大菱鲆胆汁和血浆中的胆汁酸轮廓分析
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动物营养学报2020,32(12):5816⁃5826ChineseJournalofAnimalNutrition
㊀
doi:10.3969/j.issn.1006⁃267x.2020.12.035
大菱鲆胆汁和血浆中的胆汁酸轮廓分析
姚㊀婷1,2㊀韦㊀娴3㊀薛㊀敏3㊀孙宝忠1㊀谷㊀旭3∗㊀张松山1∗
(1.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,北京100032;2.北京市饲料监察所,北京100061;3.中国农业科学院
饲料研究所,农业农村部动物产品质量安全饲料源性因子风险评估实验室,北京100081)
摘㊀要:本试验旨在解析大菱鲆胆汁和血浆中的胆汁酸谱,明确2种组织中胆汁酸种类和含量,为鱼类胆汁酸相关研究提供技术支撑和数据依据㊂研究利用超高效液相色谱-串联质谱技术,配合内标校正,建立了鱼胆汁和血浆中30种胆汁酸的定性定量方法,并对大菱鲆胆汁和血浆进行了胆汁酸谱分析㊂该方法灵敏度㊁准确度和精密度均能够满足生物样品中胆汁酸的分析要求㊂结果表明:在大菱鲆胆汁中检测到6种初级胆汁酸和4种次级胆汁酸,其中初级胆汁酸种类按其含量高低排列分别为牛磺胆酸(TCA)㊁牛磺鹅去氧胆酸(TCDCA)㊁胆酸(CA)㊁甘氨鹅脱氧胆酸(GCDCA)㊁甘氨胆酸(GCA)和鹅去氧胆酸(CDCA),次级胆汁酸按其含量高低排列分别为牛磺β鼠胆酸(TβMCA)㊁牛磺ω鼠胆酸(TωMCA)㊁葡糖石胆酸(GLCA)和甘氨鹅胆酸(GHCA)㊂在大菱鲆血浆中检测到较低含量的5种初级胆汁酸和3种次级胆汁酸㊂其中初级胆汁酸的种类有CA㊁CDCA㊁GCDCA㊁TCA㊁TCDCA,次级胆汁酸为鼠胆酸(ωMCA)和TωMCA㊂本研究首次在鱼体内发现了ωMCA的存在,并为其他鱼类胆汁酸轮廓鉴定分析提供了参考方法,丰富了鱼类胆汁酸谱库,为后续利用胆汁酸进行相关研究提供数据依据㊂关键词:胆汁酸;胆汁;血浆;大菱鲆;超高效液相色谱-串联质谱
中图分类号:S963㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀文章编号:1006⁃267X(2020)12⁃5816⁃11收稿日期:2020-05-27
基金项目:蓝色粮仓科技创新重点专项(2018YFD0900400,2019YFD090020)
作者简介:姚㊀婷(1990 ),女,山西洪洞人,中级畜牧师,博士研究生,从事农产品质量安全研究㊂E⁃mail:yaoting0515@126.com∗通信作者:谷㊀旭,副研究员,硕士生导师,E⁃mail:guxu@caas.cn;张松山,助理研究员,E⁃mail:zhangsongshan1997@163.com
㊀㊀胆汁酸(bileacids,BAs)是胆汁的主要成分,是胆固醇在肝脏中经一系列的酶促反应㊁新陈代谢过程后合成的具有两性分子结构的化合物[1]㊂胆汁酸的亲脂性质对营养物质的消化吸收代谢,尤其是糖脂代谢有着重要意义㊂此外,近年来的相关研究表明,在机体的生命活动中,胆汁酸可以激活对机体生命活动有重要作用的法尼醇X受体(FXR)㊁G蛋白偶联BA受体1(GPBAR1)和维生素D受体(VDR),从而在糖脂类代谢㊁能量代谢㊁免疫调节和稳态调节方面发挥着重要作用[2-9]㊂㊀㊀作为调节机体糖脂代谢的重要物质,在鱼类尤其是肉食性鱼类养殖业中,胆汁酸常被用作保肝护肝产品㊂有研究报道发现,胆汁酸可显著降低乌鳢血清低密度脂蛋白胆固醇(LDL⁃C)含量,从而改善糖脂代谢[10];0.15g/kg的胆汁酸可以促
进罗非鱼对脂质的消化吸收,从而调节脂代谢[11];在针对草鱼的研究中也发现,适量的胆汁酸能提高草鱼生长性能,促进其脂肪代谢,降低机体脂肪沉积,改善其肌肉品质[12]㊂作者所在研究团队的研究结果也发现,肉食性鱼类大口黑鲈饲喂商业化配合饲料(淀粉含量12%)后,大口黑鲈肝脏会出现胆汁淤积症状,而在饲料中添加胆汁酸(1.5g/kg)后,大口黑鲈肝脏状态得到显著改善[13]㊂目前哺乳动物(人㊁鼠和猪)胆汁酸的研究已经较为深入,但只有少部分文献报道鱼类胆汁酸组成及相关研究㊂张晶等[14]对草鱼胆汁酸进行分析,发现草鱼胆汁酸以胆酸(CA)和鹅去氧胆酸(CDCA)为主,还含有少量脱氧胆酸(DCA),并且草鱼的肥满度与CA㊁CDCA的含量呈负相关㊂在其他水产动物的研究报道中发现了石胆酸
12期姚㊀婷等:大菱鲆胆汁和血浆中的胆汁酸轮廓分析
(LCA)㊁DCA的存在[15]㊂由于缺乏对鱼类胆汁酸谱的系统研究,目前市面上鱼用的胆汁酸产品一般由猪胆汁制成,由于不同物种间胆汁酸存在很大差异,所以这些胆汁酸产品的效果不一㊂因此,对养殖鱼类进行全面系统的胆汁酸轮廓分析,明确鱼类胆汁酸的种类㊁含量是十分有必要的㊂
㊀㊀目前胆汁酸轮廓分析主要的方法包括酶联免疫吸附(ELISA)法㊁薄层色谱(TLC)法㊁高效液相色谱(HPLC)法㊁气质联用(GC⁃MS)法以及液质联用(LC⁃MS/MS)法,Dutta等[16]详细阐述了不同检测方法的优劣,其中LC⁃MS/MS法能够满足复杂样品中多种胆汁酸的同时定性定量分析,已成为研究胆汁酸谱的普遍公认的最可靠方法㊂
㊀㊀大菱鲆(ScophthalmusmaximusL.)肉质鲜美㊁营养价值高,是典型的肉食性鱼类,也是我国重要的海水养殖品种之一㊂但在养殖中其深受营养性脂肪肝病的困扰㊂因此研究人员尝试使用胆汁酸对大菱鲆进行糖脂代谢调节,达到保肝护肝的目的㊂在先前的研究报道中发现,添加胆汁酸后,大菱鲆幼鱼血清中谷丙转氨酶㊁谷草转氨酶及碱性磷酸酶活性显著提高,总蛋白及白蛋白的含量显著升高,而血浆中甘油三酯㊁总胆固醇及高㊁低密度脂蛋白胆固醇含量显著下降,均表明胆汁酸可以起到保护大菱鲆肝脏健康㊁降低营养性肝病发生率的作用[17]㊂基于此,本文以大菱鲆为研究对象,利用LC⁃MS/MS法建立胆汁和血浆中胆汁酸的分析方法,对大菱鲆体内胆汁酸谱进行轮廓分析研究,明确胆汁酸的种类和含量,为利用胆汁酸进行糖脂代谢特定调节提供基础㊂本研究结果也将为丰富鱼类胆汁酸谱库提供数据,为分析肉食性鱼类糖脂代谢及营养性肝病的发生发展及利用特定胆汁酸进行精准防治㊁保肝护肝提供依据㊂1㊀材料与方法
1.1㊀试验材料
1.1.1㊀试剂与耗材
㊀㊀30种非结合型和结合型胆汁酸标准品:CA㊁α-鼠胆酸(αMCA)㊁β-鼠胆酸(βMCA)㊁ω-鼠胆酸(ωMCA)㊁猪胆酸(HCA)㊁MurcoCA㊁CDCA㊁DCA㊁熊去氧胆酸(UDCA)㊁猪去氧胆酸(HD⁃CA)㊁7,12-二酮石胆酸(7,12KLCA)㊁石胆酸(LCA)㊁甘氨胆酸(GCA)㊁甘氨鹅胆酸(GHCA)㊁甘氨鹅脱氧胆酸(GCDCA)㊁甘氨脱氧胆酸(GD⁃CA)㊁甘氨熊去氧胆酸(GUDCA)㊁葡糖石胆酸(GLCA)㊁甘氨脱氢胆酸(GDHCA)㊁牛磺胆酸(TCA)㊁牛磺α-鼠胆酸(TαMCA)㊁牛磺β-鼠胆酸(TβMCA)㊁牛磺ω-鼠胆酸(TωMCA)㊁牛磺猪胆酸(THCA)㊁牛磺鹅去氧胆酸(TCDCA)㊁牛磺脱氧胆酸(TDCA)㊁牛磺熊去氧胆酸(TUDCA)㊁牛磺猪去氧胆酸(THDCA)㊁牛磺石胆酸(TLCA)和牛磺脱氢胆酸(TDHCA)均购买于美国Iso⁃Sciences公司;氘代胆汁酸对照品胆酸-d4(CA⁃d4)㊁鹅脱氧胆酸-d4(CDCA⁃d4)㊁石胆酸-d4(LCA⁃d4)和甘氨胆酸(GCA⁃d4)均购于美国Ster⁃aloids公司;牛磺胆酸钠盐-d5(TCA⁃d5)㊁牛磺-β-鼠胆酸钠盐-d5(TβMCA⁃d5)和牛磺熊脱氧胆酸-d5(TUDCA⁃d5)均购自加拿大TorontoRe⁃searchChemicals公司;β-鼠胆酸-d5(βMCA⁃d5)购买于美国IsoSciences公司;脱氧胆酸-d4(DCA⁃d4)㊁甘氨石胆酸-d4(GLCA⁃d4)㊁甘氨熊脱氧胆酸-d4(GUDCA⁃d4)㊁牛磺脱氧胆酸钠盐-d4(TDCA⁃d4)㊁甘氨鹅脱氧胆酸-d4(GCDCA⁃d4)㊁甘氨脱氧胆酸-d4(GDCA⁃d4)和熊脱氧胆酸-d4(UDCA⁃d4)均购于美国剑桥同位素实验室公司;SPE柱购于美国GraceDavisonDiscoverySciences公司(GracePureTMC18⁃Aq500mg/3mL);甲醇㊁乙腈等有机试剂均为UPLC级,购于美国Merck公司㊂1.1.2㊀仪器
㊀㊀安捷伦超高效液相色谱仪(1290InfinityⅡ)㊁安捷伦串联四极杆质谱联用仪(6470AQQQ)㊁Ep⁃pendorf高速冷冻离心机(5430R)㊂
1.2㊀样品采集和处理
㊀㊀试验用6条大菱鲆购自青岛市亿海丰水产有限公司,初始体重为(7.41ʃ0.02)g㊂鱼苗首先使用商业化配合饲料饲养2周,饲料组成及营养水平见表1㊂之后采用表1所示的饲料饲养70d(表观饱食投喂),养殖系统为室内流水养殖系统,水源为地下海水㊂大菱鲆首先饥饿48h,之后复食,复食24h后进行取样㊂取样时6条大菱鲆的平均体重为(27.14ʃ0.26)g㊂大菱鲆鱼体经消毒后静脉取血,无菌剥离胆囊组织,样品于-80ħ冷冻保存㊂1.3㊀标准溶液及定量标准曲线的配制
㊀㊀所有胆汁酸标准品和相关同位素标准品均配制成浓度为1mg/mL的单标准品储备液㊂取所有胆汁酸标准品储备液,混合,使用50%甲醇水溶液(V甲醇/V水=50ʒ50)稀释得到浓度为10μg/mL的
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混合标准品工作液㊂在此基础上,对混合工作液(10μg/mL)进行梯度稀释,得到浓度为0.002 10.000μg/mL的混合标准品溶液㊂将以上梯度稀释的胆汁酸标准溶液与同位素内标溶液等体积混合,得到最终浓度在0.001 5.000μg/mL的定量校正标准曲线㊂
表1㊀饲料组成及营养水平(干物质基础)
Table1㊀Compositionandnutrientlevelsof
thediet(DMbasis)%项目Items含量Content原料Ingredients
酪蛋白Casein32.00
明胶Gelation8.00
晶体氨基酸Crystallineaminoacid10.34
鱼油Fishoil10.00
大豆卵磷脂Soybeanlecithin2.50
氯化胆碱Cholinechloride0.50
糊精Dextrin27.91
维生素预混料Vitaminpremix1)2.00
矿物质预混料Mineralpremix2)1.00
磷酸二氢钙Ca(H2PO4)22.50
丙酸钙Ca(C3H5O2)20.10
三氧化二钇Y2O30.10
乙氧基喹啉C14H19NO0.05
蛋氨酸Met0.50
谷氨酸Glu1.50
复合诱食剂Compoundattractant1.00
合计Total100.00
营养水平Nutrientlevels3)
粗蛋白质Crudeprotein52.25
粗脂肪Crudefat11.11
粗灰分Ash3.07
㊀㊀1)维生素预混料为每千克饲料提供Thevitaminpremixprovidedthefollowingperkgofthediet:VB125mg,VB245mg,VB620mg,VB1210mg,VK310mg,肌醇inosi⁃tol800mg,泛酸pantothenicacid60mg,烟酸nicotinicacid200mg,叶酸folicacid20mg,生物素biotin60mg,VA32mg,VD5mg,VE240mg,VC2000mg,微晶纤维素microcrystallinecellulose16473mg㊂
㊀㊀2)矿物质预混料为每千克饲料提供Themineralpremixprovidedthefollowingperkgofthediet:CoCl250mg,CuSO4㊃5H2O10mg,FeSO4㊃H2O80mg,ZnSO4㊃H2O50mg,MnSO4㊃H2O45mg,MgSO4㊃7H2O1200mg,H2NaOSe20mg,H2CaIO4,60mg,沸石粉zeolitepowder8485mg㊂
㊀㊀3)营养水平为实测值㊂Nutrientlevelsweremeasuredvalues.1.4㊀胆汁酸的测定
1.4.1㊀样品前处理
㊀㊀胆汁和血浆样品的处理参考Gu等[18]方法进行㊂
㊀㊀胆汁样品:胆囊组织经冰水浴解冻后,取5μL混匀的胆汁样本,加入1995μL80%甲醇水溶液
(V甲醇/V水=80ʒ20),涡旋振荡1min,-20ħ静置30min后离心15min(转速16000r/min,4ħ)㊂取40μL上清液,加20μL50%甲醇水溶液(V甲醇/V水=50ʒ50,含250ng/mL混合胆汁酸同位
素内标),加40μL20%甲醇水溶液(V
甲醇
/V
水
=20ʒ80),涡旋混匀,待后续UPLC⁃MS/MS分析㊂㊀㊀血浆样品:冰水浴解冻,涡旋混匀后经固相萃取柱处理㊂固相萃取过程:取C18⁃AqSPE柱,经2μL甲醇活化和2μL2%乙腈水溶液(V
乙腈
/V
水
=2ʒ98)平衡;取100μL解冻血清样本,加1μL混合胆汁酸同位素内标(1ng/mL)混合,缓慢上样到SPE小柱;加2μL去离子水清洗SPE小柱,2μL甲醇洗脱目标物,收集洗脱液;氮气干燥洗脱液,
干燥样本复溶于20μL50%甲醇水溶液(V
乙腈
/V
水
=50ʒ50);离心15min(转速16000r/min,4ħ),上清液用UPLC⁃MS/MS分析㊂1.4.2㊀仪器条件
1.4.2.1㊀色谱条件
㊀㊀色谱柱为Waters公司UPLCBEHC18色谱柱(2.1mmˑ100mm,1.7μm)㊂采用线性梯度洗脱模式进行色谱分离,流速为0.45mL/min㊂柱温为40ħ㊂流动相组成为:A相为0.1%甲酸水溶液,B相为0.1%甲酸乙腈㊂液相色谱洗脱条件如表2所示㊂
1.4.2.2㊀质谱条件
㊀㊀采用电喷雾离子源(ESI)负离子模式对经色谱分离的胆汁酸进行离子化㊂
㊀㊀质谱参数:干燥气温度为300ħ;干燥气流速为5L/min;雾化器压力为45psi;鞘气温度为300ħ;鞘气流速为11L/min,毛细管电压为4000V㊂
㊀㊀采用动态多反应监测(dMRM)模式进行定性定量检测,每个扫描周期时间设定为300ms㊂
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12期姚㊀婷等:大菱鲆胆汁和血浆中的胆汁酸轮廓分析表2㊀液相色谱洗脱条件
Table2㊀Liquidchromatography
elutionconditions㊀%
时间
Time/min
流动相A
MovingphaseA
流动相B
MovingphaseB
0.0085150.5085151.0075255.0066348.0060409.00485210.20425810.21010011.20010011.21851512.5085151.5㊀数据分析
㊀㊀MassHunter软件(版本B.08.00)用于控制仪器和采集数据㊂使用SPSS20软件对相关数据进行描述性统计学分析,以平均值ʃ标准差的形式进行结果显示㊂
2㊀结㊀果
2.1㊀检测方法的验证
㊀㊀根据1.4中的仪器条件建立的胆汁酸检测方法进行分析时,标准品和相应胆汁㊁血浆样品的提取离子流图如图1所示,各胆汁酸出峰时间不干扰,没有杂质峰干扰目标物质,分析时间短,在12.5min内就可以完成30种胆汁酸的分离分析㊂相关方法学参数及指标如表3所示,各待测胆汁酸在0.0025 5.0000μg/mL内线性良好(R2>0.99),满足胆汁和血浆样本中胆汁酸的准确定量测定㊂
㊀㊀Countsvs.acquisition:计数与采集时间;ωMCA:ω-鼠胆酸omega⁃muricholicacid;CA:胆酸cholicacid;βMCA:β-鼠胆酸beta⁃muricholicacid;αMCA:α-鼠胆酸alpha⁃muricholicacid;HCA:猪胆酸hyocholicacid;CDCA:鹅去氧胆酸chenode⁃oxycholicacid;DCA:脱氧胆酸deoxycholicacid;UDCA:熊去氧胆酸ursodeoxycholicacid;HDCA:猪去氧胆酸hyodeoxychol⁃icacid;MuroCA:鼠胆酸murocholicacid;7,12KLCA:7.12-二酮石胆酸7,12⁃ketolithocholicacid;LCA:石胆酸lithocholicacid;GCA:甘氨胆酸glycocholicacid;GHCA:甘氨鹅胆酸glycosylcholicacid;GCDCA:甘氨鹅脱氧胆酸glycochenodeoxy⁃cholicacid;GDCA:甘氨脱氧胆酸glycodeoxycholicacid;GUDCA:甘氨熊去氧胆酸glycoursodeoxycholicacid;GLCA:葡糖石胆酸glycolithocholicacid;GDHCA:甘氨脱氢胆酸glycodehydrocholicacid;TCA:牛磺胆酸taurocholicacid;TαMCA:牛磺α-鼠胆酸tauro⁃alpha⁃muricholicacid;TβMCA:牛磺β-鼠胆酸tauro⁃beta⁃muricholicacid;TωMCA:牛磺ω-鼠胆酸tauro⁃omega⁃muricholicacid;THCA:牛磺猪胆酸taurohyocholicacid;TCDCA:牛磺鹅去氧胆酸taurochenodeoxycholicacid;TDCA:牛磺脱氢胆酸taurodeoxycholicacid;TUDCA:牛磺熊去氧胆酸tauroursodeoxycholicacid;THDCA:牛磺猪去氧胆酸taurohyodeoxy⁃cholicacid;TLCA:牛磺石胆酸taurolithocholicacid;TDHCA:牛磺脱氢胆酸taurodehydrocholicacid;TCA⁃d5:牛黄胆酸-d5taurocholicacid⁃d5㊂
图1㊀标准品及样品中待测胆汁酸的提取离子流图
Fig.1㊀Extractedionchromatographyofbileacidsinstandardsandsamples
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表3㊀不同种类胆汁酸的方法学参数及指标Table3㊀Analysisparametersandindexesofdifferentbileacids
项目
Items
保留时间Retentiontime/min定量离子对
Quantitative
ions/(m/z)
碎裂电压Fragmentor/
V碰撞能量Collisionenergy/eV线性范围Linearrange/(μg/mL)线性曲线Linearitycurve相关系数R2内标
Internalstandards胆酸CA6.339407.3->407.3240100.0025 5.0000y=13.798x0.9989㊀㊀胆酸-d4
α-鼠胆酸αMCA5.570407.3->407.3240100.0010 5.0000y=100.08x0.9992β-鼠胆酸-d4
ω-鼠胆酸ωMCA
5.384
407.3->407.3
240
10
0.001
0 5.000
0
y=65.329x
0.998
2
β-鼠胆酸-d4
猪胆酸HCA6.178407.3->407.3240100.0010 5.0000y=11.074x0.9994β-鼠胆酸-d4
鹅去氧胆酸CDCA8.628391.3->391.3230100.0010 5.0000y=39.802x0.9995熊去氧胆酸-d4
脱氧胆酸DCA8.805391.3->391.3230100.0010 5.0000y=8.9922x0.9998脱氧胆酸-d4
猪去氧胆酸HDCA7.110391.3->391.3230100.0010 5.0000y=8.6365x0.9993脱氧胆酸-d4
7,12-二酮石胆酸7,12⁃KLCA
7.641
389.3->389.3
225
10
0.005
0 0.500
0
y=52.86x
0.993
4
石胆酸-d4
石胆酸LCA10.367375.3->375.3235100.0050 0.5000y=17.63x0.9972石胆酸-d4
甘胆酸GCA5.169464.3->74.0230460.0010 5.0000y=44.935x0.9926甘胆酸-d4
甘氨鹅胆酸GHCA4.823464.3->74.0230460.0010 5.0000y=118.29x0.9974甘氨鹅脱氧胆酸-d4
甘氨鹅脱氧胆酸GCDCA6.744448.3->74.0220400.0010 5.0000y=27.884x0.9930甘氨鹅脱氧胆酸-d4
葡糖石胆酸GLCA9.304432.3->74.0225360.0010 5.0000y=17.814x0.9996葡糖石胆酸-d4
牛磺胆酸TCA4.059514.3->79.9300770.0010 5.0000y=32.025x+0.29140.9989牛磺胆酸-d4
牛磺β-鼠胆酸TβMCA2.787514.3->79.9300770.0050 5.0000y=28.963x-0.07430.9966牛磺β-鼠胆酸-d4
牛磺ω-鼠胆酸TωMCA2.371514.3->79.9300770.0050 5.0000y=28.963x-0.07430.9966牛磺β-鼠胆酸-d4
牛磺鹅去氧胆酸TCDCA5.572498.3->79.9280800.0010 5.0000y=51.689x+0.07820.9999牛磺熊去氧胆酸-d4
牛磺脱氧胆酸TDCA5.753498.3->79.9280800.0010 5.0000y=191.74x0.9950牛磺脱氧胆酸-d4
牛磺猪去氧胆酸THDCA4.412498.3->79.9280800.0010 5.0000y=48.675x-0.01040.9999牛磺熊去氧胆酸-d4
牛磺石胆酸TLCA7.463482.3->79.9290800.0010 0.5000y=9.4573x0.9931石胆酸-d4
β-鼠胆酸βMCA
5.812
407.3->407.3
240
10
0.001
0 5.000
0
y=83.77x+0.1057
0.999
5
β-鼠胆酸-d4
熊去氧胆酸UDCA6.913391.3->391.3230100.0010 5.0000y=61.645x+1.34250.9991熊去氧胆酸-d4
鼠胆酸MuroCA6.622391.3->391.3230100.0025 5.0000y=1.2135x+0.03620.9993脱氧胆酸-d4
甘氨脱氧胆酸GDCA6.976448.3->74.0220400.0010 5.0000y=7.6437x+0.05410.9997甘氨脱氧胆酸-d4
甘氨熊去氧胆酸GUDCA5.387448.3->74.0220400.0050 5.0000y=130.8x-5.53750.9982甘氨鹅脱氧胆酸-d4
甘氨脱氢胆酸GDHCA3.354458.2->74.0205360.0010 5.0000y=88.496x+4.23690.9973甘氨鹅脱氧胆酸-d4
牛磺α-鼠胆酸TαMCA2.657514.3->79.9300770.0010 5.0000y=27.164x-0.05740.9977牛磺β-鼠胆酸-d4
牛磺猪胆酸THCA3.405514.3->79.9300770.0025 5.0000y=23.806x+0.15180.9994牛磺脱氧胆酸-d4
牛磺熊去氧胆酸TUDCA4.151498.3->79.9280800.0010 5.0000y=35.379x-0.10250.9999牛磺熊去氧胆酸-d4
牛磺脱氢胆酸TDHCA2.314508.3->79.9285720.0010 5.0000y=15.83x+0.10230.9997牛磺熊去氧胆酸-d4
0
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12期姚㊀婷等:大菱鲆胆汁和血浆中的胆汁酸轮廓分析
2.2㊀大菱鲆胆汁和血浆中胆汁酸分析结果
㊀㊀根据上述建立的分析方法对大菱鲆胆汁和血浆中的胆汁酸进行分析,检测到的胆汁酸种类及含量如表4所示㊂
表4㊀大菱鲆胆汁和血浆中的胆汁酸
Table4㊀BileacidsinbileandplasmaofScophthalmusmaximusL.μg/mL项目Items胆汁Bile血浆Plasma
胆酸CA2179.6300ʃ1461.27000.0860ʃ0.0307
ω-鼠胆酸ωMCAND0.0081ʃ0.0026
鹅去氧胆酸CDCA5.3947ʃ2.34810.0435ʃ0.0142
甘胆酸GCA157.2040ʃ29.7005ND
甘氨鹅胆酸GHCA0.4944ʃ0.08705ND
甘氨鹅脱氧胆酸GCDCA820.6900ʃ50.55810.0126ʃ0.0078
葡糖石胆酸GLCA0.3283ʃ0.05780.0004ʃ0.0001
牛磺胆酸TCA29859.9000ʃ10638.76000.0516ʃ0.0503
牛磺β-鼠胆酸TβMCA45.8440ʃ12.6372ND
牛磺ω-鼠胆酸TωMCA26.1107ʃ13.92400.0196ʃ0.0085
牛磺鹅去氧胆酸TCDCA4586.8900ʃ1811.16000.1160ʃ0.0669
㊀㊀ND表示未检出㊂NDmeansnotdetected.
2.1㊀大菱鲆胆汁中的胆汁酸
㊀㊀胆汁酸分为肝脏合成的初级胆汁酸和在肠道微生物作用下合成的次级胆汁酸㊂由表4可知,在大菱鲆胆汁中检测到6种初级胆汁酸和4种次级胆汁酸,其中初级胆汁酸种类按照其含量高低排列分别为TCA㊁TCDCA㊁CA㊁GCDCA㊁GCA和CDCA;TCA的平均含量达到29859.9000μg/mL,处在末位的CDCA平均含量只有5.3947μg/mL㊂次级胆汁酸检出种类按照其含量高低排列分别为TβMCA㊁TωMCA㊁GLCA和GHCA;其中TβMCA的平均含量为45.8440μg/mL,GHCA平均含量只有0.494413μg/mL㊂未检出其他20种胆汁酸㊂
2.2㊀大菱鲆血浆中的胆汁酸
㊀㊀表4列出了大菱鲆血浆中胆汁酸种类和含量,可以看出血浆中胆汁酸含量较低,检测到8种胆汁酸,其中5种初级胆汁酸和3种次级胆汁酸㊂初级胆汁酸按照其含量高低排列分别为CA㊁CDCA㊁GCDCA㊁TCA㊁TCDCA,含量在0.0100 0.1000μg/mL;次级胆汁酸为ωMCA和TωMCA,含量在0.0003 0.1000μg/mL㊂其余22种胆汁酸均未检出㊂
3㊀讨㊀论
3.1㊀大菱鲆胆汁中的胆汁酸
㊀㊀大菱鲆胆汁中检测到含量最高的2种初级胆汁酸为TCA和TCDCA,二者均为牛磺酸结合型胆汁酸,叠加含量占检测全部初级胆汁酸总含量的95%以上;这与啮齿动物小鼠的胆汁酸结合类型相似,小鼠大部分胆汁酸是牛磺酸结合型(约占95%),胆汁酸池包含约60%的TCA和40%的Tα⁃MCA及Tβ⁃MCA,具有强亲水性,牛磺酸与胆汁酸的结合更有利于增加胆汁酸的亲水性,从而促进胆汁酸进入肠道发挥后续功能;而人类的胆汁酸池中CA约占40%,CDCA约占40%,DCA约占20%,甘氨酸与牛磺酸结合型胆汁酸的比例约为3ʒ1,人类胆汁酸具有强疏水性[19]㊂在水产动物草鱼胆汁的相关研究报道[14]中发现,草鱼胆汁中
检测到主要的初级胆汁酸为CA和CDCA,二者在本试验大菱鲆胆汁中也有检出,含量分别为2179.63和7.0613μg/mL,其中CA的含量比草鱼报道中的含量高出100倍以上,这可能与取样时间有密切关系㊂本试验中大菱鲆投喂后禁食24h采样,此时鱼体处于饥饿状态,肠道中的胆汁酸已经完成肝肠循环返回至胆汁中储存,更能反映鱼体本身的胆汁酸谱信息[14]㊂此外,在草鱼的研究报道中发现只有个别样品检测到了牛磺酸结合型胆汁酸TCDCA,而在本研究中TCDCA在所有大菱鲆胆汁样品中均有检出,说明胆汁酸的种类和含量在不同鱼之间存在差异㊂本试验中大菱鲆胆汁中主要初级胆汁酸的种类与含量与相关报道中大鼠[20]的研究结果相一致㊂大菱鲆胆汁中检
1285
㊀
动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报32卷
测到主要的次级胆汁酸为TβMCA和TωMCA,而GLCA和含量较低的GHCA均为结合型胆汁酸,其他种类的次级胆汁酸未检出㊂由于肝脏不能合成次级胆汁酸,所以大菱鲆胆汁中的次级胆汁酸是经过肝肠循环后被肝脏重新吸收在胆汁中进行储存,可能存在一定生物学功能[14]㊂
㊀㊀在先前的研究报道中认为只有啮齿动物鼠类胆汁内才会出现鼠胆酸,其他哺乳动物如猪㊁羊㊁牛等都未检出[21-26]㊂另外,在草鱼[14]的研究报道中,由于没有涉及鼠胆酸类的分析检测,在其他分析的胆汁酸中发现草鱼胆汁中的次级胆汁酸主要为DCA和TDCA,与本试验结果中次级胆汁酸GLCA和GHCA也存在较大差异,说明胆汁酸的种类在不同鱼之间可能也存在较大差异㊂在大菱鲆的胆汁中检测到TβMCA和TωMCA,这是首次在鱼类胆汁中发现鼠胆酸类胆汁酸,可能与试验中大菱鲆的饲喂方式以及生理健康状态有关,值得在后期研究中引起关注及进一步在分子水平上确证挖掘㊂次级胆汁酸经肠道微生物作用而合成,并经过肝肠循环最终重吸收至胆囊中储存㊂次级胆汁酸和肠道微生物协调作用对机体的新陈代谢有着重要的调节作用[27]㊂由于ω⁃MCA是β⁃MCA主要代谢产物,通过6β-差向异构化形成[9],本试验中出现的胆汁酸TβMCA和TωMCA可能是大菱鲆肝脏首先合成了MCA,之后在肠道微生物的作用下形成β⁃MCA并差向异构化形成ω⁃MCA,之后在体内与牛磺酸结合形成TβMCA和TωMCA㊂普遍认为只有在啮齿动物肝脏中存在的物种特异性固醇6β-羟化酶(CYP2C70)可以将大部分CDCA转化为α⁃MCA,接着α⁃MCA中7α⁃OH基团差向异构化为7β⁃OH基团,形成β⁃MCA[27-28]㊂MCAs及相关代谢产生的次级胆汁酸是啮齿动物体内主要的胆汁酸种类,并且有着重要的生理功能[29],人体在非健康状态下也会存在MCA,如孕妇在妊娠期患有肝胆淤积症(ICP)时[30];并且值得引起注意的是,当ICP孕妇在使用UDCA进行治疗时,α⁃MCA对UDCA的代谢影响具有显著性意义,而β⁃MCA对UDCA和ω⁃MCA的代谢影响具有显著性意义㊂在大菱鲆或者其他鱼类体内,胆汁酸的合成路径研究尚处于起步阶段,目前只确定存在胆汁酸经典路径的合成酶胆固醇7α-羟化酶(CYP7A1)㊁胆固醇12α-羟化酶(CYP8B1)及胆固醇27α-羟化酶(CYP27A1),对于可以将CDCA转化为MCA的相关酶或者控制相关酶表达的基因是否存在尚不清楚,有待后续进一步深入研究[15,31]㊂
3.2㊀大菱鲆血浆中的胆汁酸
㊀㊀血浆中的胆汁酸主要来源于肠道的吸收,但血浆中的胆汁酸会快速地被运送回肝脏,开启新一轮的肛肠循环,所以血浆中的胆汁酸含量一般较低[32]㊂本研究中检测到的血浆中的初级胆汁酸分别为TCDCA和CA,含量换算单位后分别约为0.23和0.21μmo/L,此外还有较低含量的TCA和CDCA检出㊂这与胆汁中的胆汁酸种类和含量的分布基本一致㊂次级胆汁酸的含量很低,检出的只有ωMCA㊁GLCA和TωMCA,其余胆汁酸未检出㊂水产动物草鱼相关的研究报道中尚未在草鱼血浆中发现任何的胆汁酸,可能是由于草鱼血浆中的胆汁酸含量较低或者检测方法的建立等原因未检出[14]㊂
㊀㊀在哺乳动物大鼠的研究报道中发现正常大鼠血浆中的胆汁酸有初级胆汁酸CDCA㊁CA㊁GCA㊁TDCA㊁TCA㊁TCDCA㊁GCDCA以及次级胆汁酸HDCA㊁DCA㊁β⁃MCA㊁Tβ⁃MCA㊁UDCA㊁THDCA㊁GUDCA㊁GHDCA㊁和GDCA,其中含量较高的是HDCA㊁CA㊁DCA㊁GCA和β⁃MCA[23],其中初级胆汁酸的种类与本研究相类似㊂由于β⁃MCA是啮齿动物鼠类主要的初级胆汁酸,其牛磺酸结合产物Tβ⁃MCA在血浆中含量也较高,为0.4μmol/L[23],与本研究中主要胆汁酸含量在同一水平㊂正常健康人体血浆中胆汁酸的含量较低,有文献报道中为GCDCA㊁HDCA㊁UDCA㊁CA和DCA,其中GCDCA的含量最高,为0.483μmo/L[33],与本研究和文献报道中的含量在同一水平㊂此外,上述研究报道中也指出,人体和啮齿动物血浆胆汁酸种类和含量在不同健康状态㊁环境因素的影响下会有较大差异,结合型胆汁酸水平也会随着机体状态的不同而发生种类和含量的改变㊂
3.3㊀胆汁酸对鱼类生命健康的影响
㊀㊀近年来,由于对饲料中的高脂高糖物质代谢能力不足或者为降低养殖成本使用植物蛋白质替代鱼粉引起的养殖鱼类的营养性脂肪肝问题日益突出[13,34-35]㊂在草鱼的相关研究中发现,草鱼的肥满度与胆汁中的胆汁酸含量呈负相关关系,鱼体越胖体内的胆汁酸CA和CDCA的含量越
2285
12期姚㊀婷等:大菱鲆胆汁和血浆中的胆汁酸轮廓分析
低[14]㊂其他动物相关研究结果也指出,代谢性疾病与胆汁酸的种类和含量变化有着密切关系,如在单纯性肥胖人类血浆胆汁酸谱的研究中发现,TCDCA和TCA的含量显著高于正常人对照组,二者在能量代谢相关疾病机制研究中可能存在有效作用[36]㊂目前,鱼类胆汁酸谱及轮廓分析研究尚处于起步阶段㊂从哺乳动物(人㊁小鼠和猪)的胆汁酸谱研究上看,不同种类的胆汁酸在调节非酒精性脂肪型肝炎(NASH)㊁非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)㊁Ⅱ型糖尿病(TⅡDM)㊁代谢综合征(MS)㊁肠道相关炎症等疾病上的作用不尽相同[37-42]㊂由于客观条件限制,本研究中未涉及脂肪肝大菱鲆和正常健康状态大菱鲆胆汁酸的对比分析,如果可以实现此差异分析,明确在营养性肝病状态下胆汁酸的差异代谢路径和相关调控方式,可为后续大菱鲆或其他养殖鱼类营养性肝病的饲料靶向干预㊁特定种类胆汁酸定向治疗或者水产功能性饲料的开发提供技术基础㊂因此全面系统的分析养殖肉食性鱼类的胆汁酸轮廓,对后续利用胆汁酸进行营养调控㊁营养性肝病的预防治疗将有重大意义㊂
3.4㊀本试验研究局限性
㊀㊀本试验通过固相萃取过程净化,利用UPLC⁃MS/MS法建立了30种初级和次级胆汁酸的定性定量分析方法,并实现了对大菱鲆胆汁和血浆中胆汁酸的种类及含量分析㊂本试验中采用内标校正,能够实现胆汁酸的准确定量分析㊂本试验中涉及的胆汁酸种类只有30种,大部分是文献的报道及现有商品化标准品的胆汁酸,但鱼类不同于哺乳动物及人类,其胆汁酸的种类可能有较大差异,一些尚未发现或缺乏商业化标准品的㊁或者含量微乎其微的胆汁酸检测给相关分析鉴定带来挑战㊂
4㊀结㊀论
㊀㊀本研究中利用UPLC⁃MS/MS法,采用同位素内标定量,建立了30种胆汁酸的分析方法,并对大菱鲆胆汁和血浆中胆汁酸的种类及含量进行分析㊂结果发现,大菱鲆胆汁中的初级胆汁酸主要是TCA㊁TCDCA㊁CA和CDCA,次级胆汁酸主要是TβMCA㊁TωMCA㊁GLCA和GHCA;血浆中初级胆汁酸主要是TCDCA㊁CA㊁TCA和CDCA,次级胆汁酸主要是ωMCA㊁GLCA和TωMCA㊂参考文献:
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