FSHW | 通过脂质组学深入了解鸡蛋和大豆衍生磷脂酰胆碱对小鼠和HepG2细胞非酒精性脂肪变性的影响

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Abstract

膳食磷脂酰胆碱（PC）是一类重要的生物活性脂质来源，具有缓解非酒精性脂肪肝病（NAFLD）的潜力。本研究利用脂质组学方法，评估了来源于鸡蛋（EPC）和大豆（SPC）的PC对小鼠及HepG2细胞非酒精性脂肪变性的调控作用。结果显示，EPC和SPC均能通过降低三酰甘油（TG）和二酰甘油（DG）水平改善脂肪肝，其中EPC在调控肝脏脂质谱方面表现更佳，可显著降低PC、TG、鞘氨醇酰胺、磷脂酰乙醇胺和磷脂酰丝氨酸等水平。研究共筛选出117种肝脏及20种细胞的脂质标志物，主要涉及甘油磷脂代谢。机制分析表明，EPC的作用可能与其下调ACACA和SREBP-1c等脂质生成相关基因表达有关，其改善非酒精性脂肪变性的效果优于SPC。总体而言，EPC和SPC均可通过改善肝脏脂质谱来缓解高脂饮食诱导的NAFLD，但EPC作用更显著，这可能与其对甘油磷脂代谢的调节有关。

Introduction

非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）是一种以肝细胞过量脂质堆积为特征的慢性肝脏疾病，主要由甘油三酯合成与转化失衡引起。饮食干预被认为是有效的防治手段，其中磷脂酰胆碱（PC）作为重要的脂质代谢调节因子，可改善肝脏脂质输出，缓解胆碱缺乏引起的脂肪沉积。鸡蛋蛋磷脂（EPC）与大豆卵磷脂（SPC）是主要的动物与植物来源的膳食PC，它们的脂肪酸组成差异显著，这可能导致两者在改善脂质代谢方面存在不同效果。已有研究表明，EPC和SPC均具备一定的降血脂和护肝作用，但其作用机制尚未阐明。随着脂质组学技术的发展，可以更系统地揭示NAFLD相关脂质代谢紊乱和潜在生物标志物。本研究旨在通过小鼠和HepG2细胞模型，比较EPC和SPC在调控肝脏脂质代谢中的差异，结合脂质组学和相关基因表达分析，探讨其潜在机制，并为功能性脂质的开发提供理论依据。

Results

EPC和SPC对小鼠生化指标的影响

在为期60 d的实验结束时，高脂饮食（HFD）小鼠体质量明显增加（图1A），而补充鸡蛋蛋磷脂（EPC）或大豆卵磷脂（SPC）后，体质量都有所下降。虽然正常饮食（ND）组小鼠的食量最高，但在高脂饮食相关的几组之间，进食量差别并不大（图1B）。

在血脂指标方面，EPC和SPC都能有效降低血清总胆固醇水平（图1C）。值得注意的是，EPC还能显著减少肝脏中的甘油三酯含量，而SPC在这方面作用不明显（图1D）。附睾脂肪质量也有所改善：HFD组为3.60%，而EPC组和SPC组分别降至1.99%和2.49%（图1E），显示出脂肪堆积得到缓解，其中EPC的效果更突出。

肝脏形态学观察进一步支持了这些结果。HFD组小鼠的肝脏体积增大、颜色变黄且质地坚硬；ND组则表现为柔软、表面光滑的红褐色肝脏。相比之下，EPC和SPC处理组的肝脏颜色略深，但质地与ND组相似（图1F）。在HE染色切片中，HFD组肝细胞充满大量脂滴，而EPC和SPC组的脂质堆积显著减少（图1G）。在脂肪组织切片中，HFD组脂肪细胞明显肥大，而EPC和SPC干预组脂肪细胞体积较小（图1H）。

综合来看，EPC和SPC都能改善高脂饮食引起的体质量增加、血脂异常和肝脏脂肪沉积，但EPC在降低肝脏甘油三酯和减少脂肪堆积方面表现得更为突出。

图1EPC和SPC对高脂饮食（HFD）小鼠体质量、食物摄入量、血脂水平及肝脏脂肪沉积的影响

EPC和SPC对细胞活力及甘油三酯含量的影响

在细胞实验中，随着油酸（OA）浓度的增加，HepG2细胞的活力逐渐下降。当OA浓度为0.5 mmol/L时，细胞活力仍保持在90%左右，因此研究选用这一浓度建立非酒精性脂肪变性细胞模型（图2A）。

在不同剂量下，EPC和SPC对细胞本身的毒性都较低，50 μg/mL以内的浓度可保持细胞活力在70%以上（图2B）。建立模型后，OA处理的细胞中甘油三酯（TG）水平明显升高，提示模型构建成功（图2C）。进一步处理发现，随着EPC和SPC浓度的增加，细胞内TG含量逐渐下降，其中50 μg/mL以上的效果尤为明显（图2D）。

值得一提的是，在相同浓度下，EPC对TG的抑制作用优于SPC：当浓度为50 μg/mL时，EPC处理组细胞TG水平约为260.92 μmol/L，而SPC组则为335.6 μmol/L。由此可见，EPC在改善细胞脂质堆积方面更具优势。

图2不同处理对细胞活力、甘油三酯含量和脂质种类的影响

EPC和SPC对小鼠与HepG2细胞脂质组学的影响

脂质种类与含量变化

在小鼠肝脏中共检测到908种脂质，涵盖25个类别，其中以三酰甘油（TG，25.2%）和磷脂酰胆碱（PC，12.3%）含量最为丰富，其次是磷脂酰乙醇胺（PE，11.9%）、二酰甘油（DG，9.3%）、鞘氨醇酰胺（Cer，7.0%）等（图2E）。与正常饮食组相比，高脂饮食组（HFD）中TG、DG、溶血磷脂酰胆碱（LPC）和溶血磷脂酰乙醇胺（LPE）含量明显升高，而PE水平下降。EPC干预后，TG、LPC和DG水平显著下降，且TG下降幅度达到67.3%；同时PC和Cer水平有所上升。SPC组也能降低TG，但对PE、Cer和磷脂酰丝氨酸（PS）等影响更明显。

在HepG2细胞中共检测到847种脂质，分为22类，其中TG（30.8%）、PC（17.2%）、PE（15.6%）、Cer（5.9%）、DG（5.0%）是主要成分（图2F）。在油酸诱导模型中，EPC和SPC均能改善鞘脂类代谢，阻止Cer和胆固醇酯（CE）的异常升高，并恢复鞘磷脂（SM）水平。与SPC相比，EPC在降低TG和DG的同时，还能上调PE、PC、LPE、PS等多种甘油磷脂，作用更为显著。

多变量统计分析

主成分分析（PCA）显示，ND、HFD、EPC和SPC四组在脂质谱上分布明显分开，说明各组差异显著，模型构建成功。尤其是EPC和SPC干预后，肝脏和细胞的脂质谱均与HFD或OA组明显区分（图3A–B）。进一步的OPLS-DA分析也证实了这一点：EPC和SPC组形成了独立的聚类，与对照组和模型组差异清晰（图3C–F）。

图3脂质组学PCA与OPLS-DA分析得分图

差异脂质与代谢物分析

通过单变量和多变量结合分析，共筛选出多种差异脂质。在HFD与EPC比较中，117种差异脂质被鉴定，其中TG占据最大比例（65种）（图4A）；在EPC与SPC比较中，有52种差异脂质，主要为TG、DG和部分游离脂肪酸（FFA）（图4B）。在细胞水平上，EPC相较于OA组有20种显著差异脂质，包括TG、PE、PC、SM等（图4C）；在EPC与SPC比较中，共有78种差异脂质，TG依旧占主导（图4D）。聚类热图进一步显示，EPC在调节PC、PE等甘油磷脂以及抑制TG方面作用更强（图4E–F）。

图4差异脂质的S-plot图与热图

EPC和SPC对游离脂肪酸谱及代谢通路的影响

在小鼠肝脏中，游离脂肪酸（FFA）检测结果显示，高脂饮食（HFD）组中棕榈酸（C16:0）、硬脂酸（C18:0）、油酸（C18:1）和花生四烯酸（C20:4）等显著升高（图5A）。在油酸诱导的HepG2细胞中，也观察到类似的结果（图5B）。

补充EPC后，这些饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸水平明显下降，同时多不饱和脂肪酸如EPA（C20:5）和DHA（C22:6）的比例得到恢复（图5A，5B）。相比之下，SPC在调节FFA谱方面作用较弱。

进一步的代谢通路富集分析显示，小鼠肝脏差异脂质主要集中在甘油磷脂代谢、鞘脂代谢以及不饱和脂肪酸合成等通路（图5C）。细胞实验同样表明，EPC能显著促进脂肪酸β-氧化和改善甘油磷脂代谢，而SPC作用有限（图5D）。这些结果说明，EPC在改善脂质代谢紊乱方面更具优势。

图5游离脂肪酸谱及代谢通路分析

EPC和SPC对脂质代谢相关基因表达的影响

在小鼠肝脏中，高脂饮食（HFD）组的ACACA、SREBP-1c、FASN和SCD1基因表达水平均显著升高（图6A），提示脂质合成途径被过度激活。EPC干预后，这些基因的表达水平均显著下调（图6A），而SPC虽然也能降低，但效果较弱。

在HepG2细胞中，油酸处理同样导致上述基因表达增加（图6B）。EPC处理组的基因表达水平明显低于模型组，尤其是ACACA和SREBP-1c下降更为突出；相比之下，SPC的抑制作用不如EPC明显（图6B）。

综合来看，EPC通过抑制脂质合成关键基因（ACACA、SREBP-1c、FASN、SCD1）的过度激活，从分子水平解释了其在降低肝脏TG和改善脂质谱方面的更强效果。

图6脂质代谢相关基因表达的检测结果

Discussion

本研究系统比较了鸡蛋蛋磷脂（EPC）和大豆卵磷脂（SPC）在改善非酒精性脂肪变性（NAFLD）中的作用。结果显示，两者都能缓解高脂饮食或油酸诱导的脂质堆积，但EPC的效果更显著。在小鼠水平上，EPC和SPC均能降低体质量、血清胆固醇和脂肪组织沉积，并改善肝脏病理状态；在细胞水平上，它们能够减轻油酸诱导的脂质积累。脂质组学结果进一步揭示，EPC和SPC通过调控甘油三酯、二酰甘油及甘油磷脂等多种关键脂质来改善代谢异常，其中EPC在下调TG和DG、恢复PC和PE方面作用更强。游离脂肪酸谱分析表明，EPC能有效降低饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸，同时提升多不饱和脂肪酸水平，提示其对脂肪酸组成的调控更优。基因表达检测也发现，EPC能更有效抑制脂质合成相关基因（如ACACA、SREBP-1c、FASN、SCD1）的异常升高，从分子水平解释了其在改善脂质谱方面的优势。总体来看，EPC通过多层面的作用机制展现出更强的抗脂肪变性潜力。

Conclusion

本研究表明，EPC和SPC均可改善小鼠和HepG2细胞的脂质代谢紊乱，从而缓解非酒精性脂肪变性。其中，EPC在降低肝脏甘油三酯、优化脂质谱、调节脂肪酸构成以及抑制脂质合成基因方面的效果更为突出。结果提示，鸡蛋蛋磷脂作为一种膳食功能成分，具有优于大豆卵磷脂的潜力，可望为非酒精性脂肪肝的营养干预提供新的思路和理论依据。

Insight into effects of egg- and soybean-derived phosphatidylcholine on non-alcoholic steatosis in mice and HepG2 cells by lipidomics

Zhihui Yua,b,1, Chunyou Liuc,1, Yating Gaoa,b, Haoran Guoa, Huiling Duana, Lixin Zhanga,*, Yisheng Chena,b,*

a College of Food Science and Engineering, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, China

b Institute of Food Nutrition and Safety, Shanxi Agricultural University, Taiyuan 030031, China

c Department of Food Science and Technology, Guangxi University of Science and Technology, Liuzhou 545006, China

1 Both authors contributed equally.

*Corresponding author.

Abstract

Dietary phosphatidylcholine (PC) is an ideal source of bioactive lipids showing efficacy to alleviate non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD). In this study, the lipidomic profiles of nonalcoholic steatosis in mice and HepG2 cells treated with PC isolated from eggs (EPC) and soybean (SPC) were evaluated. EPC and SPC could significantly ameliorate fatty liver disease by down-regulating triglyceride (TG) and diglyceride (DG) levels. Remarkably, EPC exhibited better performance in regulating the hepatic lipid profile leading to decreased PC and TG, ceramides, phosphatidylethanolamine and phosphatidylserine levels. A total of 117 and 20 lipid biomarkers in liver and HepG2 cells involved in glycerophospholipid metabolism were screened out, respectively. The regulatory mechanism of EPC may be attributed to a decrease in the expression of ACACA and SREBP-1c. EPC, via suppressing lipogenic gene expression, which was superior to that of SPC in alleviating nonalcoholic steatosis. Overall, EPC and SPC attenuated HFD-induced NAFLD by improving the hepatic lipid profile. The more significant effect observed with EPC may be attributed to its modulation of glycerophospholipid metabolism.

Reference:

YU Z H, LIU C Y, GAO Y T, et al. Insight into effects of egg- and soybean-derived phosphatidylcholine on non-alcoholic steatosis in mice and HepG2 cells by lipidomics[J]. Food Science and Human Wellness, 2025, 14(5): 9250103. DOI:10.26599/FSHW.2024.9250103.

翻译： 王小云（实习）

编辑：梁安琪；责任编辑：孙勇

封面图片：图虫创意

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