《Molecules》：Formononetin Alleviates Cigarette Smoke Extract-Induced Lung Injury in Mice with Gut Microbiota and Taurine/SLC6A6/NF-κB Modulation
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香烟烟雾暴露是呼吸系统疾病的主要可预防风险因素，可驱动氧化性及炎症性肺损伤，凸显了超越传统抗炎治疗、寻求安全的多靶点干预措施的迫切性。芒柄花素（FMN）是一种天然存在的异黄酮，具有抗氧化、抗炎及调节肠道菌群的潜力，可能为对抗烟雾相关肺部损伤提供一种膳食-植物来
香烟烟雾暴露是呼吸系统疾病的主要可预防风险因素，可驱动氧化性及炎症性肺损伤，凸显了超越传统抗炎治疗、寻求安全的多靶点干预措施的迫切性。芒柄花素（FMN）是一种天然存在的异黄酮，具有抗氧化、抗炎及调节肠道菌群的潜力，可能为对抗烟雾相关肺部损伤提供一种膳食-植物来源策略。本研究评估了FMN对香烟烟雾提取物（CSE）诱导的肺损伤的保护作用，并探讨了其与肠道屏障完整性、肠道菌群、牛磺酸代谢、SLC6A6表达及NF-κB活化的关联。在CSE攻击的小鼠模型中，口服FMN（尤其是70 mg/kg剂量）改善了体重增长，降低了肺指数，减轻了肺组织病理学损伤，恢复了GSH/GSSG比值和SOD活性，降低MDA水平，并抑制TNF-α、IL-1β和IL-6的表达。FMN还改善了结肠损伤并恢复了ZO-1和occludin的表达。探索性16S rRNA测序和粪便代谢组学分析表明，FMN相关的肠道微生物组成和代谢谱发生改变，其中牛磺酸与亚牛磺酸代谢被确定为值得进一步研究的候选通路。FMN进一步恢复了肺组织牛磺酸含量和SLC6A6表达，同时抑制NF-κB活化。这些发现表明，FMN可减轻CSE诱导的肺损伤，且这种改善与肠道菌群组成、牛磺酸代谢、SLC6A6表达及NF-κB活化的协调变化相关。
**论文解读：芒柄花素缓解香烟烟雾提取物诱导的小鼠肺损伤的机制研究**
**1. 研究背景与目的**
慢性呼吸系统疾病是全球范围内的重要致死致残原因，而香烟烟雾暴露是其最主要的可预防风险因素。香烟烟雾并非单一毒物，而是包含大量氧化剂和亲电化合物的复杂有害气溶胶，持续暴露会破坏肺部氧化还原平衡，诱发氧化应激，并激活促炎性转录程序，最终导致肺部组织损伤。尽管戒烟和常规抗炎治疗是临床管理的核心，但现有干预手段难以同时应对氧化还原失衡、炎症级联放大及烟雾诱导的黏膜稳态破坏。因此，寻找能够多靶点干预、来源于膳食或植物的天然活性化合物成为当前研究的重要方向。芒柄花素（Formononetin，FMN），一种天然存在的O-甲基化异黄酮，广泛存在于红三叶草和黄芪属等药用或食用植物中，已有研究证实其具有抗氧化、抗炎及调节肠道菌群的潜力。然而，既往对FMN肺部保护作用的研究主要集中在肺脏本身的信号通路，如AhR/CYP1A1和AKT/mTOR信号，而其在肠-肺轴框架下对肠道菌群、牛磺酸代谢及SLC6A6/NF-κB轴的调控作用尚未得到充分阐明。本研究旨在评估FMN对香烟烟雾提取物（CSE）诱导小鼠肺损伤的保护作用，并系统探索其与肠道屏障完整性、肠道菌群组成、代谢谱、肺组织牛磺酸含量、SLC6A6表达以及NF-κB活化之间的关联。
**2. 主要研究结果**
**2.1 FMN减轻了CSE诱导的小鼠肺损伤、氧化应激和炎症反应**
研究人员通过腹腔注射CSE构建肺损伤小鼠模型，并给予低剂量（10 mg/kg）或高剂量（70 mg/kg）FMN干预。结果显示，与模型组相比，FMN尤其是70 mg/kg剂量组显著改善了小鼠体重增长，降低了肺指数。组织病理学分析表明，FMN减轻了肺泡结构破坏、炎症细胞浸润和肺泡间隔增厚，降低了肺损伤评分。生化检测显示，FMN恢复了肺组织中降低的GSH/GSSG比值和SOD活性，并抑制了MDA的积累。此外，FMN有效抑制了促炎细胞因子TNF-α、IL-1β和IL-6的mRNA表达，且70 mg/kg剂量的保护效果优于10 mg/kg剂量。
**2.2 FMN改善了CSE诱导的结肠损伤并恢复肠道屏障完整性**
鉴于肠-肺轴在肺损伤中的潜在作用，研究人员对结肠组织进行了组织病理学和免疫组化分析。结果表明，CSE暴露导致结肠黏膜损伤，表现为上皮破坏、隐窝结构紊乱、杯状细胞减少及炎性细胞浸润。FMN干预显著减轻了上述结肠损伤，降低了结肠组织学评分。免疫组化定量分析进一步证实，FMN恢复了紧密连接蛋白ZO-1和occludin的表达水平，提示FMN有助于维护肠道屏障的结构与功能完整性。
**2.3 FMN重塑了CSE诱导肺损伤小鼠的肠道菌群组成**
为进一步探究FMN的保护作用是否与肠道菌群变化相关，研究人员对肠道内容物进行了16S rRNA基因测序分析。Alpha多样性分析显示各组间微生物丰富度无显著差异，但Beta多样性分析（PCoA）显示，CSE暴露导致肠道菌群结构发生明显位移，而FMN干预后菌群结构显著区别于模型组。在科和属水平上，FMN改变了包括螺杆菌科（Helicobacteraceae）、毛螺菌科（Lachnospiraceae）等优势菌群的相对丰度。LEfSe分析鉴定出FMN组富集的差异菌属包括[Eubacterium]_xylanophilum_group、瘤胃球菌属（Ruminococcus）和异杆菌属（Allobaculum），而CSE组则富集了乳杆菌属（Lactobacillus）、肠球菌属（Enterococcus）等。这些结果表明FMN主要调节菌群结构而非总体丰富度。
**2.4 探索性代谢组学分析鉴定出FMN处理相关的代谢变化**
研究人员对粪便样本进行了非靶向代谢组学分析。层次聚类分析和主成分分析均显示，FMN干预组的代谢谱与CSE模型组有明显分离。火山图和VIP评分分析鉴定出一系列差异代谢物，FMN处理后丰度升高的代谢物包括6-乙氧基-3-(4'-羟基苯基)-4-甲基香豆素等，而甘氨酰脯氨酰精氨酸等代谢物则下调。
**2.5 牛磺酸和亚牛磺酸代谢成为FMN处理相关的候选通路**
基于差异代谢物的KEGG通路富集分析显示，氧化磷酸化、牛磺酸和亚牛磺酸代谢、鞘脂代谢、谷胱甘肽代谢等多条通路被显著富集。鉴于牛磺酸在抗氧化和炎症调节中的重要作用，研究团队将其确定为后续验证的靶点通路。生化检测证实，CSE暴露显著降低了肺组织牛磺酸含量，而FMN干预能剂量依赖性地恢复牛磺酸水平。免疫荧光和Western blot分析显示，CSE抑制了牛磺酸转运体SLC6A6的表达，FMN干预则能有效恢复SLC6A6的表达。
**2.6 FMN恢复SLC6A6表达并抑制NF-κB介导的炎症活化**
免疫荧光和Western blot结果显示，CSE暴露显著增强了肺组织中磷酸化NF-κB p65（p-NF-κB p65）的水平，增加了p-NF-κB/NF-κB比值，并上调了下游炎症因子IL-1β和IL-6的蛋白表达。FMN干预（特别是70 mg/kg剂量）能有效抑制NF-κB通路的激活，降低炎症因子蛋白水平，从而在蛋白水平上验证了其抗炎效应。
**2.7 差异肠道菌群与肠道屏障、牛磺酸/SLC6A6及炎症指标相关**
Spearman相关分析显示，在FMN组中富集的[Eubacterium]_xylanophilum_group和Ruminococcus与肠道屏障指标（occludin）、抗氧化指标（GSH/GSSG、SOD）以及肺组织牛磺酸含量和SLC6A6蛋白水平呈正相关，而与炎症指标（p-NF-κB/NF-κB比值、IL-1β和IL-6）呈负相关。相反，CSE组富集的Enterococcus与MDA水平和炎症指标呈正相关，与GSH/GSSG呈负相关。这些结果揭示了特定肠道菌群与宿主保护性指标间的协调关联。
**3. 总结讨论与结论**
本研究的重要创新点在于，将FMN已知的肺部抗氧化和抗炎作用，拓展至一个尚未充分探索的肠道菌群-牛磺酸代谢-SLC6A6/NF-κB调控框架。研究结果表明，FMN的保护效应伴随着肠道屏障的维护、肠道菌群结构的重塑、牛磺酸代谢的恢复以及NF-κB炎症信号的抑制。然而，本研究的关联性设计无法确证其因果关系。此外，微生物组学和代谢组学分析仅基于每组3个生物学重复，且未包含低剂量FMN组，因此应被视为探索性发现。未来的功能验证需借助抗生素清除菌群、粪菌移植、牛磺酸补充或耗竭以及SLC6A6基因操作等手段。本研究的结论是：FMN可缓解CSE诱导的小鼠肺损伤，其保护作用与肠道菌群、牛磺酸代谢、SLC6A6表达及NF-κB活化的协同变化相关，这为针对香烟烟雾相关肺损伤的天然异黄酮干预策略提供了实验基础。论文发表于《Molecules》。
