《Journal of Functional Foods》:Blueberry ellagic acid attenuates potassium oxonate-induced hyperuricemia and renal injury in mice
编辑推荐:
为探究蓝莓鞣花酸(BEA)对高尿酸血症的作用,研究人员通过腹腔注射氧嗪酸钾(300 mg/kg)建立小鼠高尿酸血症模型。随后分析肾功能指标、组织病理学、炎症因子、氧化应激指标以及肠道菌群和代谢物。结果表明,BEA显著改善肾脏病理变化;提高高尿酸血症小鼠的抗氧化
为探究蓝莓鞣花酸(BEA)对高尿酸血症的作用,研究人员通过腹腔注射氧嗪酸钾(300 mg/kg)建立小鼠高尿酸血症模型。随后分析肾功能指标、组织病理学、炎症因子、氧化应激指标以及肠道菌群和代谢物。结果表明,BEA显著改善肾脏病理变化;提高高尿酸血症小鼠的抗氧化能力;降低促炎因子水平;通过调节葡萄糖转运蛋白9(GLUT9)、尿酸盐转运蛋白1(URAT1)和有机阴离子转运蛋白1(OAT1)降低尿酸水平;增加肠道菌群的丰富度;改善肠道菌群组成,导致差异丰度代谢物的形成,这些代谢物主要富集于氨基酸生物合成、甘油磷脂代谢和赖氨酸降解途径。总之,BEA减少氧化损伤和炎症,改善肠道菌群,调节氨基酸和脂质代谢,从而缓解高尿酸血症。
高尿酸血症(hyperuricemia, HUA)是一种因嘌呤代谢紊乱导致血尿酸(uric acid, UA)水平异常升高的常见代谢性疾病,与痛风、心脑血管疾病及慢性肾病密切相关。尿酸主要通过肾脏排泄,其重吸收与分泌受葡萄糖转运蛋白9(glucose transporter 9, GLUT9)、尿酸盐转运蛋白1(urate transporter 1, URAT1)及有机阴离子转运蛋白1(organic anion transporter 1, OAT1)等转运蛋白调控。高尿酸状态下,氧化应激与炎症反应加剧肾损伤:核因子E2相关因子2(nuclear factor erythroid 2-related factor 2, Nrf2)作为关键抗氧化转录因子,在氧化应激下发生核转位以发挥保护作用;而硫氧还蛋白相互作用蛋白(thioredoxin-interacting protein, TXNIP)可激活NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NOD-like receptor family pyrin domain containing 3, NLRP3)炎症小体,释放促炎因子。此外,HUA患者肠道菌群丰富度与组成发生显著改变,菌群代谢物参与嘌呤与尿酸代谢。蓝莓富含鞣花酸(ellagic acid, EA),后者具有抗氧化、抗炎等多种生物活性,但其在HUA中的作用机制尚不明确。为此,研究人员开展本研究,旨在探讨蓝莓鞣花酸(blueberry ellagic acid, BEA)对氧嗪酸钾诱导的小鼠HUA及肾损伤的缓解作用,为天然产物治疗HUA提供理论依据。该论文发表在《Journal of Functional Foods》。
研究人员采用40只SPF级雄性昆明小鼠(5–6周龄,20–24 g,购自长沙天勤生物技术有限公司),随机分为正常对照组(NC)、HUA模型组(MC)、低剂量BEA组(LD,50 mg/kg体重)和高剂量BEA组(HD,300 mg/kg体重)。除NC组外,其余各组每日腹腔注射氧嗪酸钾(300 mg/kg)建立HUA模型,BEA组在注射后1小时灌胃BEA,连续14天。实验结束后,检测血清UA、肌酐(CRE)、尿素氮(BUN)及肝脏黄嘌呤氧化酶(xanthine oxidase, XOD)活性;评估肾组织氧化应激指标(超氧化物歧化酶SOD、谷胱甘肽过氧化物酶GSH-Px、过氧化氢酶CAT、丙二醛MDA)及炎症因子(IL-6、TNF-α、MCP-1、IL-1β、IL-18);采用Western blot检测尿酸盐转运蛋白(URAT1、GLUT9、OAT1)及Nrf2、TXNIP、NLRP3、ASC、caspase-1蛋白表达;通过16S rRNA基因扩增测序分析盲肠内容物菌群;采用非靶向液相色谱-质谱联用(LC-MS)代谢组学分析代谢物变化。
研究结果如下:
3.1 BEA减轻高尿酸血症和肾损伤:BEA显著降低MC组升高的血清UA、CRE、BUN及肝脏XOD活性;H&E染色显示MC组肾小管上皮细胞出现空泡变性,BEA干预后肾组织病理变化改善。
3.2 BEA调节氧化应激水平:BEA显著提高MC组降低的SOD、GSH-Px、CAT活性,并降低升高的MDA水平,提示BEA增强抗氧化能力。
3.3 BEA抑制肾炎症:BEA显著降低MC组升高的IL-6、TNF-α、MCP-1、IL-1β、IL-18水平,减轻炎症反应。
3.4 BEA调节肾尿酸盐转运蛋白表达:Western blot显示MC组URAT1和GLUT9蛋白表达升高,OAT1降低;BEA下调URAT1和GLUT9,上调OAT1,促进尿酸排泄。
3.5 BEA通过激活Nrf2缓解氧化应激:BEA促进Nrf2的核转位,增加核内Nrf2蛋白水平,同时降低胞质Nrf2,激活抗氧化防御。
3.6 BEA抑制TXNIP/NLRP3信号通路:BEA显著降低MC组升高的TXNIP、NLRP3、ASC、caspase-1蛋白表达,阻断炎症小体活化。
3.7 16S rRNA基因扩增测序:Alpha多样性分析显示MC组菌群丰富度和多样性(Chao1、Shannon指数)降低,BEA干预后升高;Beta多样性(NMDS)显示BEA明显改变菌群结构;门水平上MC组Firmicutes/Bacteroidota(F/B)比值升高,BEA降低该比值;属水平上BEA影响Akkermansia、Muribaculaceae等菌属的相对丰度。
3.8 代谢组学分析:PCA与OPLS-DA显示BEA显著改变代谢谱,共筛选出1142种差异代谢物(MC vs HD),主要类别为脂质和脂质样分子(27.332%)、有机酸及其衍生物(26.187%)和有机杂环化合物(20.131%)。KEGG富集分析显示差异代谢物主要富集于氨基酸生物合成、甘油磷脂代谢、赖氨酸降解等通路。
讨论部分总结指出,BEA通过下调XOD活性、调节肾尿酸盐转运蛋白(抑制URAT1和GLUT9,上调OAT1)降低血尿酸;通过促进Nrf2核转位增强抗氧化能力,并抑制TXNIP/NLRP3炎症小体活化减轻肾炎症;同时增加肠道菌群丰富度、改善菌群组成,调节氨基酸和脂质代谢,从而综合缓解HUA。结论:BEA通过下调XOD活性和调节肾尿酸盐转运蛋白表达发挥降尿酸作用;通过促进Nrf2核转位和抑制TXNIP/NLRP3炎症小体激活减轻肾损伤;同时增加肠道菌群丰富度,改善组成,调节氨基酸和脂质代谢,从而缓解高尿酸血症。