独特类胡萝卜素调控肠道菌群代谢,为非酒精性脂肪肝(NAFLD)治疗带来新曙光

《Nature Communications》:

【字体: 时间:2025年04月09日 来源:Nature Communications

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  为解决非酒精性脂肪肝(NAFLD)治疗机制问题,研究人员开展了类胡萝卜素玉米黄质(Torularhodin)对 NAFLD 影响的研究。结果发现其可调节肠道菌群,促进腺苷钴胺合成,减轻 NAFLD。这为 NAFLD 治疗提供了新策略。

  在现代生活中,人们的饮食结构日益丰富,高脂肪、高胆固醇食物的大量摄入,使得非酒精性脂肪肝(NAFLD)的发病率不断攀升。NAFLD 以血液和肝脏脂质代谢紊乱为特征,与过量的饮食脂质摄入密切相关。目前,虽然有不少研究聚焦于 NAFLD 的治疗,但对于一些潜在治疗方法的作用机制,仍然存在许多未知。
江南大学的研究人员为了深入探究治疗 NAFLD 的新策略,开展了关于类胡萝卜素玉米黄质(Torularhodin)的研究。他们发现,玉米黄质能够通过调节肠道菌群来减轻 NAFLD,这一发现为 NAFLD 的治疗带来了新的希望。该研究成果发表在《Nature Communications》上。
研究人员在实验过程中运用了多种关键技术方法。首先,通过构建小鼠模型,模拟 NAFLD 的发病过程,为研究提供了实验基础。其次,采用粪便微生物移植(FMT)技术,探究肠道菌群在玉米黄质治疗 NAFLD 过程中的作用。此外,利用脂质组学技术,分析脂质代谢的变化,明确了相关代谢途径的改变。同时,研究人员还使用了人体胃肠道系统和结肠类器官模型等体外实验手段,进一步验证了研究结果。
研究结果主要如下:
  • 结肠靶向的玉米黄质改善小鼠 NAFLD:研究人员通过对比小肠靶向和结肠靶向的玉米黄质对小鼠 NAFLD 的影响,发现结肠靶向的玉米黄质(EMs-T)能有效延长玉米黄质在结肠的释放时间,显著改善 NAFLD 症状,包括降低甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)等指标,减少肝细胞的脂肪浸润。同时,EMs-T 还能增强结肠屏障功能,提高紧密连接蛋白的表达水平12
  • 玉米黄质增加阿克曼菌丰度并刺激腺苷钴胺代谢:对小鼠粪便微生物组的分析显示,EMs-T 增加了肠道菌群的多样性和物种丰富度,其中阿克曼菌(A. muciniphila)的丰度显著增加。此外,EMs-T 主要促进了卟啉代谢(尤其是钴胺素生物合成,即维生素 B12合成)和鞘脂代谢。腺苷钴胺(Adenosylcobalamin)水平在 EMs-T 处理组中也显著升高,且阿克曼菌与腺苷钴胺水平呈正相关34
  • 肠道菌群重塑和阿克曼菌减轻小鼠 NAFLD:通过粪便微生物移植实验,研究人员发现接受玉米黄质处理小鼠粪便样本的受体小鼠,其 NAFLD 症状得到明显改善,包括血脂和肝功能指标的降低、肝脏脂肪浸润的减少等。单独给予阿克曼菌也能产生类似的效果,进一步证实了肠道菌群尤其是阿克曼菌在玉米黄质治疗 NAFLD 中的重要作用56
  • 玉米黄质降低 Cer 水平并抑制结肠 HIF-2α 途径:脂质组学分析表明,玉米黄质影响了 NAFLD 小鼠的脂质代谢,降低了肝脏和血清中鞘脂(特别是葡萄糖基神经酰胺(Glc-Cer)和神经酰胺(Cer))的水平。同时,玉米黄质抑制了肠道 HIF-2α 和 Neu3 的蛋白表达,改善了结肠屏障的完整性78
  • 肠道菌群重塑和阿克曼菌通过抑制结肠 HIF-2α 途径降低 Cer 水平:粪便微生物移植和单菌移植实验结果显示,玉米黄质引起的肠道菌群重塑和阿克曼菌的富集,均能降低 Cer 水平,抑制肠道 Cer 合成蛋白 HIF-2α 的表达,从而减轻 NAFLD910
  • 腺苷钴胺通过抑制 HIF-2α 途径降低 Cer 水平,减轻小鼠 NAFLD:将腺苷钴胺封装在电纺结肠靶向系统中喂食小鼠的实验表明,腺苷钴胺能显著减轻小鼠体重增加,改善血脂和肝功能,减少肝脏脂肪变性和脂质积累。其作用机制是通过抑制 HIF-2α 和 Neu3 的表达,降低 Cer 水平1112
  • 玉米黄质促进阿克曼菌生长并增强腺苷钴胺水平,降低 Cer 水平:利用人体胃肠道系统共培养实验发现,玉米黄质能直接刺激阿克曼菌和腺苷钴胺的产生。在结肠类器官共培养模型中,腺苷钴胺增强了结肠屏障功能,抑制了 HIF-2α 表达,进一步降低了长链 Cer 水平1314
研究结论和讨论部分指出,补充玉米黄质可以增加阿克曼菌的丰度,促进肠道腺苷钴胺的合成。增加的腺苷钴胺抑制了 HIF-2α 的表达,导致 Cer 积累减少,从而减轻了 NAFLD 小鼠的肝脂肪变性。这表明通过补充玉米黄质优化肠道菌群,可能是一种有前景的 NAFLD 饮食干预策略。此前的研究也发现,NAFLD 患者血清钴胺素浓度显著降低,且钴胺素水平与肥胖呈负相关。因此,该研究不仅揭示了玉米黄质治疗 NAFLD 的新机制,还为临床治疗提供了新的理论依据和潜在的治疗靶点,对推动 NAFLD 的治疗研究具有重要意义。
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