《Molecular Nutrition & Food Research》：The Dietary Protein Source Modulates Obesity Development and Induces Distinct Plasma Lipid Profiles and Transcriptome Profiles in Liver and Adipose Tissue
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基于乳制品或海产品蛋白的饮食据报道比基于陆生肉类蛋白的饮食更不易致肥胖。这些差异背后的代谢途径，包括与产热相关的过程，仍不完全清楚。在此，研究人员在热中性条件或室温下饲养的小鼠中，以酪蛋白、鳕鱼或鸡肉作为蛋白来源，研究了与潜在致肥胖的高脂高蛋白饮食相关的转录组
基于乳制品或海产品蛋白的饮食据报道比基于陆生肉类蛋白的饮食更不易致肥胖。这些差异背后的代谢途径，包括与产热相关的过程，仍不完全清楚。在此，研究人员在热中性条件或室温下饲养的小鼠中，以酪蛋白、鳕鱼或鸡肉作为蛋白来源，研究了与潜在致肥胖的高脂高蛋白饮食相关的转录组和代谢组水平的反应，以评估不同饲养温度下的代谢反应。通过进行血浆代谢组学分析，结合RNA测序以及肝脏、肌肉、白色和棕色脂肪组织的基因集富集分析，研究人员旨在阐明由不同膳食蛋白摄入所调节的代谢输出和途径。酪蛋白、鳕鱼或鸡肉的膳食蛋白摄入导致肥胖发展的差异，且独立于饲养温度。饮食特异性表型与独特的血浆脂质谱以及肝脏和脂肪组织中的转录组谱相关。一碳代谢 emerged as a potentially affected key pathway，而雷帕霉素机制靶蛋白复合物1/2 (mechanistic target of rapamycin complex 1/2, mTORC1/2) appears as a predicted upstream regulator，并因此被认为与蛋白来源依赖性的肥胖发展差异及相关代谢紊乱有关。
**膳食蛋白来源调节肥胖发展并诱导肝脏和脂肪组织中独特的血浆脂质谱和转录组谱：一项多组学研究解读**
**研究背景与问题**
过去50年全球肥胖患病率的上升与食物系统变化和久坐行为密切相关。饮食模式调整被推荐用于减少肥胖及相关疾病。其中，高蛋白饮食因其宣称能抑制减重引起的饥饿感而广受欢迎。尽管存在争议，多项临床试验和啮齿动物实验结果提示提高膳食蛋白含量具有有益效果，然而观察性研究却报告高蛋白摄入的效应并不一致。更重要的是，高脂饮食诱导的肥胖在啮齿动物中得以预防或显著减弱这一观点，很大程度上基于以酪蛋白或乳清蛋白为蛋白来源的研究。此前已有研究证实，在热中性条件下，以酪蛋白、大豆、鳕鱼、牛肉、鸡肉或猪肉为蛋白来源的高脂高蛋白饮食中，酪蛋白是预防肥胖易感C57BL/6J小鼠肥胖最有效的蛋白来源。流行病学研究也表明，乳制品和植物蛋白的摄入对肥胖具有保护作用，而肉类的高摄入与体重增加相关。然而，不同蛋白来源在肥胖发展上产生显著差异的潜在机制尚未完全阐明。已知轻度冷暴露或室温(20°C–22°C)饲养可增加能量消耗并减弱饮食诱导的肥胖，棕色脂肪组织(brown adipose tissue, BAT)功能障碍的小鼠在热中性条件下表现出肥胖表型，但在室温下保持瘦弱。然而，环境温度能在多大程度上调节不同蛋白来源对肥胖发展的影响尚不清楚。多组学特征有望提高对表型的分辨率，靶向转录变化及下游代谢特征可能揭示将饮食与表型联系起来的机制性特征。因此，该研究旨在热中性或室温条件下，以酪蛋白、鳕鱼或鸡肉为蛋白来源，结合血浆代谢组学、RNA测序及肝脏、肌肉、白色和棕色脂肪组织的基因集富集分析，系统探究不同膳食蛋白来源对肥胖发展影响的代谢输出和途径。
**研究结论与意义**
该研究证实，在高脂高蛋白饮食中，膳食蛋白来源(酪蛋白、鳕鱼或鸡肉)能独立于饲养温度显著影响小鼠的肥胖发展和代谢健康。这些表型差异与独特的血浆脂质谱和肝脏及脂肪组织中组织特异性的转录组反应相关。一碳代谢 emerged as a central pathway linking protein source to lipid metabolism and obesity，且其在肝脏和脂肪组织中呈现相反的调控方向。此外，雷帕霉素机制靶蛋白复合物1/2 (mechanistic target of rapamycin complex 1/2, mTORC1/2)信号被确定为潜在的上游调控因子，尤其在酪蛋白喂养的小鼠中受到影响。这些发现强调了蛋白来源在饮食干预中的重要性，并指出了值得进一步机制研究的关键代谢途径。该研究发表于《Molecular Nutrition》。
**主要技术方法**
研究人员使用了80只雄性C57BL/6J BomTac小鼠，随机分为8组(n=10)，分别给予基于酪蛋白、鳕鱼或鸡肉的高脂高蛋白饮食，或能量限制的鸡肉饮食，并在热中性(30°C±1°C)或室温(22°C±1°C)条件下饲养12周。核心方法包括：血浆代谢组学分析(采用AbsoluteIDQ p180 Kit，涵盖5类188种代谢物，结合液相色谱-质谱联用(LC-MS/MS)和流动注射分析-质谱联用(FIA-MS/MS))；RNA测序(使用DNBSEQ平台，对肝脏、腹股沟白色脂肪组织(iWAT)、肩胛间棕色脂肪组织(iBAT)和肌肉进行转录组分析)；基因集富集分析(GSEA，基于KEGG功能通路)；以及 ingenuity pathway analysis (IPA)进行上游调控因子预测。研究中还进行了口服葡萄糖耐量试验(OGTT)、胰岛素耐量试验(ITT)、身体成分分析、肝脏脂肪酸组成测定及UCP1免疫组化分析。
**研究结果**
**3.1 肥胖发展由膳食蛋白来源决定，与饲养温度无关**：在热中性条件下，以酪蛋白、鳕鱼或鸡肉为蛋白来源的高脂高蛋白饮食导致显著的体重发育差异。鸡肉喂养的小鼠体重增加最多，脂肪量最高；酪蛋白喂养的小鼠保持瘦弱；鳕鱼介于两者之间。饲养温度对自由采食小鼠的这些参数无影响。能量限制可防止鸡肉诱导的体重和脂肪量增加。
**3.2 饲料效率反映肥胖发展，能量摄入受热应激影响**：室温饲养的小鼠能量摄入高于热中性条件，反映了轻度冷应激对整体能量消耗的影响。饲料效率与肥胖发展差异一致，酪蛋白组最低，鸡肉组最高。
**3.3 鸡肉摄入增加白色脂肪组织质量**：鸡肉摄入导致各白色脂肪组织(腹股沟iWAT、附睾eWAT、腹膜后rWAT)质量增加，而饲养温度无影响。iBAT质量在鸡肉和鳕鱼组高于酪蛋白组。室温下iBAT质量减少但UCP1表达增加。酪蛋白组UCP1表达高于鸡肉组，但相对于iBAT总质量的UCP1总表达在鸡肉组增加。
**3.4 鸡肉摄入增加肝脏质量和脂肪含量**：鸡肉和鳕鱼摄入导致肝脏质量增加，鸡肉组肝脏脂肪酸水平最高。热中性饲养显著升高鸡肉自由采食组小鼠的肝脏脂肪酸水平，主要归因于饱和、单不饱和和n-6多不饱和脂肪酸的增加。低温饲养、热量限制以及酪蛋白和鳕鱼蛋白摄入均可防止肝脏脂肪积累。
**3.5 膳食蛋白来源和饲养温度均调节葡萄糖耐量和胰岛素敏感性**：OGTT显示饲养温度影响血糖水平。鸡肉饮食组空腹血糖和血浆胰岛素水平升高，且在热中性条件下，鸡肉喂养小鼠的空腹血浆胰岛素水平进一步升高。ITT显示鸡肉喂养小鼠的胰岛素敏感性低于酪蛋白喂养小鼠。
**3.6 血浆代谢组谱由膳食蛋白来源决定**：基于FIA-MS/MS的血浆代谢组学分析显示，不同饮食组小鼠的血浆代谢物谱显著分离，且独立于饲养温度。158/170种代谢物在八组间差异显著，主要为酰基肉碱、鞘脂和甘油磷脂(尤其是磷脂酰胆碱(PC))。鸡肉自由采食组血浆总PC水平高于酪蛋白组。能量限制导致105种脂质代谢物丰度显著改变。在LC平台上，33种代谢物(包括蛋氨酸、甘氨酸和丝氨酸)丰度差异显著，这些氨基酸与PC代谢密切相关。
**3.7 膳食蛋白来源显著调节肝脏、白色和棕色脂肪组织的转录组谱**：热中性条件下，RNA测序显示膳食蛋白来源对肝脏、iWAT和iBAT的全局转录组有显著影响，而肌肉组织无显著变化。肝脏中441个RNA转录本受饮食差异调节，酪蛋白组转录组谱最独特；iWAT中2100个转录本差异显著，鸡肉组表达谱最独特；iBAT中仅65个转录本差异显著。
**3.8 GSEA鉴定出不同蛋白来源喂养小鼠之间差异影响的若干途径**：肝脏中排名最高的途径为氨基酸和一碳代谢，其次为脂质代谢和葡萄糖调节相关途径。iWAT中一碳代谢及相关途径排名最高，其他位列前茅的途径涉及脂质代谢，特别是鞘脂、甘油脂和甘油磷脂。iBAT中脂肪酸生物合成和PPAR信号通路为受影响最大的两个途径。
**3.9 与饮食摄入和脂肪量相关的基因表达**：肝脏中许多受饮食影响的途径也与总脂肪量相关，而iWAT中仅部分饮食影响途径与肥胖相关，iBAT中许多受脂肪量影响的途径与饮食变化不对应。肝脏中253个基因受饮食和脂肪量共同影响，iWAT中为1743个。肝脏中一碳代谢、氨基酸代谢、谷胱甘肽代谢、色氨酸代谢、丙氨酸和天冬氨酸代谢及氧化应激相关途径与肥胖正相关，且这些途径的基因在鸡肉喂养小鼠中富集。iWAT和iBAT中，一碳代谢、谷胱甘肽代谢、叶酸网络和氧化应激相关途径与肥胖负相关。
**3.10 预测的上游调控因子**：IPA分析显示，在酪蛋白与鸡肉喂养小鼠的白色脂肪组织比较中，mTORC1/2复合物被预测为被抑制(z-score ?4.857)。其他相关调控因子如Akt也在大多数建议调控因子的网络中出现。
**讨论与结论**
该研究表明，膳食蛋白来源对肥胖发展的影响独立于饲养温度，但饲养温度可影响部分代谢参数，如整体葡萄糖耐量，且部分效应依赖蛋白来源。能量限制可改善鸡肉喂养小鼠的肥胖发展和代谢参数。一碳代谢在肝脏和脂肪组织中与肥胖呈相反的关联，提示该途径在饮食诱导肥胖过程中扮演组织特异性的角色。mTORC1/2信号通路被预测为潜在上游调控因子，其在不同蛋白来源间的差异激活可能与氨基酸组成(尤其是蛋氨酸和支链氨基酸)的差异有关。该研究的局限性在于其关联性本质，因果关系尚未建立，且仅使用雄性小鼠，向人类的转化有待确定。总之，该研究揭示了膳食蛋白来源在肥胖和代谢健康中的重要作用，并指明了一碳代谢和mTORC1/2信号作为关键候选途径，为未来针对这些途径的药理学或遗传学调控研究提供了方向。
