从山羊奶制品中提取的小肽通过激活CTCF来调节肝脏的脂质代谢

《Journal of Future Foods》：Small peptides derived from goat milk products regulate hepatic lipid metabolism by activating CTCF

本研究通过构建高脂饮食小鼠模型，结合组织学染色、血清生化分析、RNA测序和CUT TAG-seq技术，发现山羊奶及其发酵产物能显著减少肝脏和白色脂肪组织的脂质沉积，其机制与小肽（如peptide B、T、G）激活CTCF转录因子相关，通过调控下游基因Egr1和Fabp5的表达抑制脂质代谢紊乱。摘要： 山羊奶及其发酵产物通过激活CTCF转录因子抑制Egr1和Fabp5表达，缓解高脂饮食小鼠肝脏脂质沉积，并发现peptide B、T、G具有调控作用

　　近年来，随着人们对健康饮食和功能性食品的关注不断加深，乳制品在改善代谢综合征中的作用逐渐受到重视。其中，山羊奶因其独特的营养成分和潜在的健康益处，成为研究的热点。山羊奶含有更小的脂肪球和不同的蛋白质组成，这可能使其更容易被消化并减少过敏反应。研究表明，山羊奶或发酵山羊奶可能有助于减轻代谢综合征，通过提供营养支持和增强身体机能间接促进康复。然而，尽管这些研究展示了山羊奶对某些代谢综合征的有效性，其具体的生物活性成分及其作用机制仍缺乏深入探讨。

本研究旨在探讨常规山羊奶和发酵山羊奶对高脂肪饮食（HFD）引发的脂肪肝的影响，以及山羊奶衍生的小肽在这一过程中的作用。我们通过构建高脂肪小鼠模型，利用H&E染色、血清生化检测、RNA测序分析和CUT TAG-seq等方法，检测了肝脏代谢稳态的变化。结果显示，山羊奶能够通过减少脂肪沉积和增加总胆红素（TBIL）、间接胆红素（IBIL）以及过氧化氢酶（CAT）的水平，调节肝脏中的脂质积累。CUT TAG-seq的结果进一步表明，CTCF活性的降低会抑制下游基因Egr1和Fabp5的表达，而这些基因的表达与脂质积累密切相关。此外，体外实验揭示，山羊奶中的抗消化肽，如肽B、肽T和肽G，能够与CTCF结合并激活其表达，从而发挥其对脂质代谢的调节作用。

在实验设计方面，本研究严格遵循实验室动物福利和伦理标准，并获得西北农林科技大学动物实验委员会的批准。实验对象为4周龄的雄性C57BL/6J小鼠，体重约为15.49 ± 1.65克。小鼠被随机分为四个组，每组7只：对照组（正常饮食）、HFD组（高脂肪饮食）、HFD+M组（高脂肪饮食加常规山羊奶）以及HFD+FM组（高脂肪饮食加发酵山羊奶）。为了模拟人类的摄入量，山羊奶和发酵山羊奶粉末被溶解在饮用水中，相当于一个成年男性每天摄入240毫升的牛奶。根据小鼠体重，山羊奶和发酵山羊奶溶液在每天上午9点通过胃内给药的方式给予。实验期间，每周记录小鼠体重和饮食摄入量，以监测其健康状况的变化。

在实验方法上，我们采用了多种技术手段来全面评估山羊奶对肝脏脂肪沉积的影响。首先，通过H&E染色观察小鼠肝脏组织的形态学变化，结果显示HFD组小鼠肝脏组织出现脂肪沉积和出血点，而补充山羊奶的小鼠肝脏组织则表现出改善。其次，使用油红O染色进一步检测肝脏中的脂质积累情况，结果显示常规山羊奶补充显著减少了脂质沉积，而发酵山羊奶则降低了脂肪泡的大小但增加了其数量。此外，我们还进行了空腹血糖测试（IpGTT）以评估山羊奶对血糖调节的影响。结果显示，常规山羊奶补充组的小鼠血糖水平得到了改善，而发酵山羊奶则未表现出类似的效应。

在血清生化指标的检测中，我们发现HFD组小鼠的血清三酰甘油（TG）、低密度脂蛋白（LDL）和天门冬氨酸氨基转移酶（AST）/丙氨酸氨基转移酶（ALT）比值显著升高，而总胆红素（TBIL）、间接胆红素（IBIL）、直接胆红素（DBIL）和过氧化氢酶（CAT）的水平则下降。补充常规山羊奶的小鼠在这些指标上表现出改善，而发酵山羊奶则在DBIL和CAT水平上有所提升。进一步的胆汁酸（BAs）检测表明，无论是常规山羊奶还是发酵山羊奶，均能逆转HFD导致的胆汁酸浓度升高，这表明山羊奶对肝脏代谢的改善具有一定的作用。

为了更深入地理解山羊奶对肝脏脂肪沉积的分子机制，我们进行了RNA测序分析。结果显示，常规山羊奶和发酵山羊奶在调节肝脏基因表达方面存在差异。常规山羊奶补充组与HFD组相比，有380个基因发生了显著变化，而发酵山羊奶补充组则有102个基因发生了显著变化。KEGG通路分析表明，常规山羊奶主要影响与脂质代谢相关的通路，如NOD样受体信号通路、脂质和动脉粥样硬化以及细胞因子-细胞因子受体相互作用。发酵山羊奶则更多地影响与细胞因子信号传导和TGF-β信号通路相关的基因。此外，转录因子（TF）家族分析显示，zf-C2H2类转录因子在常规山羊奶和发酵山羊奶干预下均发生了显著变化。这些发现提示山羊奶可能通过影响转录因子的活性来调节肝脏脂质代谢。

通过CUT TAG-seq分析，我们进一步确认了CTCF在山羊奶成分调控中的作用。CTCF是一种重要的转录因子，参与肝脏脂质代谢的调控。结果显示，HFD组小鼠肝脏中CTCF结合位点的数量和富集程度均有所下降，而常规山羊奶补充组的小鼠肝脏中CTCF结合位点的数量显著增加。特别是Egr1和Fabp5这两个与脂质代谢相关的基因，其表达水平在常规山羊奶补充后明显降低，而在发酵山羊奶补充后未发生显著变化。这表明常规山羊奶可能通过激活CTCF，进而抑制Egr1和Fabp5的表达，从而减少肝脏脂肪沉积。

在体外实验中，我们进一步验证了山羊奶中的小肽对脂质积累的影响。通过过表达CTCF，我们观察到FFA诱导的脂质沉积被显著逆转。此外，通过肽组学分析，我们识别出三种主要的小肽：肽B、肽T和肽G。这些小肽在体外实验中表现出对CTCF表达的激活作用，并显著减少了AML12细胞中由FFA引起的脂质积累。进一步的Western blot分析显示，这些小肽能够降低促脂质合成的关键转录因子FASN和SREBP的表达水平，从而抑制脂质合成。这些结果表明，山羊奶中的小肽可能通过激活CTCF，进而调控脂质代谢相关基因的表达，达到减轻肝脏脂肪沉积的效果。

尽管本研究揭示了山羊奶小肽在调节脂质代谢中的作用，但仍有一些问题需要进一步探讨。首先，小肽在体内的稳定性尚未明确，这可能影响其在血液中的活性和对肝脏的靶向作用。其次，小肽是否能够特异性地靶向肝脏仍需进一步验证。未来的研究应采用更先进的技术手段，如质谱分析和荧光标记，来评估小肽在体内的稳定性和分布情况。此外，还需要更全面地研究小肽对脂质代谢相关基因的调控网络，以充分理解其生物功能。

综上所述，本研究揭示了山羊奶及其衍生的小肽在调节肝脏脂质代谢中的作用，为山羊奶在改善代谢综合征方面的应用提供了新的视角。研究发现，常规山羊奶能够通过激活CTCF及其下游基因，显著减少肝脏脂肪沉积，而发酵山羊奶则在某些方面表现出不同的效果。这些结果表明，山羊奶可能是一种有效的非药物干预策略，用于改善高脂肪饮食引起的代谢异常。然而，为了更好地利用山羊奶的生物活性成分，未来的研究需要进一步探讨其在体内的稳定性和靶向性，以验证其在治疗肝脏相关疾病中的潜在应用价值。