文章鉴读|中国海洋大学食品科学与工程学院张兰威教授团队：益生菌联合白藜芦醇对小鼠慢性酒精性肝损伤的改善作用及机制研究- 大数跨境

文章鉴读|中国海洋大学食品科学与工程学院张兰威教授团队：益生菌联合白藜芦醇对小鼠慢性酒精性肝损伤的改善作用及机制研究

食品工业科技编辑部

2024-10-10

导读：欢迎投稿EI期刊《食品工业科技》，www.spgykj.com

摘要

为探究益生菌联合白藜芦醇对慢性酒精性肝损伤的保护作用及可能机制。中国海洋大学食品科学与工程学院王引，张兰威利用C57BL/6J小鼠构建慢性酒精性肝损伤模型。小鼠被随机分为空白对照组（Con组)和酒精模型组(Mod组），三组益生菌分别联合白藜芦醇（Resveratrol，Res）干预组（Lactobacillus paracasei J5+Res（J5+Res）、Lactobacillus casei YRL577+Res（YRL577+Res）、Bifidobacterium animalis F1-7+Res（F1-7+Res））和阳性药物硫普罗宁组（LP组）。实验结束后，通过分析小鼠肝脏脂质含量、酒精代谢酶活性、氧化应激水平等指标，对益生菌联合白藜芦醇的作用效果进行评价。为了进一步探究联合作用机制，对肝脏中氧化应激相关基因CYP2E1、核因子 E2 相关因子 2（Nuclear factor erythroid-2-related factor 2, Nrf2）、血红素加氧酶1（Heme oxygenase-1，HO-1）的mRNA表达进行分析。结果表明，相较于Mod组，益生菌联合白藜芦醇能够显著降低小鼠肝脏中甘油三脂、总胆固醇含量、血清谷草转氨酶和谷丙转氨酶活力（P<0.05），提高肝脏乙醇脱氢酶、乙醛脱氢酶活性并抑制肝脏CYP2E1活性及其mRNA表达，显著提高肝脏还原型谷胱甘肽含量和超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性（P<0.05），并能有效激活Nrf2/HO-1通路，其中，Nrf2 mRNA表达量在J5+Res、YRL577+Res、F1-7+Res三组益生菌联合干预组中分别被上调了2.6、3.7和2.7倍，HO-1 mRNA表达量被上调了2.0、6.2和4.0倍。因此，益生菌联合白藜芦醇可能通过激活Nrf2/HO-1途径预防慢性酒精性肝损伤。

机体摄入的酒精超过90%在肝脏代谢，若长期酒精摄入产生的有害代谢产物超过肝脏的解毒能力，势必对肝脏造成严重损伤。研究表明，酒精及其代谢物乙醛被认为是酒精性肝损伤的病因，氧化应激在急性或慢性酒精性肝损伤的发病机制中也起着重要作用。因此，加速肝脏酒精代谢排出和预防氧化应激是延缓酒精性肝损伤发病的有效途径。

目前，药物干预仍是预防和治疗酒精性肝损伤的主要方法，然而，药物具有的严重副作用及不能为所有人所耐受的缺点使得探索天然成分的安全有效干预手段迫在眉睫。益生菌对人体具有良好的生理生化功能，研究表明鼠李糖乳杆菌CCFM1107（Lactobacillus rhamnosus CCFM1107）能通过提高肝脏抗氧化酶活性、抑制脂质过氧化发挥对慢性酒精性肝损伤小鼠的保护作用。白藜芦醇（Resveratrol，Res）作为存在于红酒、葡萄、花生和其他各种植物中的一种多酚类物质，可抑制大鼠肝脏脂质过氧化，提高肝脏抗氧化酶活性，通过增强抗氧化防御体系预防慢性酒精干预造成的肝损伤。然而，益生菌与白藜芦醇通过降低机体氧化应激途径预防酒精性肝损伤的研究均已有报道，但两者联合作用是否具有更好的预防效果及可能机制还需进一步探明。

因此，本研究基于具有抗氧化及降脂活性的益生菌副干酪乳杆菌J5（Lactobacillus paracasei J5、L. paracasei J5）、干酪乳杆菌YRL577（Lactobacillus casei YRL577、L. casei YRL577）、动物双歧杆菌F1-7（Bifidobacterium animalis F1-7，Bif. animals F1-7），探讨其分别联合白藜芦醇对慢性酒精性肝损伤的可能保护作用及潜在机制，以期为后续解酒护肝功能性产品的开发利用提供参考和借鉴。

结果与分析

2.1 益生菌联合干预对慢性酒精摄入导致的小鼠肝脏脂质积累的影响

研究发现，长期过量饮酒会导致机体脂质代谢紊乱，使肝脏中TG、TC含量显著增加。为了探讨益生菌与Res联合补充对慢性酒精喂养小鼠肝脏脂质积累的影响，采用组织学分析结合生化TG、TC测定来评价肝脂肪变性。由图1可知，与Con相比，Mod组小鼠肝脏脂质积聚增加，而联合干预组脂质积累情况均得到改善。由图2可知，益生菌联合干预组及LP组的肝TG、TC含量均与Con组无显著性差异（P>0.05），表明益生菌联合干预组均能够有效抑制慢性酒精喂养小鼠的脂质增加，其表现出的较强降脂活性与益生菌和Res本身具有的降脂活性密不可分，且两者相互联合的预防效果与LP组无显著性差异（P>0.05），这对开发辅助降脂功能产品具有重要意义。

图 1 小鼠肝脏油红O染色结果

Figure 1. Oil red O staining of mice liver

图 2 益生菌联合白藜芦醇对小鼠肝脏TG和TC含量的影响

Figure 2. Effects of probiotics combined with resveratrol on TG and TC contents in mice liver

注：不同小写字母表示差异显著，P<0.05；图3~图6同。

2.2 益生菌联合Res干预对慢性酒精摄入导致的小鼠肝损伤的影响

AST和ALT被用作评估肝损伤的敏感指标，酒精积累会破坏肝细胞膜的完整性和线粒体功能，促进AST和ALT的释放。由图3可知，长期慢性饮酒导致Mod组小鼠血清AST和ALT活力较Con组小鼠显著升高（P<0.05），但这种情况在所有预防干预组中均得到明显改善；F1-7+Res和LP组小鼠血清AST和ALT水平均与Con组无显著性差异（P>0.05），YRL577+Res组的AST水平及J5+Res组的ALT水平虽未处于正常水平但较Mod组分别降低了50.38%和30.20%。这表明各预防组均具有较好的预防慢性酒精性肝损伤的效果。

图 3 益生菌联合白藜芦醇对小鼠血清AST和ALT活力的影响

Figure 3. Effects of probiotics combined with resveratrol on serum AST and ALT activities in mice

2.3 益生菌干预对调节慢性酒精摄入小鼠酒精代谢酶活性的影响

ADH、ALDH和CYP2E1是肝脏参与酒精代谢的酶，但大量酒精摄入会导致CYP2E1发挥主要作用，而CYP2E1被认为是诱导肝脂肪变性和氧化应激的重要因素[20]。从图4结果可知，Mod组小鼠肝脏中ADH和ALDH活性均显著降低，而CYP2E1活性却显著升高（P<0.05），但这一情况在四个预防干预组中得到改善，其中ADH活性在各干预组中不具有显著性差异且与Con组同一水平（P>0.05），四个预防干预组（J5+Res、YRL577+Res、F1-7+Re、LP）ALDH活性分别是Mod组的2.23、2.34、1.80和1.71倍，同时，三个益生菌联合干预组中CYP2E1活性与Con组不具有显著性差异（P>0.05）且显著优于LP组（P<0.05）。以上结果表明，益生菌联合干预组能够通过调控肝脏酒精代谢酶活力发挥对肝脏的保护作用。

图 4 益生菌联合白藜芦醇对小鼠肝脏酒精代谢酶的影响

Figure 4. Effects of probiotics combined with resveratrol on liver alcohol metabolizing enzymes in mice

2.4 益生菌联合Res干预对慢性酒精摄入小鼠肝脏氧化应激和脂质过氧化水平的影响

酒精摄入会导致酶（如SOD、CAT）和非酶抗氧化剂（如GSH）过度消耗，诱发肝脏氧化应激反应, 还会诱导肝细胞脂质自由基的形成和脂质的积累，从而导致脂质过氧化。MDA被用作氧化应激的生物标志物，以评估膜脂质过氧化的程度。氧化应激和脂质过氧化均可增加酒精性肝损伤。图5（a~c）结果显示长期酒精摄入导致小鼠肝脏中SOD和CAT活性显著降低，GSH大量减少（P<0.05），但这一情况在四个预防干预组中的得到显著改善，其中，各干预组的SOD活性和GSH含量均与Con组无显著性差异（P>0.05），各干预组的CAT活性虽未恢复至正常水平但均显著高于Mod组（P<0.05）。同时为了评估脂质过氧化，测定了小鼠肝脏中的MDA含量。从图5d可知，小鼠肝脏中MDA水平在各干预组中均不具有显著性差异且与Con同一水平（P>0.05）。这些结果表明益生菌联合干预组具有较强的抗氧化活性，能够通过降低酒精导致的肝脏氧化应激和抑制脂质过氧化发挥对酒精性肝损伤的保护作用。

图 5 益生菌联合白藜芦醇对小鼠肝脏氧化应激的影响

Figure 5. Effects of probiotics combined with resveratrol on liver oxidative stress in mice

2.5 益生菌联合Res干预对小鼠肝脏氧化应激相关基因mRNA表达的影响

Nrf-2、HO-1、CYP2E1均是调控肝脏氧化应激反应的关键基因。Nrf2是一种转录因子，对于抑制氧化应激和维持细胞内稳态非常重要，其在调节抗氧化基因表达方面起着关键作用，它的激活被认为是预防和治疗与氧化损伤有关疾病的一个有吸引力的策略，包括急性和慢性肝损伤。HO-1是Nrf2调控的下游基因，一种防御蛋白，通过催化血红素降解保护细胞免受氧化应激损伤。从图6可知，长期酒精暴露显著抑制Nrf-2、HO-1基因并上调CYP2E1基因的表达（P<0.05）；益生菌联合干预组及LP组均能显著上调基因Nrf2 、HO-1 mRNA表达，使之恢复正常，同时CYP2E1 mRNA表达量（J5+Res、YRL577+Res、F1-7+Re、LP）也较Mod组分别下调45.0%、39.8%、34.8%和29.8%。以上结果表明益生菌联合干预组可能通过调控Nrf-2、HO-1和CYP2E1基因的表达来改善机体的氧化应激状态。

图 6 益生菌联合白藜芦醇对小鼠肝脏氧化应激相关基因mRNA表达的影响

Figure 6. Effect of probiotics combined with resveratrol on mRNA expression of oxidative stress related genes in mice liver

讨论与结论

本研究发现，益生菌联合白藜芦醇能够显著提高酒精喂养小鼠肝脏ADH、ALDH活性，并显著抑制CYP2E1活性及基因CYP2E1的mRNA表达（P<0.05），这对转变酒精氧化代谢途径进而减少自由基产生具有重要意义。前人研究报道，蓝莓联合益生菌对酒精性脂肪性肝病具有协同保护作用，这与两者联合后具有的强大抗氧化活性有关，但蓝莓汁成分复杂，难以明确解释其协同作用的分子机制。根据本团队前期对缓解酒精性肝损伤的活性物质筛选结果，最终选择白藜芦醇与三株潜在功能性益生菌联合作用。研究结果表明各益生菌联合干预组均能显著改善酒精导致的肝脏氧化和抗氧化失衡状态，提高肝脏的抗氧化防御体系，提高肝脏GSH含量和SOD、CAT活性，降低MDA水平，并使部分指标恢复至正常水平，因此，联合干预组表现出了强大的抗氧化能力，这对预防酒精导致的肝脏氧化应激具有重要作用。

Nrf2/HO-1通路是重要的内源性抗氧化应激通路，在维持机体抗氧化系统的生物学功能中起着不可或缺的作用。酒精摄入会导致Nrf2/HO-1通路受到抑制，这种抑制作用在所有益生菌联合干预组中均得到显著改善，因此，推测其可能通过调控Nrf2/HO-1通路预防酒精性肝损伤。然而，本研究仅初步检测了Nrf2和HO-1的mRNA表达水平，接下来还需使用该信号通路的抑制剂或激活剂进行深入研究以验证推测。

本研究利用C57BL/6J小鼠构建慢性酒精性肝损伤模型探究益生菌联合白藜芦醇对慢性酒精性肝损伤的保护作用及可能机制，实验结果提示，益生菌联合白藜芦醇能够显著降低小鼠肝脏TG、TC含量和血清AST、ALT活性（P<0.05），提高肝脏酒精代谢酶ADH、ALDH活性并抑制肝脏CYP2E1活性及其mRNA表达，并增强肝脏抗氧化防御体系，使肝脏GSH含量和SOD、CAT活性显著提高（P<0.05），并能有效激活Nrf2/HO-1通路，推测益生菌联合白藜芦醇通过Nrf2/HO-1途径发挥对酒精性肝损伤的保护作用。综上所述，益生菌联合白藜芦醇对慢性酒精性肝损伤具有很好的预防作用，这为解酒护肝功能性产品的开发利用提供参考，未来具有广泛的应用前景。

引用本文：王引，张兰威. 益生菌联合白藜芦醇对小鼠慢性酒精性肝损伤的改善作用及机制研究[J]. 食品工业科技，2022，43（5）：374−380. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2021070170.

Citation:WANG Yin, ZHANG Lanwei. Ameliorative Effect and Mechanism of Probiotics Combined with Resveratrol on Chronic Alcoholic Liver Injury in Mice[J]. Science and Technology of Food Industry, 2022, 43(5): 374−380. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2021070170.

基金项目：山东省泰山产业领军人才项目（LJNY202101）；国家重点研发项目（2018YFC0311201）。

通信作者简介

张兰威，中国海洋大学食品科学与工程学院二级教授、博导、中国海洋大学特聘教授。黑龙江省科技经济顾问委员会专家、中国畜产品加工研究会乳品加工分会理事长/主任、《食品科学》、《食品工业科技》、《乳业科学与技术》等期刊编委，曾任黑龙江省食品学会副理事长。主要从事营养健康食品、益生乳酸菌及其活性产物、乳品加工和传统发酵食品研究。发表SCI论文120余篇，主编全国规划教材《乳与乳制品工艺学》、《发酵食品工艺学》、《食品发酵原理与技术》、《畜产品加工学》等。

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