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编辑：陈敏/ 主编：张大川、蒋羽鸽/ 学术顾问：寇兴然
【肠道菌群与健康】版主：吴影
东北农业大学姜毓君教授团队：植物乳杆菌J26通过改善肠道中短链脂肪酸含量作为潜在的信号分子激活Nrf2信号通路缓解酒精诱导的氧化性肝损伤
Food Science and Human Wellness IF=7
●酒精性肝病（ALD）是指由于长期过量饮酒造成的肝脏损伤。酒精被认为是全球肝病死亡的主要原因，导致肝脂肪变性、肝炎、肝硬化，甚至肝细胞癌（HCC）全球有超过20亿人定期饮酒，每年约有300万人因过量饮酒而死亡，占全球所有死亡人数的6%。因此，酒精对人类生活和健康有着显著的影响。
酒精滥用是导致肝脏疾病的主要原因之一,其中氧化应激在酒精性肝损伤的发病机制中起着关键作用。研究发现,某些益生菌可以通过调节机体的抗氧化系统来保护肝脏。东北农业大学食品学院姜毓君教授团队于2024年5月20日在《Food Science and Human Wellness》期刊发表了题为“Lactobacillus plantarum J26 alleviates alcohol-induced oxidative liver injury by regulating the Nrf2 signaling pathway”的研究成果。旨在探究植物乳杆菌J26株对酒精性肝损伤的保肝作用及其背后的分子机制。该研究团队首先建立了小鼠酒精性肝损伤模型,并给予J26干预。结果显示,J26补充能显著改善小鼠的肝功能指标,减轻肝脏组织的氧化损伤和炎症反应。进一步机制研究发现,J26通过激活Nrf2信号通路,增强机体抗氧化防御系统,从而发挥保肝作用。阐明了植物乳杆菌J26株在缓解酒精性肝损伤中的作用及其分子机制,为开发新的肝脏保护策略提供了新思路。
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成果介绍
1. L. plantarum J26 对小鼠血清中脂质含量的影响
L. plantarum J26对血清脂质含量的影响。(A) 血清甘油三酯水平; (B) 血清胆固醇水平。*P < 0.05, **P < 0.01 与酒精组比较
虽然酒精的热量不能转化为脂肪，但它会干扰身体的脂质代谢，增加血清中的脂质含量。从图中我们可以看出不同剂量的植物乳杆菌J26能在不同程度上降低血清脂质含量。
2. L. plantarum J26 对肝脏超微结构的影响
L. plantarum J26 对肝脏超微结构的影响。红色圆圈中的区域显示线粒体；黄色圆圈中的区域显示自噬体；蓝色圆圈中的区域显示脂肪滴
通过透射电子显微镜观察小鼠肝脏的超微结构。如上图所示，NC组的细胞核结构完整且无损，形状丰满且规律，核膜清晰光滑，细胞器结构完好，线粒体的双膜结构也很清晰。在酒精组中，肝细胞核的结构不规则，核膜不均匀且不光滑。在肝细胞中，脂肪小滴增多，正常线粒体减少，线粒体嵴结构破裂形成的自噬体增多。在LLP组中，细胞核萎缩，线粒体的嵴结构模糊，细胞质中也出现了一些脂肪小滴，并且有自噬体。在MLP组中，部分线粒体核结构不规则，线粒体肿胀，膜破裂，电子密度低，线粒体中仍然有少量自噬体。在HLP组中，细胞形态和结构完整，细胞核结构正常，正常线粒体数量丰富，少量线粒体膜结构不清晰并有破裂。这表明L. plantarum J26可以稳定肝脏的超微结构变化。
3. L. plantarum J26 对肝脏氧化应激损伤的影响
L. plantarum J26 对肝脏氧化应激损伤的影响
当酒精在肝脏代谢时，会产生大量的活性氧种（ROS），这很容易导致肝脏氧化应激。上图为测得的氧化应激水平，与对照组（NC）相比，酒精组小鼠肝脏中的超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）和催化酶（CAT）的活性显著降低（P < 0.01）。虽然不同剂量的L. plantarum J26组之间SOD活性没有显著差异，但与酒精组相比，MLP组和HLP组的SOD活性分别显著增加了17.01%（P < 0.05）和20.21%（P < 0.01）。在CAT活性方面，与酒精组相比，LLP组没有显著差异，而MLP组和HLP组的活性显著增加了11.79%（P < 0.05）和13.77%（P < 0.05）。与酒精组相比，各剂量的L. plantarum J26组中的GSH-Px活性分别增加了5.75%（P < 0.05）、7.98%（P < 0.01）和8.19%（P < 0.001）这些研究结果都表明L. plantarum J26能够以剂量依赖的方式预防酒精引起的肝脏抗氧化酶活性降低。同时CYP2E1是一个在酒精代谢过程中主要产生活性氧（ROS）的关键酶。丙二醛（MDA）和谷胱甘肽（GSH）的水平也可以反映体内的氧化压力水平。研究结果也表明高剂量的L. plantarum J26可以更有效地增强小鼠肝脏的抗氧化水平，减轻氧化压力造成的损伤。
4. Nrf2信号通路相关蛋白的表达
L. plantarum J26 对 Nrf2 信号通路相关蛋白表达的影响
Nrf2是一个重要的内源性抗氧化因子，正常情况下它在细胞质中与Keap1结合。当Nrf2从Keap1中分离出来转移到细胞核时，这表明Nrf2被激活，而它的激活能够保护和治疗与氧化损伤有关的疾病，比如酒精诱导的肝损伤。为了探讨L. plantarum J26如何减轻体内的氧化压力，检测了Nrf2蛋白及其下游蛋白（NQO1和HO-1）在细胞核中的表达水平。上图结果表明高剂量的L. plantarum J26的激活效果更明显。综合结果显示，L. plantarum J26能够通过激活Nrf2信号通路缓解酒精诱导的氧化压力和肝损伤。
5. 肠道内容物中的短链脂肪酸含量
L. plantarum J26对肠道内容物中短链脂肪酸(SCFA)水平的影响
肠道微生物群的变化会导致代谢产物的变化，而短链脂肪酸（SCFA）仅由肠道微生物群产生。在这项研究中，通过气相色谱-质谱联用（GC-MS）确定了肠道微生物代谢物中的SCFA。如图中所示，酒精组小鼠肠道中的醋酸、丙酸和丁酸的含量与对照组（NC组）相比显著降低（P < 0.01，P < 0.01和P < 0.05）。预先摄入L. plantarum J26可以在一定程度上增加SCFA的含量。与酒精组相比，LLP和MLP组的醋酸和丙酸含量有所增加，但没有显著差异。HLP组的醋酸和丙酸含量显著增加（P< 0.01），HLP组丙酸的效果优于NC组，只有MLP组的丁酸含量增加具有统计学意义（P< 0.05）。
结论
这篇文章阐明了植物乳杆菌J26株在酒精诱导的氧化性肝损伤模型中表现出显著的保肝作用，有效改善了肝功能指标，并减轻了肝脏的氧化损伤和炎症反应。揭示了J26株通过激活Nrf2信号通路发挥其抗氧化作用的机制：Nrf2信号通路的激活增强了细胞的抗氧化能力，从而保护肝细胞免受酒精诱导的氧化损伤。J26株的保肝作用为益生菌在酒精性肝病治疗中的应用提供了新的依据，显示出其作为新型肝脏保护策略的潜力。该研究为未来开发益生菌作为抗氧化、保肝剂提供了科学基础，并提示这种益生菌可能在临床上作为补充疗法使用的可行性。
● 创新性/应用前景
创新点：
1.首次发现植物乳杆菌J26株具有保护肝脏、缓解酒精性肝损伤的作用。此前鲜有相关研究报道。
2.阐明了J26株通过调节Nrf2信号通路,增强机体抗氧化防御系统,从而发挥保肝作用的分子机制。这为理解益生菌保护肝脏的具体作用机制提供了新的依据。
3.为开发新的肝脏保护策略提供了新思路,这有别于传统的药物治疗方法。
应用前景：
1.该研究成果为临床酒精性肝病的预防和治疗提供了新的治疗靶点。J26株或其他类似的益生菌制剂有望成为一种新型的肝脏保护疗法。
2.进一步开发和优化J26株相关的益生菌制剂,可能成为一种安全有效的肝脏保护补充剂,用于预防和缓解酒精性肝损伤。
3.该研究模式和方法为探索其他益生菌在肝脏疾病中的应用提供了参考,对肠-肝轴调控机制的研究具有借鉴意义。
参考文献
DOI: 10.26599/FSHW.2022.9250172
专家/团队介绍
通讯作者：张宇，东北农业大学食品学院，讲师。主要从事营养健康食品功能成分研究。承担或主要参与国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目等国家级及省部级课题10余项；获得获中国乳制品工业协会科学技术进步奖一等奖1项，指导学生获得全国互联网+创新创业大赛银奖；授权中国专利5项，以第一作者或通讯作者发表学术论文11篇（其中ESI高被引1篇，单篇影响因子>101篇）；任黑龙江省食品科学技术学会青年委员会委员，中文核心期刊《食品研究与开发》青年编委；作为东北农业大学高层次引进人才，获得东农学者计划“学术骨干”称号。
姜毓君，二级教授、博士生导师，东北农业大学副校长、乳品科学教育部重点实验室主任。入选长江学者特聘教授、国家“万人计划”领军人才。荣获全国食品安全工作先进个人、中国食品科技学会科技创新奖——突出贡献奖。担任国务院食品安全委员会专家委员会委员、中国营养保健食品协会副会长。
主要从事乳制品、婴幼儿配方食品和特医食品等特殊食品和功能食品研究，先后承担国家和省部级课题20余项。获得省科技进步二等奖2项，中国和美国专利22件，主编或共同出版专著教材8部。以第一作者或通讯作者发表学术论文200余篇，其中多篇论文被选为封面文章。牵头和参与多项国家食品质量安全法规、标准和技术规范的制定。
【食品加】汇聚了10W+行业精英，建立了50多个食品领域教师专家群、科研群（食品营养与健康科研群、食品安全与检测科研群、食品加工与贮藏科研群、食品风味与感官科研群、食品胶体与递送科研群、食品生物技术科研群、人工智能与食品科学科研群，还有更多细分领域交流群陆续建立中ing）、海外食品人才群、企业研发群、求职就业群。欢迎小伙们加入，一起交流、共同成长！
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