文摘
燕麦(燕麦属漂白亚麻纤维卷)是一种谷物自古以来被称为一个有用的谷物和丰富的营养和健康的好处。它包含不同的分子成分抗氧化活性高,如生育酚,tocotrienols和类黄酮。此外,它是一个独特的avenanthramides来源,酚酰胺含有邻氨基苯甲酸和hydroxycinnamic酸半个,并赋予主要有益健康属性由于其抗氧化,抗炎,抗增殖效果。在本文中,我们报告avenanthramides及其衍生物的生物活性,包括重组酵母生产的类似物,主要关注的治疗潜力这些次生代谢物在体内人类疾病的治疗。此外,我们还提供最新进展指着avenanthramides有趣治疗候选的治疗脑海绵状畸形(CCM)疾病、脑血管障碍主要影响多达0.5%的人口。最后,我们突出的潜力foodomics和氧化还原蛋白质组学方法概述了独特的分子途径和氧化还原蛋白质的修改与avenanthramide相关生物活性在促进人类健康和对比各种疾病的发病和进展。
本文致力于的记忆Adelia茧衣
1。介绍
燕麦是谷物粮食作物属于禾本科的家庭(或禾本科)(1]。两个主要种类的燕麦自然生长,即燕麦属漂白亚麻纤维卷和燕麦属裸露。前,被称为普通燕麦,是最广泛种植,特别是在欧洲和北美北部的凉爽和湿润地区(2]。其中常见的谷物、燕麦消耗较低的利率比全世界的小麦和大米。然而,膳食纤维含量、营养价值和有益健康的燕麦是很高的。事实上,增加消费者的利益对全谷物燕麦营养素主要是由它的有利的成分:(i)与高度不饱和脂质,包括油酸和亚油酸(约占总脂肪酸的40%和36%,分别地),(ii)与有利的必需氨基酸的合成蛋白质,和(3)膳食纤维的含量高β葡聚糖(2 - 8.5%的燕麦种子的w / w)。尤其是高水平的β葡聚糖存在于燕麦已经被证明为减少血浆浓度的总胆固醇和低密度脂蛋白(LDL)胆固醇,主要的冠心病(CHD)的危险因素。
越来越多的证据表明,燕麦含有其他重要生物活性的化合物,酚类化合物等,对各种疾病的发展,起到保护作用,包括心血管疾病(心血管病)、糖尿病、炎症性肠病(IBD)、癌症、肥胖、乳糜泻,实现协同作用与膳食纤维(3]。酚类化合物是植物新陈代谢的主要辅助产品,至少一个芳环轴承组成的一个或多个羟基(酚醛单位)。他们的化学结构可能的范围从简单的酚类分子(酚酸)的一个复杂的高分子量聚合物(多酚)。根据酚醛单位的数量和类型,他们至少可以分为10个不同分子类,包括简单酚类(酚酸)和中间(例如,类黄酮和花青素)和高(例如,对称二苯代乙烯、香豆素和单宁)分子量多酚。从生物学的角度来看,酚类化合物已经拥有众多的活动,最重要的抗氧化活性,防止脂质过氧化和细胞氧化损伤由有害自由基(4,5]。这个属性与酚类化合物的清除自由基能力,捐赠氢原子或电子,或螯合金属离子,这是决定主要由羟基的数量和位置和替换在芳香环的性质,证明了构效关系分析。更一般来说,酚类化合物参与了细胞防御各种压力事件(2,6,7和拥有一些促进健康的属性显示8),包括预防性活动对动脉硬化、心血管病、炎症过程,和某些形式的癌症(9,10]。
的类型和浓度的酚类化合物在全麦谷物的影响自然植物品种和谷物。特别是,除了含有高浓度的酚酸,维生素e和碱性(en) ylresorcinol衍生品,燕麦是一个独特的avenanthramides来源(avn;也称为N-cinnamoylanthranilate生物碱或邻氨基苯甲酸酰胺),不存在于其他谷物11]。avn低分子量酚醛酰胺组成的一个邻氨基苯甲酸与hydroxycinnamic酸酰胺键(图1)。他们最初确定为植物抗毒素产生的植物暴露于病原体,如真菌(12,13]。燕麦含有独特的avn群大约40种不同类型,它既存在于燕麦谷物和树叶(14- - - - - -16]。最丰富的是Avn-A (N - (4-hydroxycinnamoyl) 5-hydroxyanthranilic酸)、Avn-B (N- (4-hydroxy-3-methoxycinnamoyl 5-hydroxyanthranilic酸)和Avn-C (N——(34-dihydroxycinnamoyl) 5-hydroxyanthranilic酸)(图1),这是5-hydroxyanthranilic酸的酰胺p香豆、阿魏、咖啡hydroxycinnamic酸,分别为(13,17,18]。这些avn内核中持续表达,达到麸皮中浓度最高,出现在几乎所有的铣削分数(17]。许多研究表明,这些天然产物具有很强的抗氧化活性在体外和在活的有机体内,以及抗炎、止痒、anti-irritant antiatherogenic,和抗增殖活动,这可能阻止或限制细胞氧化障碍和氧化的发展与压力相关的疾病,如神经退行性和心血管疾病,并提供额外的保护皮肤过敏,老化,冠心病和癌症16,17,19- - - - - -32]。
除了天然化合物与燕麦、avenanthramide类似物具有重要的生物属性被人为产生的有机合成方法,包括制药药物Tranilast™(N - [3 ,4-dimethoxycinnamoyl]氨茴酸;Rizaban、Kissei药业有限公司、日本),目前在日本和韩国作为一个抗组胺剂用于治疗支气管哮喘、过敏性皮炎,瘢痕疙瘩和肥厚性疤痕、过敏性结膜炎、过敏性鼻炎等过敏性疾病(33- - - - - -35]。值得注意的是,而多年的临床使用已经证实Tranilast非常低的不利影响和良好的宽容了病人,这种药物的有益效应也出现在各种各样的其他疾病,如硬皮病有关过度纤维化和其他皮肤疾病,癌症,糖尿病,和自身免疫性,心血管和肾脏疾病36]。Tranilast功效主要归因于其能力从白细胞抑制促炎因子的释放,包括肥大细胞和巨噬细胞,抑制胶原沉积,主要有关联的抑制TGF -β途径,虽然这药会影响其他途径(37,38]。
除了天然和合成Avn,小说Avn类似物已在重组酵母生产,包括N - (4-hydroxycinnamoyl) 3-hydroxyanthranilic酸(YAvn I)和N - (34-dihydroxycinnamoyl) 3-hydroxyanthranilic酸(YAvn II),它是由工程酿酒酵母应变与两个植物基因(4cl2从烟草和hct从朝鲜蓟)编码的关键蛋白质生物合成的酚酯(39]。值得注意的是,YAvn I和II YAvn分享结构相似性Avn-A Avn-C,分别(图1),被证明具有生物活性属性相关的生物医学应用程序,包括强有力的抗氧化、抗炎和抗增殖特性。事实上,他们有效地救助的主要病理表型的细胞和动物模型脑海绵状畸形(CCM)疾病,人类脑血管疾病的遗传起源暗示氧化应激和炎症为主要致病的事件(40,41]。
2。自由基清除和Avenanthramides的抗氧化活性
oat组件的抗氧化活性最初提出的证据表明,燕麦粉可以作为食品防腐剂氧化恶化由于制动初始过氧化的能力形成和酸败(42,43]。随后,Lingnert和同事最初确定的抗氧化能力N- (4-hydroxy-3甲氧基- (E)-cynnamoil) 5-hydroxyanthranilic酸和N- (4-hydroxy-3甲氧基- (E-cynnamoil) 5-hydroxy-4-methoxyanthranilic酸耗氧量与亚麻油酸抗酸系统实验(44]。燕麦提取物的抗氧化性能及其组件,包括avenanthramides,最终被证明直接分析纯化化合物不同燕麦品种(45,46]。特别是,埃蒙斯和他的同事们研究了燕麦铣分数,以确定他们的潜在膳食抗氧化剂,表明三个avenanthramide亚型(Avn-A、Avn-C Avn-K)是最重要的燕麦代谢物具有抗氧化活性(46]。然后,彼得森和同事合成三大燕麦avenanthramides (Avn-A、Avn-B Avn-C)和测试使用两种抗氧化活动在体外化验,如β-胡萝卜素漂白和抑制自由基的反应2,2-diphenyl-1-picrylhy-drazyl (DPPH),证明Avn-C抗氧化活性大于Avn-B和Avn-A [47]。
avn的抗氧化性质也被调查在活的有机体内模型。特别是Avn-C补充饮食的老鼠在浓度为0.1 g / kg是有效地降低活性氧(ROS)水平的比目鱼肌。此外,Avn-C-fed大鼠超氧化物歧化酶活性较高的股外侧肌(DVL),肝脏,肾脏,心脏和DVL和更高的谷胱甘肽过氧化物酶活动,而控制老鼠。此外,Avn-C补充减毒的ROS增加生产比目鱼肌和脂质过氧化作用引起的心脏运动(19]。
avn的生物利用度是陈和同事检查的仓鼠(22],被观察到等离子体avn和酚酸的浓度峰值在40分钟后动物填喂法与含有0.25克的盐燕麦麸phenol-rich粉。而p香豆酸是最可利用在oat酚醛树脂,Avn生物利用度很低,可能由于其他组织的代谢产物分布和相应的生物转化速率。同样的作者也研究的生物利用度和抗氧化作用主要avn,包括Avn-A Avn-B Avn-C,人类(21]。在剂量的0.5和1.0 g的Avn-enriched混合物(AEM) avn在等离子体达到最大峰值为1.5和2.3 h,分别。Avn-A Avn-B生物利用度是18 - 5倍人类高于仓鼠,分别。有趣的是,Avn-enriched燕麦提取物显著增加减少谷胱甘肽(GSH)的血浆浓度,身体的主人抗氧化剂。具体来说,0.1克AEM消费后,血浆谷胱甘肽水平增加21%基线在15分钟,没有明显的副作用(21]。此外,Avn-rich从燕麦中提取也拥有一个有效的抗氧化活性与报道D-galactose-induced氧化应激(48]。此外,它表明avn,包括Avn-A,显著增加血红素oxygenase-1 (HO-1)表达在HK-2细胞在两种剂量和时间的举止,表明这种影响涉及ROS生产和Nrf2核易位(49,50]。
Avn模拟Tranilast也报道可有效减少ROS的生成,包括过氧化氢(H2O2)和羟自由基(OH•),这意味着潜在的临床应用(51]。然而,其抗氧化活性的机制尚未阐明。
另一方面,Avn重组酵母生产的类似物,包括YAvn我和YAvn II,最初时具有很强的抗氧化活性测试显示abt•+激进的淬火试验,降低细胞内ROS水平以及能力的细胞模型CCM疾病,作为评价细胞抗氧化试验(39]。后续在体外研究表明,YAvn I和II YAvn积极调节细胞抗氧化防御机制通过upregulation forkhead盒蛋白质O1群(FOXO1)和超氧化物歧化酶2 (SOD2)表达水平40]。此外,最近的研究在动物模型CCM疾病延长这些发现,证明的有效性YAvns主要氧化应激相关疾病的表型(41)(表1)。
3所示。抗炎活性Avenanthramides
古代文学已经描述了燕麦提取物的抗炎、止痒性能。事实上,希腊语和拉丁语文献报告使用燕麦片局部治疗各种皮肤的条件(29日]。自1945年以来,一些研究显示,胶状燕麦浴作为安慰治疗的好处以及无刺激性的,发炎的清洗配方,皮肤瘙痒与各种xerotic皮炎(16,29日]。尽管广泛使用对皮肤刺激,植物化学物质存在于燕麦和负责抗炎活动直到2004年才被定义。刘和他的同事首次报道了这项潜在的抗炎和antiatherogenic特性Avn-enriched燕麦提取物,抑制il - 1β刺激内皮细胞分泌的促炎细胞因子(il - 6)和趋化因子(引发和MCP-1),以及表达粘附分子(ICAM-1、VCAM-1 E-selectin)和单核细胞粘附内皮细胞单层(29日]。同样,CH3-Avn-C,综合准备甲酯Avn-C的导数,明显和剂量依赖性降低mRNA表达和分泌il - 6的引发,MCP-1内皮细胞和抑制il - 1β- - -肿瘤坏死因子α刺激NF -κB的磷酸化激活通过阻止我κ我和B激酶κB (26]。此外,在和同事们发现keratinocites avn显示处理显著抑制TNF-induced NF -κB活动和随后的减少引发释放,这表明燕麦avn可能假定的止痒活动(16]。此外,dihydro-avenanthramide D (DH Avn-D),合成模拟avenanthramide,显示抑制肥大细胞脱颗粒,具有抗炎作用的激活neurokinin-1受体(52]。此外,avenanthramide补充能够减弱运动诱发炎症在绝经后妇女通过减少中性粒细胞呼吸爆发活动,血浆c反应蛋白和il - 1β水平和NF -κB激活外周血单核细胞(53]。值得注意的是,不同的能力,抑制NF -κB在avn一直归因于分子结构变化(54]。
另一方面,消炎的Avn模拟Tranilast一直将主要归因于其抑制释放化学介质的能力从肥大细胞和嗜碱粒细胞(34,55),抑制cox - 2和伊诺表达(56),并限制肿瘤坏死因子α全身的il - 6的分泌和表面的血管粘附分子的表达,包括VCAM-1 ICAM-1 E-selectin,内皮细胞通过抑制NF -κB-dependent基因转录(38]。此外,Tranilast消炎作用被证明是由通过ERK1/2 HO-1表达式的感应激活(55]。最后,重组YAvns被证明表达下调NF -κB和救援炎性表型的细胞和动物模型CCM疾病(41)(表2)。
4所示。抗增殖活动Avenanthramides
明确的证据表明,avn,包括Avn-C及其甲基衍生物(CH3-Avn-C),可以显著抑制增殖的不同的细胞系,如人类结肠癌和乳腺癌细胞和血管平滑肌细胞(VSMC) [25,31日,57]。事实上,据报道,avn诱导细胞周期阻滞在G1期移植p53-p21cip1通路,抑制视网膜母细胞瘤蛋白的磷酸化(复审委员会)25),激活细胞凋亡(57]。此外,甲基化Avn-C显示抑制蛋白酶体活性,提高内皮细胞ubiquitin-conjugated蛋白质的水平,这表明抑制蛋白酶体活动和顺向p53蛋白的稳定是一个合理的机制抑制avn对细胞周期的影响(25]。特别是,通过测试的抗增殖作用avn截然不同的癌症细胞系,发现Avn-enriched燕麦提取物,Avn-C,和甲酯衍生物Avn-C更有效的结肠癌细胞株,包括CaCo-2 HT29, LS174T,和HCT116细胞,前列腺和乳腺癌细胞系(25]。此外,合成DH Avn-D显示抑制人类乳腺癌细胞通过抑制MAPK / NF -入侵κB和MAPK / AP-1通路和抑制MMP-9表达式(32]。此外,Avn模拟Tranilast被证明对扩散起到抑制作用,epithelial-mesenchymal过渡(EMT)和癌细胞的入侵58]。此外,据报道,抑制增殖,趋化作用,管人类微血管内皮细胞的形成在体外和血管生成在活的有机体内(59),以及血管内皮生长因子(VEGF)全身的血管通透性60),这表明它可能改善angiogenesis-related疾病,如肿瘤化生,风湿性关节炎,糖尿病性视网膜病变,和年龄相关性黄斑变性,作为一种新的血管生成抑制剂(59,61年,62年]。最后,最近的证据表明,重组YAvn我和YAvn II比自然avn具有更强的抗增殖特性,包括Avn-B,由于其增强的能力减少细胞内ROS水平和细胞周期蛋白D1表达式(40)(表3)。
5。治疗的好处Avenanthramides
有令人信服的证据表明氧化应激过程中起着重要作用的发病机理和发展重大人类疾病,包括动脉粥样硬化、糖尿病、炎症性疾病,心血管疾病、癌症、神经系统疾病,如肌萎缩性脊髓侧索硬化症,阿尔茨海默病(AD)和帕金森病(PD)疾病(63年),也涉及老化(64年]。
氧化应激发生当细胞内ROS产生过剩,从而淹没了正常的抗氧化能力,或在损伤的抗氧化防御机制。ROS毒性导致蛋白质、脂质及DNA损伤、炎症、细胞和组织损伤和细胞凋亡。然而,ROS也发挥重要的生理功能,而新兴的证据表明,生物活性氧的影响不仅取决于细胞内水平和形成和衰减的速度,还取决于它们的化学性质和亚细胞定位(65年,66年]。因此,不适当的清除活性氧的抗氧化剂可能导致矛盾还原压力,从而诱发或促进疾病(63年,67年,68年]。
由于他们清除活性氧的能力和防止氧化应激,抗氧化剂(包括天然和合成酚类化合物)长期以来被认为可以帮助长寿和保持健康,并视为有效治疗选择各种氧化应激相关疾病的预防和治疗。天然抗氧化剂主要是酚醛树脂,可能发生在所有的植物部分(69年]。具体来说,有益人类健康的酚类化合物抗氧化性能高从燕麦已报告在许多研究表明,保护细胞免受氧化损伤(23,70年]。此外,一些成分含有燕麦avn制药专利中描述或衍生品用于化妆品、营养食品,和治疗制剂因其抗氧化、抗炎、止痒、抗过敏药、抗组胺剂、平喘药,延缓衰老的活动。特别是合成药物Tranilast已经批准自1982年以来在日本和韩国,正如上面提到的,作为一个抗组胺剂目前用于治疗支气管哮喘、过敏性皮炎、过敏性结膜炎、过敏性鼻炎,及其他过敏性疾病,适应症瘢痕疙瘩和肥厚性疤痕,硬皮病,和其他皮肤疾病相关的过度纤维化(36]。此外,它提出了用于治疗自身免疫性疾病,如关节炎和多发性硬化,血管生成抑制剂(37,71年]。此外,高潜力的Tranilast在抑制病理细胞生长过程中,如肿瘤,研究了有前景的结果(37,58,72年- - - - - -81年]。
另一方面,随机,安慰剂对照,双盲试验研究,导致确定Avn-enriched麸皮减少炎症生物标记,证明在整个食品消费avn形式,也就是说,Avn-enriched麦麸,可能影响炎症在旧的特定生物标志物,超重或肥胖的成年人(82年]。考虑avn的消炎作用,抑制平滑肌细胞增殖的能力,增加生产,这些化合物提出了预防或治疗动脉粥样硬化和心血管疾病有关。数据还指出,潜在的好处包括燕麦和燕麦麸长期在日常膳食中(26]。有趣的是,最近的证据强调了联合抗氧化,抗炎,和抗癌效果的个体形成的avn和天然的混合物avn CaCo-2 Hep3B癌细胞,表明还存在自然和合成avn激活2,8,3和表达下调hTERT,凋亡,cox - 2的基因,这表明oat-based富含avn可以替代的食品生产与主要健康功能食品(83年]。此外,重要的是,最近的研究结果表明,Tranilast和YAvns都有效地拯救prooxidant和促炎的表型与CCM疾病有关,脑血管疾病与改变氧化还原内稳态和信号和增强对氧化应激和炎症侮辱,从而扩大这些化合物的治疗潜力(41]。
6。Avenanthramides脑海绵状畸形疾病的潜在治疗
CCM,也称为海绵状血管瘤或钙化,是一个主要的异常扩张脑血管疾病表现为集群和漏水的毛细血管发生在大脑、脊髓,视网膜,在一般人群患病率为0.3 -0.5%。这些血管异常,称为CCM病变,可以单个或多个(多达数百个),根据核磁共振成像检测,在任何年龄,并可能导致严重的临床症状,包括复发性头痛、局部神经赤字、癫痫、中风和脑内出血(我)84年]。CCM疾病证明遗传起源(116860年人类),三个基因丧失突变造成的,KRIT1(CCM1),CCM2,PDCD10(CCM3)。它可能出现零星或继承的是常染色体显性遗传条件不完全外显率和高度可变表达能力甚至在同一家庭的成员,包括病变数量的巨大差异,大小,和对我84年- - - - - -86年]。尽管显著最新进展我们了解疾病的病理生理学CCM,没有直接可用的治疗方法到目前为止,除了手术切除病变(访问84年,87年]。
积累的证据表明,丧失突变CCM几个redox-sensitive分子和基因多效性的影响机制,控制细胞内稳态和抵抗氧化应激和炎症,从而使敏感细胞局部氧化应激和炎症活动(84年,86年,88年- - - - - -95年]。特别是,KRIT1丧失已被证明影响主要抗氧化途径和机制,包括FOXO1-SOD2轴和Nrf2抗氧化途径(89年,94年),自噬降解功能失调,ROS-generating线粒体(89年,91年]。另一方面,新兴的证据表明avn,包括YAvns,能增强细胞抵抗氧化应激通过抑制prooxidant和促炎的蛋白质的活动,如NADPH氧化酶和NF -κB (41,刺激upregulation的抗氧化分子,如谷胱甘肽和SOD2 [21,40]。事实上,治疗与YAvns KRIT1-knockout和KRIT1-silenced细胞模型是有效地恢复分子表型KRIT1功能丧失所引起的,包括upregulation FOXO1和SOD2的差别,对这些基因的细胞周期蛋白D1 (40]。此外,YAvns和Tranilast能够诱导救援主要表型特征的小鼠模型CCM的疾病,包括改变氧化还原内稳态信号,稳定内皮和信息枢纽和血脑屏障,增强血管通透性,敏感性降低氧化应激和炎症侮辱,暗示潜在疗效CCM疾病(41]。进一步的研究,旨在全面描述的多效性的影响和机制的作用自然和重组avn将提供有用的见解,这些和其他有前途的疗效。
7所示。Avenanthramide和衰老过程:一个新的青春的灵丹妙药?
燕麦已经使用了几个世纪作为舒缓剂来缓解瘙痒和刺激与各种xerotic皮肤病。今天,它可以在各种剂型从粉浴洗发水、剃须凝胶,和保湿霜,已获批准,成为护肤剂由美国食品和药物管理局(FDA) (27]。
燕麦成分中,已知avn抑制组胺释放以非常低的剂量,有助于充实肌肤,减少皱纹,恢复皮肤天然屏障。的确,oat avn已被证明代表活性多酚的抗氧化剂的主要组负责燕麦抗炎,antierythema (antiredness),止痒剂(止痒)和抗组胺剂属性。,几项研究已经证明了他们的福利减少湿疹和其他炎症性皮肤病16]。另一个oat avn的健康和延缓衰老的好处是他们antigenotoxic活动,可以保护表皮细胞的DNA免受环境的侮辱,包括紫外线照射(21]。在头发护理,oat avn已被证明人类头发毛囊,防止脂质过氧化,减轻头皮发痒和温柔,指示avn作为头皮护理的理想的活性成分配方(25]。此外,avn已被证明,以防止氧化的低密度脂蛋白胆固醇,抑制动脉粥样硬化的第一阶段,获得的声誉能够保护心血管系统老化。此外,本文还描述了,几项研究在过去的几年里已经表明,燕麦avn可能是有益的治疗各种体内人类疾病与慢性氧化应激和炎症相关的(96年]。值得注意的是,avn发挥其强大的抗氧化和消炎作用即使在非常低的剂量。
综上所述,现有的有利影响的avn皮肤保护和治疗皮肤疾病,新兴潜力及其预防和治疗慢性氧化应激和炎症与发病有关,进展和体内疾病的严重程度,包括代谢、心血管、脑血管和神经退行性疾病,指出这些化合物作为有前途的新的青春的灵丹妙药化妆品和制药应用。
8。Foodomics Avenanthramides阐明分子途径潜在的生物效应的慢性疾病
营养研究一直探索多样化的食物类别的功能重要性通过仔细评估各种生理现象和分子标记描述一群人用定义的饮食。生物活性食品成分可能有明显的有利影响健康促进和疾病预防,活跃在各种化合物减少持续的氧化应激和炎症伴随慢性疾病,例如,心血管病和/或代谢综合症。不幸的是,慢性疾病往往是复杂的,多因素致病的过程;他们结合基因组变异特点与环境互动的结果/行为因素。因此,不仅遗传因素,而且稳态变化相关的环境可能是至关重要的疾病发病,进展和严重性。
在过去的几年里,营养流行病学研究已经从古典生理和化学生物学,分子生物学,遗传学(97年]。发展类似的药理研究,主题特定的药物的影响评估在定义细胞/生物模型进行控制使混乱的事件(如药物治疗定义在一个特定的浓度和时间),然后化验根据整体的角度通过分子相结合的方法98年,99年]。在这种背景下,foodomics已成为营养科学小说和多学科研究领域,旨在阐明如何在饮食可以影响机体健康(One hundred.,101年]。众所周知,生物活性化合物存在于食物,吸收时,会影响基因表达谱在生物组织/器官,和相应的蛋白质含量和代谢物表示,从而导致调制多种慢性疾病的发病率。研究这些复杂交互需要集成不同的分析方法产生不同的数据集,然后根据专用的系统生物学的角度解释生物信息学方法(102年]。foodomics实验,因此,(我)基因组DNA微阵列技术的利用检测mRNA表达的变化应对饮食;(2)蛋白质组学使用定量LC和MS方法结合同位素标签程序(TMT、iTRAQ或SILAC)定义蛋白质剖面变化饮食干预;(3)代谢组学使用相同的分离和测量技术来定义食品中生物活性分子的生物利用度和分子改变摄入后,以及生物等离子体/尿液代谢物概要文件以应对饮食;(iv)基因定义常见基因变异参与个体应对饮食通过全基因组测序技术。整合所有信息根据multiomic精化允许同时破译基因表达途径,蛋白质含量,和代谢物浓度影响的健康个体经历一定的饮食;相同的信息可以获得对象遭受某些病理条件。因此,可以制定膳食建议基于系统生物学的角度,以确保一个健康的条件或预防和治疗慢性疾病,如心血管病、肥胖和癌症(103年]。在这种背景下,我们特别强调foodomics研究的重要性,随着时间的推移,表现对人类,动物,和人类疾病的动物模型管理(i)迷迭香提取物富含多酚(104年- - - - - -106年)和相应的孤立的代谢物carnosol和鼠尾草酸(107年,108年];(2)红色到蓝色水果提取物富含花青素(109年];(3)蔬菜提取物富含类黄酮(110年)和异黄酮或孤立的染料木素,大豆苷(111年),和黄酮(112年];(iv)绿茶提取物富含多酚(113年];(v)橄榄油提取物富含多酚(114年];(vi)鱼油提取富含多不饱和脂肪酸(115年];(七)resveratrol-containing食物116年];(八)inulin-containing益生元和孤立的菊粉;(第九)增加膳食蛋白质(117年,118年];(x)营养缺乏正常锌补充剂(119年];(十一)补充叶酸120年)和复合维生素/矿物质补充(121年]。由于这些研究的复杂性,他们的结果通常是在不同的文章发表。在大多数情况下,实验进行个人食物喂矩阵包含各种生物活性化合物;这类似于其他“使”调查,传统的药物疗法通过全面的测试方法(122年- - - - - -124年]。在未来的未来,高级foodomics研究是可取的,类似于上述报道其他食物,也会对生物体或执行人类疾病的动物模型用燕麦化合物,包括孤立avn及其重组衍生品,推出相应的生物效应的分子机制和疗效报道。这方面,特别要注意avn对肠道微生物的影响,因为这被认为是一个基本的球员在人类健康和疾病,影响各种条件如主机能量平衡和免疫反应(125年),最近也卷入CCM疾病的发病机理,表明操纵细菌微生物可能确实是一种有效的治疗方法(126年]。因此,重要的是,未来foodomics调查还包括信息从gut-residing细菌和顺向调制的肠脑轴。
9。氧化还原蛋白质组学的详细化学修改受到Avenanthramides慢性疾病
氧化和nitrosative应力,由于不平衡一代活性氧和活性氮物种(RNS)和机体的抗氧化防御能力,是重要的病理生理事件导致发病和进展的几个人类疾病,包括心血管疾病和代谢综合症(127年,128年]。ROS包括超氧化物阴离子(O2•−)、羟基(哦•)和过氧化氢(RO2•)和烷氧基的(罗•)自由基,以及nonradical化合物,如过氧化氢(H2O2),次氯酸(HOCl)和有机过氧化物,可以产生从内生(如线粒体电子传递链,细胞色素P450单氧酶,和NADPH氧化酶类)或外生来源(如污染、药物、外源性物质和辐射)。另一方面,RNS是活性化合物来自一氧化氮(NO•)诱导一氧化氮合成酶的活性后,和包括过氧亚硝基(ONOO−)、烷基过氧亚硝基(ROONO)、二氧化氮(没有2•),和其他分子(129年]。
ROS和RNS影响主要细胞组件,包括脂质、DNA和蛋白质、修改它们的结构。特别是,数以百计的加合物已确定在不同性质的蛋白质由于ROS和RNS的反应与化学组织中氨基酸侧链(130年]。通过调制的蛋白质结构/功能、ROS和RNS可以影响许多酶和蛋白质功能活动,从而影响细胞内信号转导通路和基因表达谱。虽然一些酶和非酶的标记慢性氧化和nitrosative强调是众所周知的在不同的器官和身体组织/液体,早期蛋白氧化的目标和nitrosative受伤现在成为定义。假定的氧化生物标记的识别利用氧化还原蛋白质组学(131年),这确实是蛋白质组学的一个分支专门设计用于识别氧化和nitrosized蛋白质和确定性质,程度和位置的氧化/ nitrosative转译后的修改在感兴趣的蛋白质组。凝胶和gel-free氧化还原蛋白质组学技术经常使用液相色谱与质谱的主要平台,实现目标的识别和充分描述氧化和nitrosized目标蛋白质组。在这种背景下,专用氧化还原蛋白质组学方法已经开发quali-quantitatively调查(i)半胱氨酸氧化sulfenic, sulfinic,磺酸;(2)半胱氨酸转换内部和分子间胱氨酸衍生品;(3)半胱氨酸转换成S-nitrosyl-cysteine;(iv)遇到sulfoxidation砜/亚砜衍生品;(v) Trp氧化和亚硝化美拉托宁(di)羟基色氨酸,N-formylkynurenine, hydroxykynurenine,犬尿氨酸,和nitrotryptophan;(vi)他的氧化oxindolylalanine、2-oxo-histidine 5-hydroxy-2-oxo-histidine;(七)酪氨酸氧化、亚硝化和卤化di - tri-hydroxyphenylalanine, 3, 3-dityrosine 3-nitrotyrosine, 3, (5) - (di) halotyrosine,分别;(八)Pro,参数、赖氨酸和刺直接氧化2-pyrrolidone,谷氨酸semialdehyde, aminoadipic semialdehyde,和2-amino-3-ketobutyric酸,分别;(第九)赖氨酸和Arg glyco-oxidation生成超过五十个不同的衍生品;(x)半胱氨酸、他和赖氨酸反应α,β不饱和醛产生脂质过氧化反应生成30多个不同的衍生品;(xi)半胱氨酸修饰electrophic前列腺素和isoprostanes产生花生四烯酸氧化。一旦发现,氧化和nitrosized蛋白质可以被放置在特定的分子途径提供见解与人类疾病相关的分子和细胞功能的影响。
常规和早期检测上述氧化和nitrosized蛋白质标记的各种疾病和代谢综合症从而使假设这种疾病的病理特征之间的关系和蛋白质结构/功能的修改。这是独特的识别的情况下(我)羰基化,目标蛋白质的酪氨酸氯化,遇到sulfoxidation在等离子体和动脉粥样硬化病变从受试者影响冠状动脉疾病132年,133年];(2)糖化、羰基化作用、Met-sulfoxidized Tyr-nitrated,S -nitrosylated蛋白质在生物体液和组织的糖尿病患者,或组织相关的动物模型134年- - - - - -144年];(3)羰基化、酪氨酸硝化和S -glutathionylation目标蛋白在脑组织的广告和轻度认知障碍患者,或动物模型的广告,PD,高清,肌萎缩性侧索硬化症145年- - - - - -150年];(iv)氧化、羰基化作用和Tyr-nitrated和氯化蛋白质在人体组织内的患者和动物模型上出现各种急性炎症综合征(151年,152年];(v)蛋白质羰基化作用在支气管肺泡灌洗的结节病和肺纤维化患者153年];(vi)的隔膜和肌肉组织蛋白质羰基化作用严重慢性阻塞性肺疾病患者和相关动物模型(154年,155年];(七)glycoxidized和尿液中蛋白质羰基化作用和dialysis-related患者的肾脏淀粉样变(156年- - - - - -158年];(八世)氧化蛋白质在人类肝组织缺血/再灌注(159年];修改(ix)氧化还原蛋白质在不同组织衰老的结果(160年- - - - - -168年];(x)羰基化作用、Tyr-nitrated S-sulphenylated蛋白质在高血压肾病(169年- - - - - -171年];(xi)氧化蛋白质的羊水preeclamptic女性(172年]。只要插入扰乱性的实验管道、氧化还原蛋白质组学方法现在允许监测相应的身体组织损伤的程度和药物治疗的响应。
与此同时,他们将提供一个理论基础的正面/负面影响饮食对健康的个人和/或患者病理条件。在这种背景下,先锋实验已经进行评估的影响(i)的氧化羰基化作用蛋白质摄取过多热量脂肪组织的健康男性173年];(2)禁食Cys-oxidized蛋白质从健康的动物174年];(3)高脂肪饮食对蛋白质羰基化作用和高蔗糖从健康动物的组织和体液175年];(iv)的假设谷胱甘肽衍生品Tyr-nitrated蛋白质从脑损伤动物模型176年];饮食对羰基化作用(v)的抗氧化和Tyr-nitrated蛋白质从动物模型脑组织的广告(177年];(vi)高脂肪和酒精的饮食对羰基化作用和Cys-oxidized蛋白质从组织和体液的脂肪肝患者及相关动物模型(178年- - - - - -184年]。在近未来,假设氧化还原蛋白质组学研究也将生物体或人类疾病的动物模型上执行美联储与燕麦化合物和衍生品,包括孤立自然avn重组,以评估这种营养物质的能力调节氧化和nitrosized蛋白质组在目标组织和体液。
10。结束语
人们普遍认为抗氧化剂清除细胞内ROS起到促进健康的作用;因此,他们的消费作为食品添加剂和营养物质已经极大地鼓励。尽管如此,到目前为止,几乎没有临床证据表明大多数抗氧化剂的长远利益,甚至有警报的健康风险的补充的亲脂性的抗氧化剂(68年]。因此,生理作用的存在特定的ROS浓度可以从临床试验解释的负面结果,大剂量的抗氧化剂exogenously-administered或hyperactivation抗氧化途径的亲电氧化应激相关疾病的治疗未能改善结果甚至是有害的(63年,67年,185年,186年]。事实上,现在好了,熊的杰纳斯面特征促进氧化还原反应这两个生理信号反应和病理提示在所有的生物系统,以及内源性抗氧化剂分子机制参与两个场景(63年,67年]。一致,新兴证据表明,只有中级水平的抗氧化反应的主要监管机构是有益的,虽然高低浓度阈值对生理和病理的影响可能不同很大程度上取决于遗传和环境因素和细胞上下文(185年]。因此,鉴于大多数新兴redox-sensitive治疗化合物具有抗氧化特性的影响机制,他们的低和高阈值浓度对生理和病理作用必须仔细考虑。
在这种情况下,需要进一步的研究来全面解决avn的有利影响人类健康,包括抗氧化、抗增殖、抗炎、抗衰老的,和抗癌活动(图2)。特别有用的见解可能来源于foodomics和氧化还原蛋白质组学研究,旨在全面表征分子和机制,调解avn的多效性的影响在人类疾病的细胞和动物模型,包括结构和调节蛋白的氧化转译后的修改。此外,新的治疗方法,包括组合疗法和纳米靶向药物输送,鼓励为了让定点应用程序,适当的给药方案,药理修复氧化生物分子,和内源性抗氧化反应系统的触发,也可以指导下预测生物标志物的鉴定。
缩写
| Avn: | Avenanthramide |
| CCM: | 脑海绵状畸形 |
| 冠心病: | 冠心病 |
| cox - 2: | Cyclooxygenase-2 |
| FOXO1: | Forkhead盒蛋白质O1群 |
| HO-1: | 血红素oxygenase-1 |
| ICAM-1: | 细胞间粘附分子1 |
| 我κB: | 核因子k光多肽基因增强剂B细胞抑制剂 |
| 低密度脂蛋白: | 低密度脂蛋白 |
| MMP的: | 基质金属蛋白酶 |
| NF -κB: | 核因子kappa-light-chain-enhancer激活B细胞 |
| VCAM-1: | 血管细胞粘附分子1 |
| ROS: | 活性氧 |
| SOD2: | 超氧化物歧化酶2 |
| TGF -β: | 转化生长因子-β |
| 肿瘤坏死因子α: | 肿瘤坏死因子α |
| VSMC: | 血管平滑肌细胞 |
| YAvn: | 酵母avenanthramide。 |
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
作者的贡献
安德里亚Perrelli和卢卡甲状腺肿了同样的工作。
确认
作者是特拉帕尼艾丽亚娜一直感激,Valerio趣事,会Costantino, Federica Geddo, Alessia Zotta,乔凡娜Bratti,和Gaudenzio Inverso批判性阅读手稿并提出了自己的改进方法,并为帮助Santina巴巴罗讨论。他们也承认意大利研究网络脑海绵状畸形(CCM意大利,http://www.ccmitalia.unito.it/)和Associazione Italiana Angiomi Cavernosi (AIAChttp://www.ccmitalia.unito.it/aiac/)基本的合作和支持。图2是一个艺术品Federica Geddo。这项工作是支持由电视节目(GGP15219 /协调员)和都灵大学的(本地研究经费2014 - 17)里Francesco Retta。