Introduction

大白栓菌（Trametes lactinea）属于多孔菌科、多孔菌目、伞菌纲和担子菌界。目前对大白栓菌的了解是有限的，大多数研究都集中在培养条件和生物活性化合物方面。研究发现，培养基的组成、pH值、接种量、培养温度和时间都会影响大白栓菌的生长。有研究揭示了从大白栓菌中分离出来的多糖具有良好的抗氧化和抗增殖特性，因此可能是有价值的天然抗氧化剂来源。

肝脏是一个重要的器官，负责代谢80%以上的酒精。肝脏损伤直接影响到身体的新陈代谢。酒精性肝病（ALD），包括酒精性脂肪肝、酒精性肝炎、酒精性肝纤维化、酒精性肝硬化和肝细胞癌，是全世界慢性肝病的最重要原因之一。ALD常用临床药物治疗，如糖皮质激素。服用药物的副作用是很常见的。据报道，一些天然产品可以保护肝脏。例如，粗毛纤孔菌的外多糖可以保护急性酒精性肝损伤，而木耳的黑色素可以有效缓解酒精引起的肝损伤，丹酚酸B可以保护急性肝损伤。

大白栓菌菌丝体多糖（TLMPS）对酒精诱发的体内肝损伤的保护能力尚未被评估。福建农林大学的Jinbin Hao、Liyun Ye、Xiaoping Wu等在本研究中旨在根据肝脏指数、血清酶和组织病理学的检查，评估TLMPS对小鼠急性酒精性肝损伤的保护作用。使用转录组和代谢组分析了TLMPS的肝脏保护作用的基本机制。

Results

TLMPS对肝脏和血清的影响

空白组、模型组和TLMPS组的体质量没有明显差异（P＞0.05；表1），说明适当的试剂剂量不影响小鼠的生长发育，TLMPS也不影响小鼠的生长。肝脏指数可以反映肝脏的病理变化。模型组的肝脏指数明显高于空白组（图1A）。与模型组相比，中、高剂量组和阳性对照组的肝脏指数明显下降（P＜0.05），说明足量的TLMPS能有效减轻肝脏水肿和急性酒精性肝损伤，其效果与联苯二酯相似。

表1 TLMPS对小鼠体质量的影响

ALT、AST、TG和TC都是肝损伤的重要指标。小鼠血清中ALT、AST、TG和TC的活性如图1B所示。与空白组相比，模型组的血清中ALT、AST、TG和TC的水平明显升高，表明小鼠的肝细胞受到了严重的损伤，随之而来的是新陈代谢的紊乱，表现为血清ALT、AST、TG和TC的活性改变。与模型组相比，TLMPS组和阳性组中酒精性肝损伤小鼠的ALT、AST、TG和TC活性明显降低。在高剂量组和阳性对照组中，这些降低尤为明显。结果表明，TLMPS可以减轻急性乙醇肝损伤。

SOD和MDA水平被作为肝损伤的关键指标。图1C显示了TLMPS对肝脏中SOD和MDA活性的影响。与空白组相比，模型组肝脏中的MDA水平（（10.63±0.42）nmol/mg蛋白质）增加，SOD活性（（78.80±2.5）U/mg蛋白质）明显下降。这些发现表明，酒精可导致小鼠肝脏损伤，并降低肝脏损伤的抗氧化能力。相反，与模型组相比，TLMPS组的MDA水平（（8.40±0.25）nmol/mg蛋白质）明显下降，SOD活性（（94.76±6.28）U/mg蛋白质）明显提高。研究结果表明，TLMPS可以减轻酒精引起的氧化应激损伤，从而可以保护小鼠的急性酒精性肝损伤。

此外，在不同的实验组中，小鼠的肝脏形态也发生了变化。如图1D所示，在空白组中，肝小叶清晰，肝细胞索排列有序，呈放射状，肝窦无泡沫变化，也没有明显的充血。相反，模型组的肝小叶不明显，肝窦变窄，肝细胞索无序。此外，肝细胞呈混浊、发泡或呈气球状，细胞质苍白，细胞核不清晰，肝窦内有明显充血。与模型组相比，TLMPS组和阳性组的肝细胞浑浊、肿胀、泡沫状变化和线状紊乱的情况明显改善。在低剂量的TLMPS组中，肝组织的形态得到了部分改善。然而，一些肝细胞病变和中央静脉周围出现了脂肪变性。在中剂量TLMPS组，肝组织的形态明显改善，肝细胞索的排列明显改善。在高剂量TLMPS组和阳性组中，与空白组相似，肝细胞浑浊肿胀和泡沫样细胞明显减少。此外，少量的坏死细胞也很明显。这些结果表明，TLMPS的潜在药理活性，尤其是高剂量TLMPS。因此，在随后的转录组和代谢组分析中，采用了高剂量来分析TLMPS的作用途径。

A. TLMPS对小鼠肝脏指数的影响；B. TLMPS对小鼠急性酒精性肝损伤血清中AST、ALT、TG和TC的影响；C. TLMPS对肝脏中SOD和MDA活性的影响；D. TLMPS对ALD小鼠肝脏形态学变化的影响。

图1 TLMPS对肝脏和血清的影响

TLMPS的肝脏保护作用的转录组学分析

RNA-Seq数据显示，转录组的组装是稳健和可靠的。样品之间的Pearson相关度很高（R2＞0.92），表明生物重复是可靠的。转录组分析显示，在模型与空白组、TLMPS与模型组中，总共有520和401个差异表达基因（DEGs）（图2A）。模型组和空白组的比较显示，由于酒精性肝损伤，309个基因被上调，211个基因被下调。与模型组相比，TLMPS组有199个基因被上调，202个基因被下调。对模型组与空白组上调、TLMPS与模型组下调的DEGs，以及模型组与空白组下调、TLMPS与模型组上调的DEGs进行了富集分析。这些DEGs可能促成了对小鼠急性酒精性肝损伤的不同保护作用（图2B）。对所选DEGs的GO富集分析表明，大量的DEGs参与了“生物过程的细胞”、“细胞成分的细胞”，和“分子功能的结合”类别（图3A）。基于KEGG数据库对所选DEGs的基因富集分析显示，这些基因主要参与化学致癌、药物代谢、细胞色素P450对异生物的代谢、视黄醇代谢和谷胱甘肽代谢（图3B）。

图2 不同组ALD小鼠中的DEG

图3 ALD小鼠中DEG的富集分析

TLMPS的肝脏保护作用的代谢组学分析

UHPLC-Q-TOF MS检测到许多代谢物。进行OPLS-DA以确定3组的代谢组学特征是否有差异。结果如图4A所示。空白组和模型组被明确分开。同样，TLMPS组和模型组也表现出两个不同的类别，表明复制件之间有良好的相关性。与对照组相比，模型组中有78种测定的代谢物因乙醇而发生明显变化。其中包括有机酸、脂类、核苷和有机氧化合物（图4B）。TLMPS和模型组的比较显示了57种代谢物的明显差异。这可能反映了TLMPS的效果。对明显不同的代谢物进行KEGG富集分析表明，它们参与了胆碱代谢、ATP结合盒式转运蛋白、甘油磷脂代谢以及蛋白质消化和吸收。这些发现表明，这些代谢途径可能在TLMPS组小鼠的急性酒精性肝损伤的保护作用中发挥了重要作用（图4C）。

图4 代谢组学数据的整体定性和定量分析

参与关键生物途径的转录组学和代谢组学变化的联系

为了获得更多关于TLMPS对小鼠急性酒精性肝损伤的保护作用的信息，研究了3组之间基因表达和代谢物变化的关联。有趣的是，经过TLMPS预处理后，在胆碱代谢途径中，编码关键酶和代谢物的几个基因有明显不同。图5A描述了TLMPS通过胆碱代谢途径对酒精性肝损伤的影响以及相关代谢物相对变化的一般模式。TLMPS预处理明显抑制了CDP-胆碱和磷脂酰胆碱的含量，增加了sn-丙三醇-3-磷脂酰胆碱和sn-丙三醇-3-磷酸的含量，这些物质因酒精肝损伤而增加或减少。参与胆碱代谢途径的基因表达模式如图5B所示。在这些途径中，大多数基因的表达在空白组、模型组和TLMPS组中都有所不同。胆碱激酶α（ENSMUSG00000024843）、磷酸肌醇-3-激酶调节亚基3（ENSMUSG00000028698）、JUN原癌基因（ENSMUSG00000052684）、FBJ骨肉瘤癌基因（ENSMUSG00000021250）、磷脂酶A2和IVF组（ENSMUSG00000046971）在模型组的表达高于空白。该表达在TLMPS组得到缓解。相反，几个基因在空白组与模型组中下调，在模型组与TLMPS组中上调。它们包括磷酸肌醇-3-激酶调节亚单位1（ENSMUSG00000041417）、磷酸胞苷转移酶1，胆碱，α异构体（ENSMUSG00000005615）和磷脂酶C，γ1（ENSMUSG00000016933）。这些结果证实了胆碱代谢途径在TLMPS对酒精性肝损伤的预防作用中的重要作用。

图5 TLMPS预处理在ALD小鼠中胆碱代谢的适应性变化

Conclusion

对提取物和纯化TLMPS的分析表明，碳水化合物含量最高，其次是硫酸和葡萄糖醛酸的含量。紫外和红外吸收光谱和刚果红分析表明，所获得的TLMPS的纯度很高。TLMPS对急性酒精性肝损伤的保护作用表现在抑制了酒精引起的肝脏指数、血清生化指标的升高，并保持了肝脏形态。使用转录组学和代谢组学分析了潜在的机制，显示TLMPS调节了肝脏中的有机酸、脂类、核苷和有机氧化合物。胆碱代谢也被发现在TLMPS对急性酒精性肝损伤的保护中起重要作用。

The protective effect and crucial biological pathways analysis of Trametes lactinea mycelium polysaccharides on acute alcoholic liver injury in mice based on transcriptomics and metabonomics

Jinbin Hao1, Liyun Ye1, Guoliang Meng, Yanjiao Song, Junsheng Fu, Xiaoping Wu*

College of Life Sciences, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, 350002 Fujian, China

1 The authors contributed equally to this article.

*Corresponding author E-mail address:

fjwxp@126.com

Abstract

Trametes lactinea mycelia polysaccharides (TLMPS) have a wide range of bioactivities. The potential mechanisms of action of TLMPS against acute alcohol-induced liver injury in vivo were investigated by analyzing the physical and chemical properties of TLMPS and its protective effects on a mouse model of alcoholic liver injury. TLMPS protected the liver against alcohol-induced injury, as evidenced by the reduced alcohol-induced elevation of the liver index, serum biochemical indices, and maintenance of hepatic morphology. Potential mechanisms were analyzed using transcriptome and metabolome analyses. The transcriptome data revealed the involvement of many differentially expressed genes in chemical carcinogenesis, drug metabolism, and metabolism of xenobiotics by cytochrome P450. The metabolome analysis revealed that TLMPS significantly regulated specific metabolites in the liver, including organic acids, lipids, nucleosides, and organic oxygen compounds. KEGG enrichment analysis revealed the significant involvement of different metabolites in choline metabolism, ATP-binding cassette transporters, and glycerophospholipid metabolism. Assessment of the changes in gene expression and metabolites revealed the significantly different expression of several genes encoding key enzymes and metabolites in choline metabolism pathway. The collective findings confirmed that choline metabolism plays an important role in the protective effects of TLMPS against acute alcoholic liver injury.

Reference:

HAO J B, YE L Y, MENG G L, et al. The protective effect and crucial biological pathways analysis ofTrametes lactinea mycelium polysaccharides on acute alcoholic liver injury in mice based on transcriptomics and metabonomics[J]. Food Science and Human Wellness, 2021, 10(4): 480-489. DOI:10.1016/j.fshw.2021.04.010.

翻译/编辑：梁安琪；责编：张睿梅

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