木犀草素通过调节肠道菌群和血浆代谢缓解小鼠溃疡性结肠炎

Luteolin Alleviates Ulcerative Colitis in Mice by Modulating Gut Microbiota and Plasma Metabolism

作者信息Shuai Yang, Hongwei Duan, Zhenxing Yan, Chen Xue, Tian Niu, Wenjing Cheng, Yong Zhang, Xingxu Zhao, Junjie Hu, Lihong Zhang
PMID39861331
期刊Nutrients
发布时间2025-01-07
DOI10.3390/nu17020203

实验完整度

包含体内动物模型、组织病理学、分子表达、肠道菌群测序和血浆代谢组学等多个独立证据层级,并有功能验证和机制验证。

主要模型

DSS诱导的溃疡性结肠炎小鼠模型(BALB/c小鼠)

重点核对

Lut给药剂量25 mg/kg,CMC-Na溶解,灌胃给药 DSS诱导浓度为3%(w/v),从第8天至第14天 随机分组:对照组、DSS组、Lut组,每组8只雄性BALB/c小鼠 疾病活动指数(DAI)评分、结肠长度、脾脏指数、组织病理学评分

摘要

背景/目的:溃疡性结肠炎(UC)是一种慢性且易复发的炎症性肠病。肠道菌群和血浆代谢物在UC的发生和发展中起关键作用。因此,靶向肠道菌群或血浆代谢物的治疗策略为UC的治疗提供了有希望的途径。木犀草素(Lut)来源于多种蔬菜和水果,因其有效的抗炎特性和调节肠道菌群的潜力而受到关注。方法:在建立的葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的结肠炎小鼠模型中评估了Lut的治疗效果。分析了临床症状,并收集生物样本用于显微镜检查以及上皮屏障功能、微生物组和代谢组学的评估。结果:研究结果显示,以25 mg/kg剂量给予Lut可显著改善小鼠UC的全身症状,有效减轻全身炎症反应,并显著修复结肠屏障功能。此外,补充Lut减轻了UC小鼠模型中的肠道菌群失调,增加了Muribaculaceae、Rikenella和Prevotellaceae的丰度,同时降低了Escherichia_Shigella和Bacteroides的水平。这些肠道菌群的改变也影响了血浆代谢,显著增加了磷脂酰胆碱(PC)、6'-脱氨基-6'-羟基新霉素C和γ-L-谷氨酰-丁酰罗辛B的水平,并降低了Motapizone和Arachidoyl-Ethanolamide(AEA)的水平。结论:本研究揭示,补充Lut通过恢复肠道菌群群落结构来调节肠道炎症,从而改变炎症相关代谢物的合成。Lut是一种具有抗炎特性的潜在营养补充剂,为UC的干预和缓解提供了一种新的替代方案。此外,还需要进一步的研究来确定特定的微生物群落或代谢物是否可以介导UC的恢复。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
木犀草素是否通过调节肠道菌群和血浆代谢来缓解DSS诱导的小鼠溃疡性结肠炎?
核心机制
Lut通过恢复肠道菌群群落结构,增加有益菌(如Muribaculaceae、Rikenella和Prevotellaceae)并减少有害菌(如Escherichia_Shigella和Bacteroides),进而改变炎症相关代谢物的合成,减轻肠道炎症。
主要证据
在DSS诱导的UC小鼠模型中,Lut显著改善临床症状,抑制炎症因子(如TNF-α、IL-6、IL-1β)并增加IL-10,修复结肠屏障(上调ZO-1、Occludin、Claudin-1),16S rRNA测序显示菌群改变,血浆代谢组学显示代谢物改变。
研究意义
木犀草素作为具有抗炎特性的潜在营养补充剂,为UC的干预和缓解提供了新的替代方案,并为进一步探索其作用机制和开发新的治疗策略提供了理论依据。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立DSS诱导的结肠炎模型并评估Lut的疗效

验证Lut对DSS诱导的UC小鼠模型的保护作用。

将小鼠随机分为对照组、DSS组和Lut组,Lut组给予25 mg/kg Lut灌胃,DSS组和Lut组从第8天至第14天给予3% DSS饮水。记录体重、DAI、结肠长度、脾脏指数,并进行H&E染色和病理评分。

2

评估Lut的抗炎作用

检测Lut对系统性及结肠组织炎症反应的影响。

通过ELISA检测血清和结肠组织中炎症因子(TNF-α、IL-6、IL-1β、IL-10)的水平,通过RT-qPCR和Western blot检测结肠组织中炎症因子的mRNA和蛋白表达。

3

评估Lut对结肠屏障功能的影响

检验Lut是否能够修复DSS导致的结肠屏障损伤。

通过PAS染色观察杯状细胞数量,使用qPCR检测MUC2、ZO-1、Occludin mRNA水平,通过免疫组化和Western blot检测紧密连接蛋白(ZO-1、Occludin、Claudin-1)表达。

4

分析Lut对肠道菌群组成的影响

探究Lut是否调节DSS诱导的肠道菌群失调。

收集盲肠内容物,提取DNA,扩增16S rRNA V3-V4区,使用Illumina MiSeq PE300平台测序。分析α多样性、β多样性、LEfSe差异菌属,并进行Spearman相关性分析。

5

分析Lut对血浆代谢组的影响

鉴定Lut治疗后血浆差异代谢物及相关通路。

收集血浆,进行UPLC-QTOF-MS/MS分析。使用Progenesis QI软件处理数据,通过PCA和OPLS-DA分析,筛选差异代谢物(fold change≥1,p<0.05,VIP≥1),并进行KEGG通路富集分析及与菌群和临床指标的相关性分析。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
葡聚糖硫酸钠MP Biomedicals--
木犀草素MedChem Express--
羧甲基纤维素钠----
RIPA裂解液Solarbio--
PVDF膜Millipore--
ZO-1抗体Proteintech21773-1-AP
Occludin抗体Proteintech66378-1-Ig
Claudin-1抗体Proteintech28674-1-AP
IL-6抗体Proteintech26404-1-AP
TNF-α抗体Proteintech17590-1-AP
COX-2抗体Proteintech66351-1-Ig
IL-1β抗体Proteintech16806-1-AP
β-actin抗体Biossbs-0061R
辣根过氧化物酶标记的山羊抗兔/小鼠IgGProteintechSA00001-2
ECL化学发光底物Biosharp--
Amersham Imager 600成像系统GE Healthcare Biosciences--
ZO-1抗体Proteintech21773-1-AP
Occludin抗体Proteintech66378-1-Ig
小鼠TNF-α ELISA试剂盒YuanmuYM-S2863
小鼠IL-6 ELISA试剂盒YuanmuYM-S2894
小鼠IL-1β ELISA试剂盒YuanmuYM-S2771
小鼠IL-10 ELISA试剂盒YuanmuYM-S2907
TGuideS96磁珠法土壤/粪便DNA提取试剂盒Tiangen Biotech--
Acquity I-Class PLUS超高效液相色谱系统Waters--
Xevo G2-XS QTof质谱仪Waters--
Acquity UPLC HSS T3色谱柱(1.8 μm,2.1 × 100 mm)Waters--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物实验
小鼠品系、性别、年龄、体重、饲养条件;Lut剂量、溶解溶剂、给药途径和频次;DSS分子量、浓度、给药时间;分组数量和样本量。
阅读提示:Methods 2.1 Animal Model
组织病理学分析
固定液、包埋方法、染色方法(H&E、PAS)、病理评分标准。
阅读提示:Methods 2.3 Histopathological Analysis
炎症因子检测
ELISA试剂盒品牌、货号、检测血清样本量;RT-qPCR引物序列、基因;Western blot抗体品牌、货号、稀释比例。
阅读提示:Methods 2.4、2.5、2.6、2.7
肠道菌群分析
DNA提取试剂盒、16S rRNA扩增区域、测序平台、数据分析软件及参数;LEfSe阈值。
阅读提示:Methods 2.8 Gut Microbiota Analysis
血浆代谢组学分析
样本前处理参数(提取溶剂、内标浓度);LC-MS条件(色谱柱、流动相、梯度洗脱、质谱参数);代谢物筛选标准(fold change、p值、VIP)。
阅读提示:Methods 2.9 Analysis of Plasma Metabolomics