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为探究肠道氧化应激内源性调节机制，四川大学等研究人员开展低输入氧化还原组学研究。他们在非人灵长类肠道中识别出代谢调节因子，明确富马酸等作用，发现热量限制（CR）影响肠道氧化应激。该研究为肠道健康研究提供新方向。
在人体的消化系统中，肠道宛如一个神秘的 “小宇宙”，默默承担着消化、吸收和免疫等重要职责。随着年龄的增长，这个 “小宇宙” 却面临着氧化应激的挑战。氧化应激就像肠道里的 “捣乱分子”，它会破坏肠道的屏障完整性，干扰肠道微生物群的平衡，还会削弱免疫功能，进而影响肠道健康，与多种肠道疾病以及器官衰老紧密相关。
在蛋白质的世界里，半胱氨酸（Cys）修饰是调节细胞氧化还原平衡的关键 “角色”。然而，在肠道衰老过程中，这些修饰的变化规律、功能以及相关的内源性调节机制，却如同隐藏在迷雾之中，鲜为人知。而且，现有的研究方法存在诸多不足，如样本需求量大、试剂成本高、化学标记和富集效率有待提升等，这使得深入探究肠道氧化应激变得困难重重。
为了拨开这重重迷雾，四川大学的研究人员勇挑重担，开展了一项极具意义的研究。他们运用低输入氧化还原组学技术，深入剖析非人灵长类动物肠道衰老过程中的氧化应激调节机制。这项研究成果发表在《Signal Transduction and Targeted Therapy》上，为肠道健康研究领域带来了新的曙光。
研究人员采用的主要关键技术方法包括：首先，收集不同年龄段（3 - 4 岁的年轻组、9 - 10 岁的中年组、15 - 16 岁的老年组）雌性食蟹猴（Macaca fascicularis）升结肠和降结肠的新鲜组织样本，以及对 20 月龄小鼠进行热量限制（CR）干预实验并获取相关样本。其次，运用基于生物素探针标记结合串联质量标签（TMT）标记的策略，同时对 5 种不同的 Cys 氧化还原状态（游离 SH、总 Cys 氧化（Sto）、亚磺酸（SOH）、S - 亚硝基化（SNO）和 S - 谷胱甘肽化（SSG））进行定量分析。最后，通过液相色谱 - 质谱 / 质谱（LC - MS/MS）技术对样本进行检测分析。
下面让我们一起走进研究结果的世界：
- Cys 氧化还原修饰的特征：研究人员仅用 60μg 总肽进行等压标记，成功量化了 5057 种蛋白质上 14,811 个 Cys 残基的修饰状态。这一成果就像为研究人员打开了一扇窗，让他们能清晰地看到肠道衰老过程中 Cys 氧化还原修饰的变化。
- Cys 氧化还原修饰的化学计量和特征：统计分析发现，老年个体中 SOH、SSG 和 SNO 的平均水平显著增加，其中 SSG 修饰与肠道衰老的关联更为紧密。进一步的通路富集分析表明，SOH 和 SSG 修饰的蛋白质参与细胞黏附和蛋白质折叠，而 SNO 修饰的蛋白质在免疫调节中发挥关键作用。而且，研究还揭示了与肠道衰老相关的位置特异性 Cys 氧化还原调节，不同结肠部位的相关蛋白参与的通路存在差异。这一系列发现，如同拼图的碎片，逐渐勾勒出肠道衰老过程中 Cys 氧化还原修饰的复杂图景。
- Cys 残基氧化占据的年龄相关变化：研究发现 Cys 残基的 Sto 占据呈现双峰分布，且随年龄增长而升高，这与肠道氧化应激的增加趋势一致。通过分析不同区域 Cys 残基的氧化变化，研究人员发现一些 Cys 残基的氧化水平随年龄显著变化，且不同结肠部位的变化模式存在差异。此外，研究还表明 Cys 氧化不仅是氧化应激的指标，还赋予蛋白质新的功能，使其能够对抗或促进氧化应激。这些结果，让我们对肠道衰老过程中 Cys 氧化的认识更加深入。
- 探索氧化应激的代谢调节因子：研究人员通过分析代谢物与 Cys 残基 Sto 水平的相关性，鉴定出多种与氧化应激调节相关的代谢物。其中，富马酸等代谢物具有显著的抗氧化特性，在葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的结肠炎小鼠模型中，富马酸能减轻肠道损伤和氧化应激，调节相关细胞和信号通路。这一发现，为治疗肠道氧化应激相关疾病提供了潜在的新靶点。
- CR 干预对肠道氧化还原信号的影响：对 20 月龄小鼠进行 2 个月的 CR 干预后，研究发现 CR 能改变肠道 Cys 氧化还原修饰和代谢物水平，部分逆转与氧化应激相关的代谢变化。这表明 CR 可能通过调节代谢，对肠道氧化应激和衰老产生积极影响。
在讨论部分，研究人员总结了研究的重要意义。一方面，他们改进了 Cys 氧化还原组分析方法，提高了效率和准确性，降低了样本输入和成本。另一方面，研究确定了各种 Cys 氧化还原修饰的化学计量，分析了其在肠道衰老过程中的动态变化，首次在非人灵长类正常组织中进行氧化还原组学研究，结果与人类情况相似。此外，研究还发现了许多代谢物是氧化应激的关键内源性调节因子，证明 CR 可重编程细胞代谢，影响肠道氧化应激和衰老。
总的来说，这项研究通过低输入氧化还原组学技术，成功解码了非人灵长类肠道衰老过程中氧化还原组的复杂性，识别出氧化应激和氧化还原信号的关键代谢调节因子。这一成果为深入理解肠道衰老机制、预防和治疗相关疾病提供了重要的理论依据，也为未来的研究指明了方向，有望开启肠道健康研究的新篇章，让人们在对抗肠道衰老和相关疾病的道路上迈出坚实的一步。
