湖北中医大学新成果:菊花通过肠道菌群和PPARα/γ通路缓解代谢和酒精性肝病

时间:2024-11-17 12:00:37   热度:37.1℃   作者:网络

代谢性与酒精相关肝病(MetALD)是一种脂肪肝病,其特征是代谢功能异常与酒精消费共存。几乎所有酒精相关肝病(ALD)患者均伴有代谢异常,代谢异常与酒精在肝脏纤维化和癌症等不良结果上表现出协同作用。遗憾的是,至今尚无有效治疗MetALD的药物。

菊花具有多种生物活性,被广泛应用于治疗与代谢紊乱相关的多种疾病,例如肥胖症、高脂血症以及非酒精性脂肪肝病等(NAFLD)。菊花的水提取物(WECM)展现了显著的抗炎、抗氧化以及肝脏保护功能。尽管如此,WECM对于MetALD的治疗效果及其作用机制尚需进一步明确。

日前,一篇名为“Chrysanthemum morifolium attenuates metabolic and alcohol-associated liver disease via gut microbiota and PPARα/γ activation”分析了WECM改善MetALD的潜在机制。

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图1 论文首页

WECM减轻MetALD大鼠肝脏脂肪变性和活损伤

大鼠肝脏组织学(图2B)表现为弥漫性脂肪浸润及肝细胞水肿性变性,模型组肝脏组织的肝索和肝小叶结构遭受破坏。相比之下,WECM组肝脏组织脂肪浸润面积有所减少,肝小叶结构部分得到修复,表明口服WECM能显著减轻MetALD大鼠的病理改变。此外,与模型组相比,WECM给药大鼠的肝脏指数显著降低(图2C)。

与对照组相比,模型组大鼠血清中的低密度脂蛋白(LDL-C)、总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、天冬氨酸转氨酶(AST)和丙氨酸转氨酶(ALT)含量显著上升(图2D–H)。WECM组大鼠的血清LDL-C水平均显著降低(图2D)。WECM-H(高剂量)组血清TC水平明显下降。相反,WECM-L(低剂量)和WECM-M(中剂量)组的TG和AST水平显著降低,WECM-L和WECM-H组的ALT水平显著降低(图2E–H)。

就肝脏脂质水平而言,模型组的TC、TG和AST水平显著升高,而ALT含量下降。与模型组相比,所有给药组的TC和TG水平均显著降低。WECM-L和WECM-M组的AST水平显著下降,WECM-M和WECM-H组的ALT水平升高(图2I-L)。这些数据揭示了WECM能够减轻MetALD大鼠的肝脏脂肪变性并改善肝功能

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图2 WECM减轻了MetALD大鼠的肝脏脂肪变性

WECM改善MetALD大鼠的血管内皮功能,降低血压并改善氧化应激

研究显示,相较于对照组,模型组大鼠的膜剥落现象及胶原纤维含量均有所增加(图3A)。然而,WECM和缬沙坦的介入导致膜剥落和胶原纤维含量降低。经过HFHSAD干预10周后,MetALD大鼠的血压(包括收缩压、舒张压和平均血压)显著上升。与对照组大鼠相比,平均收缩压从110毫米汞柱增至134毫米汞柱(图3B),WECM介入6周后,MetALD大鼠的血压显著下降(图3B-D),这表明WECM有效降低了血压

血管内皮功能检测显示,与对照组相比,模型组大鼠的CRP、ET-1和Ang II含量显著升高,而eNOS水平下降,这表明MetALD大鼠的血管内皮功能受损(图3E-H)。缬沙坦和WECM-M介入6周后,这些指标得到改善。血清氧化应激生物标志物检测结果显示,与对照组相比,模型组大鼠血清中的SOD显著降低,而血清MDA水平升高(图3I,J)。WECM介入后,MetALD大鼠血清中的SOD含量显著提高,血清MDA含量降低。大鼠肝脏中的氧化应激生物标志物检测结果显示,模型组大鼠肝脏中的SOD和GSH-Px水平较对照组明显下降。WECM介入后,大鼠肝脏内的SOD和GSH-Px含量显著增加(图3K,L)。

综上所述,WECM能够改善HFHSAD诱导的大鼠氧化应激。在WECM的三个剂量组中,WECM-M和WECM-H剂量均能有效改善肝脂肪变性、高脂血症、高血压和氧化损伤,其中WECM-M显示出更佳的整体疗效

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图3 WECM改善了MetALD大鼠的血管内皮功能,降低了BPs并改善了氧化应激

WECM对MetALD大鼠肠道微生物群多样性和组成的影响

为探究WECM对MetALD大鼠肠道微生物群落的影响,研究对粪便样本执行了16S rDNA测序分析,旨在评估肠道微生物群落的组成及其丰度。结果显示,与对照组相比,WECMM组的Shannon和Simpson指数显著升高,而Chao1指数未见显著变化(图4C),表明WECM的应用对α多样性产生了影响。主坐标分析(PCoA)揭示了WECM可能对肠道微生物群落的β多样性产生影响,因为模型组的肠道微生物群落结构特征与对照组存在差异。相反,WECM组大鼠的微生物群落结构与模型组存在显著差异(图4D)。

研究进一步分析了肠道微生物相对丰度的整体变化情况。厚壁菌门和拟杆菌门在各组中均为优势菌门(图4E)。经WECM处理后,厚壁菌门的相对丰度显著下降,而拟杆菌门的相对丰度则相应提高,从而显著改善了厚壁菌门与拟杆菌门(F/B)比率的失衡(图4E,右侧)。在三个主要菌属中,拟杆菌属、普雷沃氏菌属和厚壁菌属的相对丰度较高。与模型组相比,WECM-M给药显著提升了拟杆菌属的相对丰度(图4F)。

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图4 WECM调节大鼠肠道微生物群的多样性和组成

WECM通过激活15dPPGJ2/PPARγ信号通路抑制MetALD大鼠系统炎症

代谢组学和16S rDNA分析结果显示,相较于对照组,WECM显著提升了血清中15d-PGJ2的水平(图5A)。此外,研究还对生物合成酶15d-PGJ2的表达水平进行了测定,包括COX-1、COX-2和PTGDS。结果显示,模型组中COX-1和COX-2的水平有所上升,但在WECM处理后则呈现下降趋势(图5B,C)。相反,PTGDS的表达在WECM处理后有所增加(图5D)。

RT-PCR和蛋白质印迹技术显示,WECM处理上调了大鼠肝脏中PPARγ mRNA和蛋白的表达水平(图5E,F),同时降低了脂联素蛋白的水平(图5G)。此外,模型组中促炎因子TNF-α、IL-1β和IL-6的血清水平升高,而WECM-M和WECM-H组的血清水平则显著降低(图5H-J)。HFHSAD对TGF-β的表达无显著影响,但与模型组相比,WECM-H显著提升了TGF-β的表达(图5K)。由此可见,WECM通过激活15d-PGJ2/PPARγ信号通路来抑制炎症反应

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图5 WECM激活15d-PGJ2/PPARαγ通路,抑制系统炎症

WECM通过改善脂质代谢预防肝脂肪变性

研究还对PPARα的mRNA及蛋白水平进行了检测。结果显示,与MetALD组相比,WECM-H处理显著提升了PPARα mRNA及蛋白表达水平(图6A,D),表明PPARα的活性得到了增强。与此同时,WECM显著抑制了酒精诱导的脂质代谢基因CD36和FABP4在大鼠肝脏中的上调(图6B,C,E,F)。这些数据揭示了MECM通过减少脂肪生成和促进脂解作用,从而改善脂质代谢的机制

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图6 WECM上调PPARα,下调CD36和FABP4的表达

结论

总之,该研究首次证实了WECM能够缓解MetALD大鼠的肝脏脂肪变性,改善氧化应激状态,并提升肝功能,这表明WECM可能成为治疗MetALD的一种新有效手段

参考文献:

Liu D, Zhan J, Wang S, Chen L, Zhu Q, Nie R, Zhou X, Zheng W, Luo X, Wang B, Nie J, Ye X. Chrysanthemum morifolium attenuates metabolic and alcohol-associated liver disease via gut microbiota and PPARα/γ activation. Phytomedicine. 2024 Jul 25;130:155774. doi: 10.1016/j.phymed.2024.155774.

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