番茄红素通过肠道菌群与短链脂肪酸调控缓解T-2毒素诱导的小鼠全身炎症与氧化应激

《Stress Biology》：Lycopene mitigates T-2 toxin-induced systemic inflammation and oxidative stress in association with gut microbiota and SCFAs regulation in mice

　　

T-2毒素是由镰刀菌属（Fusarium）产生的单端孢霉烯类霉菌毒素（trichothecene mycotoxin），污染食物或饲料摄入后可致病。本研究旨在探讨番茄红素（lycopene，Ly）对暴露于T-2毒素小鼠全身炎症、氧化应激及菌群失调的影响。研究人员将20只雄性BALB/c小鼠（6周龄，体重23.5±0.32 g）随机分为对照组（Cont）、Ly组、T-2组、T-2+Ly组（n=5）。结果显示，Ly可改善T-2导致的体重、采食量及饮水量下降；回肠绒毛高度（VH）与VH:隐窝深度（CD）升高，CD与绒毛宽度（VW）降低。α多样性中，Cont组以葡萄球菌属（Staphylococcus）和棒状杆菌属（Corynebacterium）为主，T-2组以Staphylococcus和乳杆菌属（Lactobacillus）为主，T-2+Ly组以Candidatus-Arthromitus和Staphylococcus为主。T-2组白细胞介素-1β（IL-1β）、干扰素-γ（IFN-γ）、白细胞介素-17（IL-17）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）显著（p<0.05）升高，Ly显著下调其浓度。T-2组活性氧（ROS）、丙二醛（MDA）升高，过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽（GSH）、三磷酸腺苷（ATP）、超氧化物歧化酶1（SOD1）降低，Ly显著恢复上述指标。粪便中己酸、丁酸、乙酸、戊酸、庚酸在T-2组显著降低，Ly处理显著恢复。研究人员认为，Ly在T-2毒性背景下可经调控肠道菌群与粪便短链脂肪酸（SCFAs）减轻全身氧化应激与炎症。

研究背景方面，霉菌毒素是曲霉属、青霉属、镰刀菌属和链格孢属等丝状真菌产生的次生代谢产物，其中镰刀菌属产生的T-2毒素常见于谷物，可经食物链在肉、蛋、奶中残留，引发免疫毒性、神经毒性、心脏毒性、生殖毒性和肾毒性，并参与致死性食物中毒性白细胞缺乏症与 Kaschin-Beck 病。全身炎症与氧化应激之间存在ROS激活NF-κB和NLRP3炎症小体、促炎细胞因子又反向增加ROS的自放大循环，是癌症、代谢综合征、神经退行性疾病和心血管疾病的重要病理基础。哺乳动物肠道栖息约10¹⁴个微生物，以厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidota）、放线菌门（Actinobacteriota）和变形菌门（Proteobacteria）为主，其发酵不可消化纤维产生短链脂肪酸（SCFA，short-chain fatty acid），可维持肠黏膜屏障、调节免疫并影响肝、肾、脑等远端器官氧化状态。天然产物中番茄红素（Ly，lycopene）为红色类胡萝卜素烃，具抗氧化与抗炎活性，但此前尚无研究将Ly用于T-2毒素诱导小鼠全身炎症与氧化应激，并把肠道菌群动态与SCFA功能结局相联系。因此，研究人员开展本研究，以明确Ly能否减轻T-2毒素致小鼠全身炎症与氧化应激，并阐释肠道菌群与粪便SCFA介导的机制。该论文发表在《Stress Biology》。

主要技术方法方面，研究人员采用20只雄性BALB/c小鼠建立对照、Ly单独、T-2毒素、T-2+Ly四组动物模型；通过16S rRNA测序进行α与β多样性及群落组成分析，并用LEfSe、相关网络与MetagenomeSeq检验差异菌属；采用血浆细胞因子与氧化抗氧化指标检测评估全身炎症和氧化还原状态；用粪便SCFA靶向分析测定己酸、丁酸、乙酸、戊酸、庚酸等浓度；最后以Spearman相关联合错误发现率（FDR，False Discovery Rate）校正整合氧化应激标记、菌群与SCFA关系。样本队列来源为20只6周龄雄性BALB/c小鼠，随机分四组各5只。

研究结果方面，体重、采食与饮水部分显示，T-2组较Cont组体重、饲料和水摄入降低，T-2+Ly组较T-2组显著改善，说明Ly缓解T-2中毒的一般健康指标受损。回肠形态部分通过组织学计量表明，T-2降低VH和VH:CD并增加CD与VW，Ly逆转该模式，提示肠黏膜吸收结构获保护。肠道菌群多样性部分中，Shannon、Chao1、Pielou-e、Dominance、Simpson指数在T-2组下降，Ly部分恢复；PCoA、NMDS与UPGMA及ANOSIM、MRPP、ADONIS均显示组间微生物结构显著分离。肠道菌群组成部分显示，门水平Firmicutes升高、Bacteroidota与Actinobacteriota下降；属水平Cont以Psychrobacter和Staphylococcus为主，Ly富集Ligilactobacillus与Bifidobacterium，T-2以Staphylococcus、Lactobacillus、Corynebacterium为主，T-2+Ly以Candidatus-Arthromitus、Staphylococcus、Clostridiaceae增高为特点。LEfSe、相关网络与t检验部分表明，Ly组有益分类单元富集，T-2组条件致病菌与炎症相关菌增加，T-2+Ly中Aerococcus、Glutamicibacter、Corynebacterium等变化显著，网络分析见Firmicutes与Bacteroidota等正相关问题。血浆促炎细胞因子部分显示，T-2升高IL-1β、IL-2、IL-4、IFN-γ、IL-17、TNF-α，Ly显著降低，IL-6无组间差异。氧化与抗氧化指标部分显示，T-2升高ROS与MDA并降低CAT、GSH、ATP、SOD1，Ly恢复抗氧化防御并降低脂质过氧化。短链脂肪酸部分显示，T-2使己酸、丁酸、异丁酸、异戊酸、乙酸、丙酸、戊酸、庚酸下降，Ly恢复其浓度。氧化应激、菌群与SCFA相关部分经FDR校正后发现，ROS与Helicobacter正相关、与己酸负相关；SOD1与丁酸、乙酸正相关且与Helicobacter负相关；Bifidobacterium与CAT、SOD1及丁酸正相关；Staphylococcus与乙酸、丙酸负相关；丁酸与MDA负相关。

讨论部分总结中，研究人员指出T-2毒素通过抑制线粒体翻译、激活ROS与氧化应激、下调Nrf2并削弱CAT、GSH、SOD等防御，造成肠绒毛萎缩、屏障受损与全身炎症。Ly改善体重与回肠VH/CD结构，部分恢复α多样性并重塑菌群，使有益菌与SCFA产生菌相关分类单元增强，条件致病菌生态位受抑。菌群发酵产物SCFA尤其丁酸可通过提升GSH-Px、CAT、SOD及维护肠屏障，打断ROS—炎症小体—细胞因子环路。T-2诱导的Disbiosis使Acetate、Propionate、Butyrate等SCFA合成减少，Ly补回SCFA供给，从而减轻肝肠损伤与全身氧化炎症。相关分析进一步支持Helicobacter等促氧化菌与ROS升高、Bifidobacterium与SCFA和抗氧化酶正向耦合的解释框架，但研究人员强调小样本相关仅为探索性假设生成。

结论部分译为：研究人员得出结论，在T-2诱导毒性背景下给予番茄红素（Ly）可经调控肠道菌群与粪便短链脂肪酸（SCFAs），帮助减轻全身氧化应激与炎症。