研究结论表明,越橘细胞悬浮培养体系是一种极具潜力的植物原料生产方法,其培养物通过提升抗氧化活性等机制,对高脂饮食诱导的大鼠代谢综合征具有显著缓解效果。这一成果不仅为代谢综合征的防治提供了新的天然药物候选方向,也为植物次级代谢物的可持续生产开辟了新途径,展现了植物细胞培养技术在健康医学与天然药物开发领域的广阔应用前景。未来研究可进一步扩大生物反应器规模,深入开展临床研究,以推动该技术从实验室向实际应用的转化,为全球代谢性疾病防治贡献更多力量。