金雀异黄酮通过菌群代谢与GPR30-Nrf2信号介导小鼠结肠炎肠稳态修复

针对炎症性肠病（IBD）治疗中药物副作用大、疗效有限的难题，本研究聚焦天然异黄酮金雀异黄酮（GEN）的肠道保护机制。研究人员发现GEN通过重塑肠道菌群（显著富集阿克曼菌属Akkermansia muciniphila）、提升菌群代谢物短链脂肪酸（SCFAs），并激活肠上皮细胞GPR30-Nrf2信号轴，抑制活性氧（ROS）积累及NLRP3炎症小体活化，从而修复肠屏障功能并缓解结肠炎。该成果为IBD的菌群-宿主双向靶向治疗提供了新策略。

　　

论文解读

研究背景

炎症性肠病（IBD）作为一种慢性复发性肠道炎症疾病，全球发病率持续攀升，现有疗法因副作用显著且疗效有限，亟需开发安全有效的替代策略。天然植物活性成分因其多靶点调控潜力备受关注，其中大豆异黄酮金雀异黄酮（Genistein, GEN）已被证实具有抗氧化、抗炎及肠屏障保护作用，但其对抗IBD的具体分子机制尚未明晰。近年来，肠道菌群及其代谢产物在IBD发病中的作用日益凸显，而GEN与菌群的相互作用及其对宿主信号通路的调控成为破解其治疗机制的关键突破口。

研究方法

中国药科大学的研究团队通过葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的小鼠结肠炎模型，结合抗生素清除菌群（ABX）、粪菌移植（FMT）、GPR30基因敲除（GPR30^-/-）小鼠等实验体系，整合16S rRNA菌群测序、短链脂肪酸（SCFAs）检测、免疫荧光染色、Western blot等技术，系统探究了GEN通过"菌群-宿主"双向互作缓解IBD的机制。相关成果发表于《The Journal of Nutritional Biochemistry》。

主要技术方法

1. 动物模型构建：采用DSS诱导C57BL/6小鼠结肠炎模型，GEN（50 mg/kg）灌胃干预
2. 菌群调控实验：抗生素鸡尾酒（ABX）清除肠道菌群，粪菌移植（FMT）验证菌群功能
3. 分子机制解析：利用GPR30基因敲除小鼠及人肠上皮细胞（IECs），通过qPCR、Western blot、ROS检测等技术分析GPR30-Nrf2-ROS-NLRP3信号轴
4. 多组学关联：结合菌群测序与代谢组学（SCFAs定量）揭示菌群-宿主代谢互作

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研究结果

4.1 Genistein（GEN）预防结肠炎小鼠肠道炎症及屏障损伤

DSS诱导的结肠炎小鼠经GEN干预后，疾病活动指数（DAI）显著降低，结肠长度缩短改善（P < 0.01），组织病理学显示杯状细胞数量恢复、紧密连接蛋白（ZO-1, Occludin）表达上调（图1C-E）。表明GEN有效缓解肠道炎症并修复上皮屏障完整性。

4.2 GEN重塑肠道菌群结构并促进SCFAs生成

16S rRNA测序发现GEN显著提升结肠炎小鼠肠道内有益菌Akkermansia muciniphila的相对丰度（+3.1倍），同时增加乙酸、丙酸、丁酸等SCFAs水平（P < 0.05）。ABX清除菌群后，GEN的结肠炎保护作用消失；而接受GEN干预小鼠粪菌移植（FMT）的受体小鼠结肠炎症状减轻，证实菌群是GEN疗效的必要介质（图2-3）。

4.3 GEN激活肠上皮细胞GPR30-Nrf2信号通路

在DSS模型小鼠及人肠上皮细胞（Caco-2）中，GEN处理上调GPR30及其下游转录因子Nrf2的蛋白表达（+2.3倍），并促进Nrf2入核激活。使用GPR30拮抗剂G15或siRNA敲低GPR30后，GEN对Nrf2的激活作用被阻断（图4-5），表明GPR30是GEN调控Nrf2的核心受体。

4.4 GPR30-Nrf2轴抑制ROS-NLRP3炎症级联

机制研究发现，GEN通过GPR30-Nrf2信号显著降低肠上皮细胞内活性氧（ROS）水平（-58%）。在GPR30^-/-小鼠中，GEN无法抑制ROS积累，导致NLRP3炎症小体过度活化（caspase-1活性↑，IL-1β分泌↑）。反之，在野生型小鼠中，GEN有效阻断ROS-NLRP3通路，减轻炎症损伤（图6-8）。

4.5 GPR30缺失削弱GEN的结肠炎保护作用

GPR30^-/-小鼠对DSS诱导的结肠炎更敏感，且GEN治疗无法改善其结肠缩短、屏障损伤及炎症因子（TNF-α, IL-6）升高。证实GPR30是GEN发挥抗炎效应的必需宿主靶点（图9）。

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结论与意义

本研究首次阐明金雀异黄酮（GEN）通过双重机制缓解IBD：

1. 菌群依赖性途径：富集Akkermansia muciniphila等益生菌，提升SCFAs水平以维持肠稳态；
2. 宿主直接途径：激活肠上皮GPR30受体，驱动Nrf2抗氧化通路，抑制ROS-NLRP3炎症小体活化（图10）。

该发现不仅揭示GEN作为功能性营养素治疗IBD的分子基础，更提出"菌群代谢-宿主受体"双向靶向策略，为开发IBD干预新方案提供理论依据。研究强调GPR30-Nrf2信号轴与肠道菌群的协同调控是天然化合物治疗炎症疾病的重要范式。