膳食α-生育酚缺乏破坏肝脏生物钟和脂质代谢并与肠道菌群失调相关

Dietary α-Tocopherol Deficiency Disrupts Hepatic Circadian Clock and Lipid Metabolism in Association with Gut Microbiota Dysbiosis

作者信息Lei Peng, Yan Zhao, Yuqin Fan, Qi Peng, Jun Sheng, Yang Tian, Xiaoyu Gao
PMID42356241
期刊Nutrients
发布时间2026-06-09
DOI10.3390/nu18121853

实验完整度

包含动物模型、组织病理、血清生化、转录组、qPCR、Western blot及16S rRNA测序等多个独立证据层级,并有功能验证和相关性分析。

主要模型

C57BL/6J小鼠 α-TE缺乏饮食模型 α-TE补充饮食模型

重点核对

α-TE缺乏饮食(0% dl-α-生育酚乙酸酯)诱导肝脏脂肪变性及血清LDL-C和肝脏TG升高 α-TE缺乏显著降低Arntl和Clock表达,增加Per2表达,上调Scd1、Elovl6、Elovl3,下调Cyp4a10、Cyp4a14、Acot1 α-TE缺乏降低盲肠菌群α多样性(Shannon指数)并改变β多样性 Alistipes等菌属与肝脏生物钟及脂质代谢基因显著相关

摘要

背景/目的:作为一种脂溶性维生素,维生素E(VE)在普通人群中往往摄入不足。α-生育酚(α-TE)是维生素E在体内最具生物学意义的形式。然而,α-TE缺乏对健康的潜在不利影响仍不清楚。本研究旨在探讨α-TE缺乏对肝脏代谢和肠道菌群的影响。方法:将C57BL/6J小鼠随机分为三组,分别接受α-TE缺乏饮食、含正常α-TE的对照饮食或含正常α-TE四倍水平的高剂量饮食。采用组织病理学、血清生化、RNA-Seq、RT-qPCR、Western blot和16S rRNA基因测序及相关性分析,分别评估代谢表型、肝脏生物钟、肝脏脂质代谢和盲肠菌群。结果:结果表明,α-TE缺乏诱导肝脏脂肪变性和脂质代谢紊乱。α-TE缺乏显著降低Arntl和Clock的表达,但增加Per2的表达。此外,它上调了脂肪生成基因如Scd1、Elovl6和Elovl3的表达,同时下调了脂肪酸氧化基因如Cyp4a10、Cyp4a14和Acot1的表达,导致脂质稳态失衡。此外,α-TE缺乏显著改变了肠道菌群的结构和组成。Alistipes、norank_f__Muribaculaceae、Muribaculum、Odoribacter和Dubosiella等细菌属与肝脏生物钟和脂质代谢基因表达显著相关,其中Alistipes的相关性最强。结论:本研究首次揭示短期α-TE缺乏可能通过“肠道菌群-肝脏生物钟”轴引起脂质代谢紊乱,这为营养相关代谢疾病的病因学和营养干预靶点提供了新的见解。

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
短期α-TE缺乏对健康成年小鼠肝脏代谢和肠道菌群的影响及其潜在机制
核心机制
α-TE缺乏可能通过重塑肠道菌群组成,扰乱“肠道菌群-肝脏生物钟”信号对话,抑制Arntl/Clock并上调Per2,同时促进脂质合成基因(Scd1、Elovl6/3、Lpin1)和抑制脂肪酸氧化基因(Cyp4a10/14、Acot1),导致肝脏脂质代谢重编程和肝内脂质积累
主要证据
利用C57BL/6J小鼠模型,通过组织病理学、血清生化、RNA-Seq、RT-qPCR、Western blot和16S rRNA基因测序,证明α-TE缺乏诱导肝脏脂肪变性、昼夜节律基因表达改变及菌群失调,且相关性分析显示Alistipes等菌属与肝脏基因表达显著相关
研究意义
揭示α-TE摄入对维持代谢稳态的重要性,为营养相关代谢疾病的预防提供理论基础和干预靶点

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α-TE缺乏小鼠模型

评估α-TE缺乏对健康成年小鼠整体健康的影响

将32只5周龄雄性C57BL/6J小鼠随机分为α-TE缺乏饮食组(n=8)、正常饮食组(n=12)和补充饮食组(n=12),干预35天

2

评估肝脏组织病理和血清生化指标

检测α-TE缺乏对肝脏形态和脂质代谢的影响

取肝脏进行H&E染色,检测肝脏组织形态;检测血清TC、TG、LDL-C、HDL-C和肝脏TG水平

3

分析肝脏转录组

鉴定α-TE缺乏对肝脏基因表达的影响

提取肝脏RNA进行RNA-Seq,分析差异表达基因,并进行KEGG富集分析

4

验证昼夜节律和脂质代谢基因表达

验证RNA-Seq结果并检测核心节律基因和脂质代谢基因的mRNA和蛋白水平

用RT-qPCR验证核心节律基因(Arntl、Clock、Per2等)和脂质代谢基因(Scd1、Elovl6等)的表达;用Western blot检测Arntl、Clock、Per2、Scd1蛋白表达

5

分析盲肠菌群组成和多样性

评估α-TE缺乏对肠道菌群的影响

提取盲肠内容物DNA,扩增16S rRNA V3-V4区,进行Illumina测序,分析α多样性、β多样性及差异菌群

6

相关性分析

建立肠道菌群与肝脏节律和脂质代谢基因表达的关系

使用Spearman等级相关分析,评估差异菌属与肝脏核心节律基因和脂质代谢基因的相关性

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
C57BL/6J小鼠北京维通利华实验动物技术有限公司--
dl-α-生育酚乙酸酯----
拜耳拜安康血糖仪Bayer--
总胆固醇(TC)检测试剂盒南京建成生物工程研究所--
甘油三酯(TG)检测试剂盒南京建成生物工程研究所--
低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)检测试剂盒南京建成生物工程研究所--
高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)检测试剂盒南京建成生物工程研究所--
维生素E(VE)比色法检测试剂盒ElabscienceE-BC-K033-M
奥林巴斯CX43显微镜Olympus--
Image-Pro Plus 6.0图像分析软件Media Cybernetics Inc.--
安捷伦5300生物分析仪Agilent--
NanoDrop-2000超微量分光光度计Thermo Fisher Scientific--
Illumina链特异性mRNA文库制备试剂盒Illumina--
Qubit 4.0荧光计Thermo Fisher Scientific--
Illumina NovaSeq X Plus测序平台Illumina--
TaKaRa MiniBEST通用RNA提取试剂盒TaKaRa9767
TGem Pro超微量紫外可见分光光度计Tiangen--
PrimeScript™ RT试剂盒(带gDNA Eraser)TaKaRaRR047A
LightCycler 480实时荧光定量PCR系统Roche Diagnostics--
TB Green™ Premix ExTaq™II试剂TaKaRaRR820A
RIPA裂解液SolarbioR0010
Life Real蛋白定量系统(FC-3100)Life Real--
Omni-Easy™一步法PAGE凝胶快速制备试剂盒EpiZymePG212
PVDF膜MilliporeIPVH00010
HRP标记二抗Proteintech--
兔抗Arntl单克隆抗体Proteintech86113-1-RR
兔抗CLOCK单克隆抗体Proteintech82829-1-RR
小鼠抗PER2单克隆抗体Proteintech67513-1-Ig
兔抗Scd1多克隆抗体Proteintech28678-1-AP
兔抗GAPDH多克隆抗体Proteintech10494-1-AP
Millipore化学发光底物Merck MilliporeWBKLS0100
Bio-Rad Chemidoc X+成像系统Bio-Rad--
E.Z.N.A.®土壤DNA提取试剂盒Omega Biotek--
Illumina测序平台Illumina--
GraphPad Prism软件----
SPSS软件----
HemI软件----

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
动物模型建立
小鼠品系、性别、周龄、数量、适应期、饮食分组
阅读提示:Methods 2.1 Design of Animal Experiments
饮食配方
α-TE缺乏饮食、正常饮食和补充饮食中dl-α-生育酚乙酸酯的具体含量
阅读提示:Methods 2.2 Diet Formulation; Table S3
肝脏组织病理和血脂检测
肝脏H&E染色流程、血清和肝脏TG、TC、LDL-C、HDL-C检测方法
阅读提示:Methods 2.3 Blood Biochemical Analysis; 2.4 Histopathological Examination; Figure 2
肝脏转录组分析
RNA提取、建库、测序平台、差异表达基因阈值、KEGG富集
阅读提示:Methods 2.5 Liver RNA-Seq and Bioinformatics Analysis
RT-qPCR验证
RNA提取试剂盒、逆转录试剂盒、qPCR试剂、仪器、引物序列、内参基因、分析方法
阅读提示:Methods 2.6 RNA Extraction and Quantitative Real-Time PCR (qPCR); Table S4
蛋白表达验证
裂解缓冲液、抗体信息(克隆号、稀释比例)、蛋白上样量、电泳及转膜条件
阅读提示:Methods 2.7 Western Blot Analysis
肠道菌群分析
DNA提取试剂盒、16S rRNA扩增区域、测序平台、生物信息学分析流程、α多样性和β多样性指数、LEfSe参数
阅读提示:Methods 2.8 16S rRNA Gene Sequencing and Gut Microbiota Bioinformatics Analysis