《Foods》：Plant-Based Functional Formulae Mitigate Western Diet-Induced MASLD by Modulating Hepatic Oxidative Stress, Inflammation as Well as Nrf-2/HO-1 and NF-κB Gene Expression
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摘要
车前子壳（psyllium）长期以来被用于改善饱腹感并控制体重。韭葱（leek）和莳萝（dill）叶片富含已证实具有抗炎和抗氧化特性的生物活性物质。本研究旨在评估两种配方（莳萝与车前子壳组合、韭葱与车前子壳组合）在代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）
摘要
车前子壳（psyllium）长期以来被用于改善饱腹感并控制体重。韭葱（leek）和莳萝（dill）叶片富含已证实具有抗炎和抗氧化特性的生物活性物质。本研究旨在评估两种配方（莳萝与车前子壳组合、韭葱与车前子壳组合）在代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）大鼠模型中对氧化应激和炎症标志物的肝脏保护作用。本研究共使用24只大鼠。研究人员通过给予大鼠高脂高蔗糖（HF/HS）饮食（即西方饮食）建立MASLD模型。两种配方均显示出较低的血清丙氨酸转氨酶（ALT）和天冬氨酸转氨酶（AST）水平，并表现出对肥胖的预防作用，表现为瘦素（leptin）水平降低（变化率分别为60.57%和67.14%）及体重增加减少（变化率分别为25.57%和29.04%）。在喂食HF/HS饮食期间，两种配方均导致血糖、胰岛素、胆固醇、甘油三酯、氧化标志物及炎症标志物水平降低。接受两种配方处理的大鼠的组织学评估显示，肝细胞空泡化和小叶炎症减少。两种配方降低了核因子-κB（NF-κB）的mRNA表达，同时增加了核因子E2相关因子2（Nrf2）和血红素加氧酶1（HO-1）的mRNA表达。结果表明，所制备的两种配方在所评估的大鼠模型中具有缓解和预防MASLD的潜在功效。
论文解读：植物基功能性配方对西方饮食诱导的MASLD的缓解作用及其分子机制
一、研究背景与问题
代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）已成为全球范围内最常见的慢性肝病之一，影响约25%的成年人口，其疾病谱涵盖从单纯性脂肪变性到脂肪性肝炎、纤维化、肝硬化乃至肝细胞癌的连续病程。MASLD的流行与全球肥胖和2型糖尿病发病率的持续攀升密切相关，构成了重大的临床和经济负担。西方饮食（WD）模式以高精制糖、高饱和脂肪、低果蔬和全谷物摄入为特征，其日益普及被认为是MASLD发病率上升的关键驱动因素。高脂饮食可导致肝细胞内甘油二酯和游离脂肪酸蓄积，直接影响胰岛素信号传导，进而促进脂肪肝的发生。此外，西方饮食中的过量脂肪可诱发肝脏氧化应激，线粒体电子传递链在产生ATP过程中产生的活性氧（ROS）若与氧结合，可形成过氧化氢和超氧阴离子自由基等有害物质，造成细胞损伤。同时，脂肪可直接激活核因子-κB（NF-κB），上调促炎细胞因子的表达。核因子E2相关因子2（Nrf-2）作为机体抗炎和抗氧化防御系统的关键调控因子，其与NF-κB之间的平衡变化对MASLD的进展具有重要影响。
在此背景下，天然植物来源的生物活性化合物因其多靶点、多通路的作用特点及较低的副作用，在MASLD防治研究中受到广泛关注。车前子壳（psyllium）作为一种主要来源于卵叶车前（Plantago ovata）种子的可溶性膳食纤维，具有不发酵、不消化且遇水形成粘稠凝胶的特性，可延缓小肠内营养物质的分解与吸收，降低血胆固醇并显著改善血糖控制。莳萝（dill）作为一种广泛分布于欧洲、西亚和地中海地区的芳香植物，富含黄酮类及其他酚类化合物，具有抗炎、抗糖尿病、抗氧化、抗高胆固醇血症及抗癌等多种药理活性。韭葱（leek）作为传统亚洲医学中用于治疗多种疾病的常见食材，含有硫化合物、纤维、甾体化合物和黄酮类等生物活性成分，已被证实具有促进血液循环、降低胆固醇、抗炎、抗氧化及调节血糖血脂等功效。然而，将莳萝或韭葱与车前子壳组合用于预防西方饮食诱导的MASLD的研究此前尚未见报道。
二、研究设计与主要技术方法
研究人员采用24只六周龄雄性Wistar白化大鼠，随机分为四组（每组6只）：正常对照组（CN）喂食均衡饮食；西方饮食组（WD）喂食高脂高蔗糖（HF/HS）饮食；莳萝-车前子壳组（D-P）在喂食HF/HS饮食的同时，每日灌胃给予由2 g冻干莳萝叶和0.5 g车前子壳纤维组成的配方一；韭葱-车前子壳组（L-P）在喂食HF/HS饮食的同时，每日灌胃给予由2 g冻干韭葱叶和0.5 g车前子壳纤维组成的配方二，实验周期均为8周。研究采用的主要技术方法包括：扫描电子显微镜（SEM）表征车前子壳纤维形态结构并测定其溶胀比；气相色谱-火焰离子化检测器（GC-FID）分析莳萝和韭葱的脂肪酸组成；高效液相色谱（HPLC）测定维生素和酚类化合物谱；分光光度法测定总酚含量（TPC）、总黄酮含量（TFC）及DPPH、ABTS、FRAP抗氧化活性；生化分析法测定血清肝功能指标、血糖、血脂及肝脏氧化应激标志物；酶联免疫吸附试验（ELISA）检测血清胰岛素、瘦素及肝脏炎症因子水平；实时荧光定量聚合酶链反应（qRT-PCR）检测肝脏Nrf-2、HO-1和NF-κB的mRNA表达水平；苏木精-伊红（H&E）染色进行肝脏组织病理学检查。
三、主要研究结果
3.1 车前子壳纤维的形态与溶胀特性
扫描电子显微镜观察显示，车前子壳纤维呈致密、纵向排列的准规则结构。在去离子水中其溶胀比为5.3 ± 0.03，表明其具有强大的吸水能力。车前子壳纤维吸水膨胀引起胃扩张，促进饱腹激素分泌和饱腹感产生，这与其用于体重控制的作用机制相符。
3.2 莳萝和韭葱的植物化学成分谱
GC-FID分析在莳萝和韭葱中均鉴定出17种脂肪酸，其中棕榈酸、硬脂酸、亚油酸和亚麻酸为主要脂肪酸，在莳萝和韭葱中分别占总脂肪酸的85.73%和90.22%。两种植物中亚麻酸（omega-3）和亚油酸（omega-6）占脂肪酸的较大比例，且亚麻酸相对亚油酸的比例较高，这在营养学上具有优势，因为较高的omega-6/omega-3比例会促进肝脏炎症和脂肪积累，而增加omega-3摄入或降低该比例有助于预防脂肪性肝炎和纤维化。
维生素分析显示，莳萝的维生素A含量（25.9 μg/g）高于韭葱（13.73 μg/g），而韭葱含有维生素E（5.43 μg/g），莳萝中未检出。水溶性B族维生素（硫胺素、核黄素、烟酸、吡哆醇和叶酸）在莳萝中的含量均显著高于韭葱。
酚类化合物分析在两种植物中共检出18种酚类化合物。莳萝中含量最丰富的酚类化合物为绿原酸（7370.94 μg/g）、儿茶素（1528.47 μg/g）和没食子酸（878.39 μg/g）；韭葱叶中的主要酚类成分为芦丁（927.46 μg/g）、迷迭香酸（811.30 μg/g）和槲皮素（575.53 μg/g）。
抗氧化活性测定显示，莳萝的总酚含量、总黄酮含量以及DPPH、ABTS和FRAP值均显著高于韭葱，表明莳萝具有更强的抗氧化活性。两种植物的抗氧化活性主要归因于其富含的黄酮类和酚类化合物等生物活性成分。
3.3 动物实验结果
3.3.1 对生长性能的影响
WD组大鼠的总食物摄入量、脂肪重量和肝脏重量均显著高于正常大鼠，体重增加也显著更多。而给予莳萝-车前子壳或韭葱-车前子壳配方的WD饮食大鼠，其体重增加、总食物摄入量、脂肪重量和肝脏重量较WD组显著降低。这一效应可能与车前子壳纤维通过增加食糜粘度、激活回肠制动机制和释放食欲调节激素来增强饱腹感、减少能量摄入有关，同时也与莳萝和韭葱中酚类化合物的作用相关。
3.3.2 对血糖、胰岛素、瘦素及肝功能和肝脏脂肪的影响
WD组大鼠的空腹血糖（FBG）、胰岛素、瘦素、AST、ALT、ALP及肝脏脂肪水平均显著高于正常组。给予两种配方后，这些指标均显著降低。车前子壳纤维通过改善胰岛素敏感性或改变胰岛素分泌来发挥降血糖作用；莳萝叶通过降低氧化应激和晚期糖基化终产物来降低血清胰岛素水平、改善胰岛素抵抗；韭葱中的烯丙基丙基二硫化合物可能通过与胰岛素竞争代谢而增加游离胰岛素。两种配方降低肝脏脂肪的效应可归因于其生物活性化合物（尤其是酚类化合物）通过影响固醇调节元件结合蛋白-1c和乙酰辅酶A羧化酶来抑制脂肪生成并促进脂肪酸β-氧化。
3.3.3 对血脂谱的影响
WD组大鼠的总胆固醇（Ch）、甘油三酯（TG）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-Ch）、非高密度脂蛋白胆固醇（non-HDL-Ch）、极低密度脂蛋白（VLDL）及Ch/HDL比值均显著高于正常组，而高密度脂蛋白胆固醇（HDL-Ch）水平显著降低。给予两种配方后，HDL-Ch水平显著升高，LDL-Ch、non-HDL-Ch、VLDL及Ch/HDL比值显著降低。车前子壳纤维通过结合胆汁酸并增加粪便排泄、促进肠道发酵产生短链脂肪酸来改变胆固醇代谢；莳萝中的d-柠檬烯和多酚等抗氧化剂通过抑制乙酰辅酶A羧化酶和HMG-COA还原酶活性来抑制脂肪酸和胆固醇合成，并通过增加LDL受体促进胆固醇清除；韭葱中的多酚和含硫化合物（如S-甲基半胱氨酸亚砜）可能与其降胆固醇和降血脂作用有关。
3.3.4 对氧化应激的影响
WD组大鼠的肝脏丙二醛（MDA）和活性氧（ROS）水平显著高于正常组，而血清总抗氧化能力（TAC）、肝脏超氧化物歧化酶（SOD）活性和还原型谷胱甘肽（GSH）水平显著低于正常组。给予两种配方后，MDA和ROS水平显著降低，而TAC、SOD和GSH水平显著升高。莳萝和韭葱的体内抗氧化效应与其酚类、黄酮类和生物碱含量相关，这些成分可增强细胞抗氧化防御并抑制脂质过氧化和ROS产生。
3.3.5 对炎症标志物的影响
WD组大鼠肝脏中Toll样受体4（TLR4）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-1β）和白细胞介素-6（IL-6）水平均显著升高。给予两种配方后，这些炎症标志物水平均显著降低。莳萝和韭葱中的原花青素和酚类黄酮成分可能通过降低氧化应激和阻断NF-κB等炎症通路来发挥抗炎作用；没食子酸通过激活NF-κB信号通路表现出显著的抗炎特性；儿茶素可调节TLR4和NF-κB信号通路。
3.3.6 Nrf2/HO-1通路的调控机制
qRT-PCR结果显示，WD组肝脏Nrf2和HO-1的mRNA表达水平较正常组显著降低，而NF-κB表达升高。给予莳萝-车前子壳或韭葱-车前子壳配方后，NF-κB基因表达显著降低，Nrf2和HO-1表达显著升高。Nrf2/HO-1通路是减轻氧化应激的重要途径，其激活可通过抑制RIP3表达和减少肝细胞ROS产生来显著降低炎症和脂肪积累。Nrf2作为肝脏脂肪变性相关基因的负调控因子，参与脂肪酸代谢、减少肝脏脂肪储存并抑制关键脂质合成酶。HO-1酶活性增加可通过显著减少肝脏脂肪积累并阻止向脂肪性肝炎、肝纤维化进展而发挥有益作用。此外，Nrf2可增加肝脏胰岛素信号传导、减少糖异生，并通过调控CD36表达和上调PPARα等β-氧化相关酶来促进脂肪酸摄取和氧化。Nrf2还能直接抑制NF-κB，被视为主要的抗炎因子。
3.3.7 组织病理学结果
对照组肝脏显示正常肝组织结构，肝细胞以索状排列从中央静脉放射分布。WD组肝脏切片显示正常肝结构丧失、肝细胞变性，并伴有明显的小泡性和大泡性脂肪变性及炎症细胞浸润。莳萝-车前子壳组肝脏切片显示肝结构和微泡性脂肪变性有中度改善。韭葱-车前子壳组肝脏切片显示改善更为明显，肝结构基本恢复正常，仅见轻度微泡性脂肪变性。
四、结论
在喂食HF/HS饮食的大鼠中，莳萝-车前子壳和韭葱-车前子壳配方对MASLD及相关疾病提供了显著的保护作用。补充两种配方可降低体重、空腹血糖、胰岛素水平、瘦素水平、胆固醇、甘油三酯、LDL-Ch、氧化标志物、炎症细胞因子和肝功能指标，这可归因于各配方中生物活性化合物的作用。其活性与Nrf2和HO-1 mRNA表达的上调相关，从而改善抗氧化防御并减轻炎症。本研究存在一定局限性，包括缺乏仅限于车前子壳、莳萝或韭葱单独使用的对照组，以及缺乏阳性对照组。未来需要分别针对各配方成分开展进一步研究及体外研究，并结合肝细胞模型、蛋白质水平分析和通路特异性功能测定来进一步验证当前基因表达发现所提示的机制。此外，还需开展测量对肠道菌群影响、安全性及人体疗效的进一步研究。
