高尿酸血症 (HUA) 已成为全球性的公共卫生问题,与多种代谢性疾病密切相关。为了有效预防和治疗相关代谢性疾病,降低过高的尿酸 (UA) 水平至关重要。人类因进化过程中的基因突变而缺乏尿酸酶,致使HUA易感性增加。现有研究表明,共生在人类肠道中的微生物群具备嘌呤降解能力,可通过粪便排出UA,但具体机制仍有待深入探究。白藜芦醇 (RES) 已被证实具有降低血清UA和黄嘌呤氧化酶 (XOD) 活性的作用,然而其能否通过调节肠道微生态降低UA水平,尚需进一步探索。
中山大学凌文华教授团队以高脂肪饮食 (HFD) 喂养的C57BL/6J小鼠为动物模型,模拟人体代谢紊乱状态,通过生化指标检测、组织病理学检查等手段,深入研究RES对HFD喂养小鼠血清UA水平及肠道尿酸代谢的影响,并运用宏基因组学、粪便微生物群移植 (FMT) 和16S rRNA测序技术,系统探讨RES的作用机制。
研究过程与结果
将6周龄C57BL/6J雄性小鼠分为低脂饮食组 (LFD)、高脂肪饮食组 (HFD) 和白藜芦醇干预组 (HFD + RES),进行为期8周的干预实验。实验结果显示,HFD喂养使小鼠血清和尿液UA水平显著升高 (图1)。而RES补充显著降低了血清UA水平,同时改善了多项肾功能相关指标,包括血清肌酐、尿素氮和尿蛋白水平,且对肝脏XOD活性具有抑制作用。
图1. RES对HFD诱导的HUA的作用
在肾脏损伤和炎症方面,HFD导致小鼠肾小球萎缩、肾小管结构不清、纤维化和糖原沉积等严重病理变化。经RES干预后,这些损伤得到有效改善。同时,RES显著降低了粪便脂多糖、血清脂多糖结合蛋白和肾脏促炎因子的水平 (图2)。
图2. RES对肾脏损伤和炎症的作用
HFD喂养显著提高了小鼠粪便和盲肠内容物的UA水平,并降低了盲肠内容物中尿素 (肠道尿酸降解产物) 水平,而RES干预逆转了这些趋势 (图3)。重要的是,与HFD喂养小鼠相比,补充RES的小鼠盲肠内容物表现出更强的UA降解能力,且盲肠内容物中的UA水平与其降解能力呈显著负相关。这表明RES可能通过促进肠道内UA降解,降低肠道UA水平,进而改善血清UA水平。
图3. RES对肠道UA代谢的影响
宏基因组测序结果表明 (图4-5),RES显著改变了HFD喂养小鼠肠道微生物群组成。在多个分类水平上,有益菌 (如乳酸菌科等) 相对丰度增加,有害菌 (如拟杆菌属等) 相对丰度降低。功能注释显示,与HFD组相比,RES组在分子功能、生物过程和细胞组成功能方面基因丰度更高,且显著富集嘌呤代谢途径,参与UA降解途径的部分基因表达上调。
图4. RES对肠道微生物结构组成的调节作用
图5. RES对肠道微生物功能变化的影响
FMT实验表明,接受RES组粪便微生物的小鼠 (HFR-FMT组) 在血清UA、肌酐、尿素氮、尿蛋白等水平的改善以及肠道UA降解方面明显优于接受HFD组粪便微生物的小鼠 (HFD-FMT组),肾脏组织学分析和炎症因子水平的检测结果也进一步证实了这一结论 (图6-7)。
图6. FMT对HFD诱导的HUA的影响
图7. FMT对肾脏损伤和炎症的影响
16S rRNA基因测序分析显示 (见图8),HFR-FMT组在多个分类水平上的肠道菌群组成发生显著改变,如乳酸菌科等相对丰度增加,Eisenbergiella等相对丰度降低。
图8. FMT对肠道微生物的影响
研究总结
RES干预可显著改善HFD喂养引起的高尿酸血症,减轻肾脏损伤及炎性反应。其潜在机制可能是通过增加参与肠道UA降解的乳酸杆菌及双歧杆菌等益生菌的丰度,激活肠道微生物的嘌呤代谢通路,促进肠道内UA降解,从而改善HFD诱导的HUA和肾损伤。本研究为RES改善HUA提供了重要的实验依据,但仍需进一步开展体外肠道发酵和临床试验,以全面确定RES对人类肠道微生物群的影响,为临床治疗提供更坚实的理论基础。
原文出自Nutrients 期刊:https://www.mdpi.com/2072-6643/16/7/1086
期刊主页:https://www.mdpi.com/journal/nutrients
Nutrients 期刊介绍
主编:Lluis Serra-Majem, University of Las Palmas de Gran Canaria, Spain; Maria Luz Fernandez, University of Connecticut, USA
期刊主题涵盖常量营养素、微量营养素、生物活性营养素、运动营养、公共卫生和饮食相关疾病等学科领域。
2023 Impact Factor:4.8
2023 CiteScore:9.2
Time to First Decision:13.5 Days
Acceptance to Publication:2.6 Days
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