原名：
Schisandra chinensis
polysaccharide prevents alcohol-associated liver disease in mice by modulating
the gut microbiota-tryptophan metabolism-AHR pathway axis
译名：
五味子多糖通过调节肠道菌群色氨酸代谢AHR通路轴预防小鼠酒精相关性肝病
期刊：
International Journal of Biological
Macromolecules
IF：
7.7
发表时间：
2024.10
通讯作者：
相宏宇，Jun-Yan Xiang
通讯作者单位：
吉林大学，利兹大学
纯化SCP的特征表明，它主要含有89.55±1.04%的碳水化合物和9.50±0.61%的蛋白质（表S1）。傅里叶变换红外光谱分析表明，SCP具有多糖的典型特征（图1A）。SCP中主要单糖的HPLC分析表明，葡萄糖、半乳糖醛酸、半乳糖和阿拉伯糖的摩尔百分比分别为77.80%、8.98%、4.10%和7.74%（图1B）。扫描电子显微镜显示，SCP表现出长层状结构和粗糙表面（图1C）。2D和3D原子力显微镜图像显示，SCP具有相对均匀和对称的分支侧链结构（图1D）。凝胶渗透色谱表明，SCP的平均分子量为1.18×10
5
Da（图1E）。
图1 SCP的特征
。
（A）SCP的傅里叶变换红外光谱。（B）通过高效液相色谱法检测SCP的单糖组成；标准品1-11是：1.古洛糖醛酸；2.甘露糖醛酸；3.甘露糖；4.核糖；5.鼠李糖；6.半乳糖醛酸；7.葡萄糖；8.半乳糖胺；9.半乳糖；10.木糖；11.阿拉伯糖。（C）SCP微观形态的扫描电镜观察（500×，2000×）。（D）使用原子力显微镜观察SCP分子形态。（E）通过凝胶渗透色谱法测定SCP的分子量分布。
2. SCP减轻了酒精诱导的小鼠肝损伤、炎症和脂质积聚
我们使用慢性喂养加急性乙醇灌胃引起的ALD模型，探索了低、中、高剂量SCP对小鼠ALD的预防治疗作用（图2A）。我们之前的研究表明，五味子提取物在缓解酒精性肝病方面既安全又有效。在整个喂养期间，SCP对体重没有显著影响，表明其安全无毒（图2B）。与对照组相比，饮酒导致血清天冬氨酸转氨酶（AST）和丙氨酸转氨酶（ALT）水平、肝脏指数和丙二醛（MDA）含量显著升高，肝脏SOD活性显著降低，表明肝损伤。与AH组相比，施用三个剂量的SCP显著改善了肝脏指数、血清AST和ALT、肝脏SOD活性和MDA含量，其中高剂量SCP显示出最明显的预防作用（图2C-F）。
图2 SCP减轻了酒精诱导的小鼠肝损伤、炎症和脂质积聚
。
（A）动物实验设计。（B）体重；n=6–8.（C）肝脏指数；n=6–8。（D）血清AST和ALT水平；n=6–8.（E）肝脏SOD活性；n=6–8。（F）肝脏MDA水平；n=6–8。（G）肝脏Tlr4、Tnf-a和Nf-κb的mRNA表达；n=6–8。（H）肝脏p-NF-κB p65、NF-κBp65的蛋白质印迹分析的代表性图像。（I）Srebp-1c、Acc1和Fasn的肝脏mRNA表达；n=6–8。（J）肝脏TG含量；n=6–8。（K）肝脏H&E染色的代表性图像（400×）。结果显示为平均值±标准差，不同字母表示组间存在显著差异（p<0.05）。
饮酒诱导的肝脏炎症和SCP显著降低了酒精升高的肝脏炎症因子，包括toll样受体4（Tlr4）、肿瘤坏死因子α（Tnf-a）和核因子κB（Nf-κB）mRNA表达水平（图2G）。免疫印迹分析表明，高剂量SCP抑制了肝脏中NF-κB p65的磷酸化（图2H）。此外，酒精干扰了肝脏脂质代谢，与AH组相比，SCP（尤其是高剂量）显著降低了肝脏甾醇调节元件结合蛋白1C（Srebp-1C）、乙酰辅酶A羧化酶1（Acc1）和脂肪酸合酶（Fasn）的过表达（图2I）。组织病理学分析显示，AH组肝脏脂肪空泡化和炎性细胞浸润增加。然而，SCP显著改善了这种病理（图2K）并降低了肝脏TG含量（图2J）。这些结果表明，预防性补充SCP可有效预防酒精诱导的小鼠肝损伤、氧化应激、炎症和脂质积聚。
3. SCP减轻了酒精引起的肠道损伤，并激活了结肠AHR通路
酒精暴露会损害肠道屏障的多层防御机制，与之前的研究一致，与CON组相比，AH组表现出回肠绒毛缩短和黏液层萎缩（图3A），紧密连接蛋白ZO1和OCCLUDIN的mRNA和蛋白质水平显著降低（图S1A、B），血清LPS水平升高，促炎细胞因子Tlr4、Tnf-α和Nf-κb的mRNA水平升高（图3B、C）。三种剂量的SCP恢复了肠绒毛长度和黏液层厚度（Fig.3A）。与AH组相比，高剂量SCP最显著地增加了回肠紧密连接蛋白的表达，包括Zo1和Occludin（图S1A，B），并降低了Tlr4、Tnf-a、Nf-κB和血清LPS水平（图3B，C）。这些结果表明，SCP可能有效缓解酒精引起的肠屏障损伤、肠道炎症和内毒素血症。
图3 SCP减轻了酒精引起的肠道损伤，并激活了结肠AHR通路
。
（A）回肠H&E染色的代表性图像（400×）。（B）血清LPS水平；n=6–8。（C）回肠Tlr4、Tnf-a和Nf-κb的mRNA表达；n=6–8。（D）AHR通路。（E）Ahr、Cyp1a1和Ahrr的结肠mRNA表达；n=6–8。（F）Zo1和Occludin的结肠mRNA表达；n=6–8。（G）结肠AHR免疫荧光染色和相对定量分析的代表性图像；n=3–4。（H）结肠ZO1、OCCLUDIN免疫组织化学染色和相对定量分析的代表性图像；n=3–4。结果显示为平均值±标准差，不同字母表示组间存在显著差异（p<0.05）。
我们检测了SCP对肠道AHR通路活性的影响，以探讨SCP对肠道损伤的保护机制。AHR在肠上皮细胞中的主要效应物包括细胞色素P450家族1亚家族A多肽1（CYP1A1）、白细胞介素22（IL22）、紧密连接蛋白（ZO1、OCCLUDIN）和AHR抑制剂（AHRR）（图3D）。与CON组相比，酒精特异性地显著降低了结肠Ahr、Cyp1a1、Ahrr、Zo1和Occludin mRNA水平（图3E、F），而在所有组中，酒精对肝脏和回肠Ahr和Ahrr没有显著影响（图S1C、D）。这表明酒精可能通过抑制结肠AHR通路活性导致肠道损伤。与AH组相比，SCPH组上述基因的表达水平显著升高。此外，免疫荧光和免疫组织化学染色表明，高剂量SCP显著恢复了酒精耗竭的结肠AHR、ZO1和OCCLUDIN蛋白表达（图3G，H）。这些结果表明，SCP通过恢复结肠AHR通路活性来缓解酒精诱导的肠道炎症和屏障损伤。
肠道微生物已被确定为特定的AHR配体产生者，提供了相对均匀的AHR刺激源。为了阐明SCP预防ALD的机制，我们使用16S
rRNA测序研究了高剂量SCP对小鼠肠道微生物群的影响。主坐标分析表明，AH组小鼠的肠道微生物群组成与健康小鼠的肠道菌群组成存在显著差异，而SCP给药使肠道微生物群的组成恢复到与CON组相似的状态（图4A）。此外，SCP恢复了酒精降低的Shannon和Simpson指数，尽管两组之间没有观察到显著差异（图4B，C），表明其在恢复酒精降低的肠道菌群多样性和同质性方面的有效性。LDA显示，AH组的属水平特征细菌是肠球菌、
Dubosiella
、
mle1-7
、乳球菌、
Opitutus
和
Enterorhabdus
，而SCPH组的特征菌是乳杆菌、
UGC-010
和
Roseburia
（图4d）。其中，乳杆菌、肠球菌和
Dubosiella
是十大主要肠道细菌（图4E）。SCP显著降低了酒精含量，增加了肠球菌和
Dubosiella
的丰度，增加了乳杆菌的丰度（图4F）。此外，SCPH在乳杆菌属的物种水平上特别增加了
Lactobacillus pontis
和罗伊氏乳杆菌的相对丰度（图4G）。总体而言，SCP保护了被酒精破坏的肠道微生物群稳态，并特别富集了罗伊氏乳杆菌。
图4SCP调节肠道微生物和富集的乳杆菌
。
（A）回肠微生物群的主坐标分析。（B-C）Shannon（A）和Simpson（B）指数；n=3–4。（D）线性判别分析（LDA），LDA得分>3；n=3–4。（E）属水平前10种微生物的组成；n=3–4。（F）乳杆菌、肠球菌和
Dubosiella
的相对丰度；n=3–4。（G）乳杆菌物种相对丰度的热图；n=3–4。结果以平均值SD表示，不同字母表示组间存在显著差异（p<0.05）。
