Torularhodin 通过调节肠-肺轴和PLA2/TRPV1-NF-κB通路减轻纳米塑料加剧的过敏性哮喘

《Journal of Future Foods》：Torularhodin Attenuates Allergic Asthma Aggravated by Nanoplastics by Modulating the Gut-Lung Axis and PLA2/TRPV1-NF-κB Pathway

　　

聚苯乙烯纳米塑料（PS-NPs）是普遍存在的食品包装污染物，可通过肠-肺轴加重过敏性哮喘。Torularhodin（一种来自红酵母的天然类胡萝卜素）已知可调节肠道菌群和代谢。利用由PS-NPs加重的卵清蛋白（OVA）诱导的哮喘小鼠模型，研究人员研究了托鲁拉红素的保护作用。托鲁拉红素显著减轻了气道炎症和高反应性，改善了肺组织病理学，减少了氧化应激，并抑制了Th2免疫应答。机制上，托鲁拉红素下调了总磷脂酶A2（PLA2），抑制了TRPV1和NF-κB信号传导，并减轻了神经源性炎症。它还恢复了肠道屏障完整性，通过增加Lachnospiraceae_UCG-006和Limosilactobacillus重塑了肠道菌群组成，并调节了与微生物稳态相关的代谢途径。通过调节脂质、核苷酸和内源性大麻素途径，托鲁拉红素减弱了TLR4炎症级联反应和PLA2/TRPV1/NF-κB轴的过度激活，这可能与改善的肠道屏障有关。这些发现建立在已确立的肠-肺致病框架之上，强调了托鲁拉红素作为功能性食品成分在减轻纳米塑料暴露相关哮喘风险方面的潜力。

**论文解读：托鲁拉红素通过调节肠-肺轴和PLA2/TRPV1-NF-κB通路减轻纳米塑料加剧的过敏性哮喘**

**研究背景与问题**
全球食品工业广泛使用塑料包装，导致纳米塑料持续进入食物链，其中聚苯乙烯纳米塑料（PS-NPs）作为典型污染物，可通过食物摄入和吸入进入人体，加剧过敏性哮喘。现有哮喘治疗主要依赖吸入性糖皮质激素，能局部控制气道炎症，但对肠道菌群失调及肠-肺轴介导的系统性炎症作用有限。PS-NPs暴露会破坏肠道微生物组成、损伤肠道屏障，并通过肠-肺轴促进肺部炎症。同时，磷脂酶A2（PLA2）-瞬时受体电位香草酸亚型1（TRPV1）-核因子κB（NF-κB）信号通路在脂质代谢与神经炎症中起关键作用，但尚无有效营养干预手段。托鲁拉红素（Torularhodin）是一种来自红酵母的天然类胡萝卜素，已知具有抗氧化、抗炎及调节肠道菌群的能力，因此研究人员开展本研究，旨在评估其对PS-NPs加剧的过敏性哮喘的缓解作用及机制。该研究发表在《Journal of Future Foods》。

**主要关键技术方法**
研究采用147只雄性BALB/c小鼠（来源：湖南斯莱克景达实验动物有限公司），建立卵清蛋白（OVA）诱导的过敏性哮喘模型，并联合PS-NPs（40 μg/kg/天，滴鼻给药4周）加重哮喘。托鲁拉红素以2 mg/kg和20 mg/kg剂量隔日灌胃，阳性对照包括维生素E（Vit E）和TRPV1拮抗剂capsazepine（CZP）。主要方法包括：组织病理学评估（苏木精-伊红（H&E）染色、Masson三色（MT）染色、过碘酸雪夫（PAS）染色）、免疫组化（PLA2和TRPV1）、肺功能检测（AniRes 2005系统）、Giemsa染色计数支气管肺泡灌洗液（BALF）细胞、酶联免疫吸附试验（ELISA）检测炎症因子/免疫球蛋白/氧化应激指标、透射电镜观察线粒体、16S rRNA基因测序（V3-V4区，Illumina平台）分析肠道菌群、非靶向液相色谱-质谱联用（LC-MS）代谢组学分析肺组织代谢物，并使用Mantel检验进行微生物-代谢物整合分析。

**研究结果**
**3.1 肺组织病理学变化**：H&E、MT和PAS染色显示，PS-NPs加重了OVA诱导的支气管周围炎症浸润、气道壁增厚、胶原沉积和杯状细胞增生，而托鲁拉红素（尤其20 mg/kg）显著减轻这些病理改变。
**3.2 气道高反应性测量**：肺功能检测显示，PS-NPs暴露显著增加吸气阻力（Ri）和呼气阻力（Re），降低动态肺顺应性（Cldyn），托鲁拉红素剂量依赖性地逆转这些指标（P < 0.05或P < 0.01）。
**3.3 PLA2和TRPV1信号通路**：免疫组化显示，PS-NPs组PLA2和TRPV1蛋白表达显著升高，托鲁拉红素显著下调其表达（P < 0.01）。
**3.4 线粒体超微结构变化**：透射电镜显示，PS-NPs组线粒体肿胀、嵴模糊，托鲁拉红素恢复线粒体正常形态。
**3.5 氧化应激标志物变化**：PS-NPs组活性氧（ROS）、丙二醛（MDA）和8-羟基-2'-脱氧鸟苷（8-OHdG）升高，还原型谷胱甘肽（GSH）降低；托鲁拉红素显著逆转这些变化（P < 0.05）。
**3.6 神经肽P物质（SP）和降钙素基因相关肽（CGRP）**：PS-NPs组SP和CGRP水平升高，托鲁拉红素显著降低其水平，与TRPV1下调一致。
**3.7 NF-κB信号通路激活**：PS-NPs组NF-κB、肿瘤坏死因子α（TNF-α）和白细胞介素1β（IL-1β）水平升高，托鲁拉红素显著抑制这些炎症因子（P < 0.05或P < 0.01）。
**3.8 Th1/Th2失衡相关细胞因子和嗜酸性粒细胞（EOS）活性**：PS-NPs组Th2细胞因子（IL-4、IL-5、IL-13）和EOS浸润显著增加，Th1细胞因子干扰素γ（IFN-γ）降低；托鲁拉红素逆转Th2偏倚，并恢复IFN-γ趋势。
**3.9 血清免疫球蛋白**：PS-NPs组总IgE（T-IgE）、OVA特异性IgE（OVA-sIgE）和IgG1（OVA-sIgG1）升高，托鲁拉红素显著降低其水平（P < 0.05或P < 0.01）。
**3.10 TLR4和肠道紧密连接蛋白**：PS-NPs组肠道上皮紧密连接蛋白ZO-1和Occludin降低，Toll样受体4（TLR4）升高；托鲁拉红素恢复ZO-1和Occludin，并下调TLR4（P < 0.01）。
**3.11 托鲁拉红素调节哮喘小鼠肠道菌群**：16S rRNA测序显示，PS-NPs组阿克曼氏菌属（Akkermansia）和穆里菌属（Muribaculum）丰度增加，而托鲁拉红素组显著富集毛螺菌科_UCG-006（Lachnospiraceae_UCG-006）和乳杆菌属（Limosilactobacillus）。
**3.12 肺组织代谢组学**：非靶向代谢组学鉴定出281个差异代谢物，KEGG富集分析显示托鲁拉红素上调不饱和脂肪酸生物合成、嘌呤代谢、ABC转运蛋白、亚油酸代谢、逆行内源性大麻素信号等通路，下调胆碱代谢。
**3.13 微生物组与代谢组整合分析**：Mantel检验和级联网络分析显示，Lachnospiraceae_UCG-006和Limosilactobacillus与脂质代谢、核苷酸代谢及抗炎通路相关，提示托鲁拉红素通过重塑菌群-代谢轴发挥保护作用。

**讨论与结论**
讨论部分总结了PS-NPs通过激活PLA2/TRPV1轴、诱导氧化应激和Th2免疫、破坏肠道屏障并促进TLR4信号，加剧哮喘炎症。托鲁拉红素通过多靶点机制（抗氧化、抑制PLA2/TRPV1/NF-κB、恢复紧密连接、富集有益菌）打破这一恶性循环。研究还指出，肠道菌群重塑（增加Lachnospiraceae_UCG-006和Limosilactobacillus）与肺代谢物（如脂质和核苷酸网络）的调控紧密关联，为肠-肺轴提供新证据。尽管存在局限性（如未使用临床抗哮喘药物对照、未直接测量肠道通透性等），但多组学整合增强了结论的可信度。
研究结论原文翻译如下：
研究结果表明，食物包装中PS-NPs的膳食暴露加重了OVA诱导的过敏性哮喘，表现为气道炎症加剧、结构重塑和气道高反应性。研究证实，通过饮食接触纳米塑料增强了过敏性气道反应。已确定PS-NPs通过增加氧化应激和促进Th2型免疫应答损害肠-肺轴。此外，PS-NPs破坏肠道菌群组成并损害肠道屏障功能。关键的是，来源于食物的类胡萝卜素托鲁拉红素有效缓解了PS-NPs诱导的哮喘加重。其保护作用通过抑制氧化应激和NF-κB激活、调节PLA2/TRPV1介导的炎症感知和神经免疫通路，以及促进有益肠道细菌（特别是增加Lachnospiraceae_UCG-006和Limosilactobacillus丰度）以恢复肠道屏障完整性来实现。托鲁拉红素减轻了肺部炎症，并对肠-肺轴产生多水平调节效应。这些发现提示，托鲁拉红素可能作为一种有前景的膳食生物活性化合物，用于减轻纳米塑料相关的气道炎症，但尚需使用临床已确立的抗哮喘药物作为参考对照进行进一步研究，以全面评估其转化潜力。