【独家揭秘】王智民研究员深扒:发酵杜仲叶乙醇提取物降脂奥秘大公开!
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高脂血症是一种慢性进展性疾病,其发病机理复杂且致病因素繁多,通常源于体内脂质代谢的异常。治疗中,他汀类、贝酸盐和烟酸等药物因其显著的降脂效果而广泛应用于高脂血症的临床治疗。然而,这些药物在降低血脂水平的同时,也存在一定的不良反应风险,如可能导致肝损伤等。因此,开发一种既高效又副作用小的新型治疗方案,对于高脂血症患者的治疗具有重要意义。
杜仲,作为我国二级保护的珍稀植物,在传统医学领域具有重要的应用价值。杜仲树皮中所含有的酚酸、类黄酮、木酚素等多种成分,经科学研究证实,具有显著的抗骨质疏松、抗炎、降血糖以及降血脂等功效。目前,多数研究聚焦于杜仲在脂质形成过程中对总胆固醇(TC)和甘油三酯(TG)水平的调控作用,以及其对参与脂质代谢的酶活性的调节和脂质代谢相关基因表达的影响。
尽管已有众多研究聚焦于杜仲皮提取物(EBE)和杜仲叶提取物(ELE)的药理作用,但关于杜仲叶是否具备与杜仲皮同等疗效,特别是在高脂血症治疗方面,尚缺乏明确的认识。因此,未来研究应进一步拓展对杜仲药用价值的全面认识,以期为医学领域提供更多有效的治疗策略。
日前,一篇名为“Eucommia Bark/Leaf Extract Improves Lipid Metabolism Disorders by Affecting Intestinal Microbiota and Microbiome−Host Interaction in HFD Mice”的论文深入探讨了杜仲皮与叶提取物在改善高脂饮食(HFD)小鼠脂质代谢紊乱方面的作用。
图1 论文首页
EBE/ELE抑制HFD诱导的高脂血症相关症状
经过HPLC分析,CGA是EBE与ELE的关键活性成分。为了探究CGA在EBE降脂作用中的影响,研究设计了不同实验分组:CGA组、EBE组、ELE组以及对照(NC)组(NC组、HFD组、NC+CGA组、NC+EBE组、NC+ELE组、HFD+CGA组、HFD+EBE组、HFD+ELE组)。其中,经为期12周HFD饮食诱导实验后,HFD组小鼠体重及体长增长加快,表明HFD促进脂肪合成。各组小鼠的肝脏组织形态学分析结果显示,HFD组小鼠肝组织重量增加,色泽深粉,存在大量脂滴。而CGA、EBE和ELE干预则明显降低了肝组织重量和脂滴面积。附睾脂肪组织分析显示,长期摄入HFD导致附睾组织重量和平均细胞面积增加,但CGA、EBE和ELE干预后则显著减小脂肪细胞面积。
综上,长期摄入HFD会导致小鼠脂质过度积累,引发肝脂肪变性。通过CGA、EBE和ELE干预可抑制脂质积累,减轻体重,降低肝组织负担。
图2 EBE/ELE可减轻HFD诱导的肥胖
EBE/ELE可改善HFD诱导的血糖水平和脂质代谢紊乱
在第4、8、12周小鼠HFD饮食诱导后,HFD组小鼠的空腹血糖及AUC值均显著高于对照组。然而,CGA、EBE和ELE干预可显著抑制HFD诱导的血糖水平升高和AUC值的上调。结果表明,CGA、EBE和ELE干预可有效抑制血糖上升及AUC值增加,有助于减少口服葡萄糖峰值及AUC值,防止FHD引起的糖耐量受损,促进葡萄糖正常代谢。
评估HFD喂养小鼠脂质代谢功能发现,HFD组小鼠血清中TG、TC及LDL-c水平升高,HDL-c水平降低,ALT、leptin及ADPN水平上升,AST水平无明显变化。给予CGA、EBE和ELE干预后,脂质代谢趋于正常化,TC、TG、LDL-c及HDL-c水平与NC组无显著差异,ALT、leptin及ADPN水平亦降低。在测定HFD喂养小鼠肝组织中TC、TG、AST及ALT水平过程中发现,变化趋势与血浆中脂质代谢标志物一致。这表明CGA、EBE和ELE干预能促进粪便中TBA排泄,降低血清及肝脏中TBA水平,进一步证实了其对于抑制肝组织TC合成具有积极作用。
图3 EBE/ELE对高脂血症小鼠血糖、脂代谢的影响
EBE/ELE通过调节微生物组来缓解HFD诱导的脂质代谢紊乱
研究利用16S rRNA高通量测序技术,深入剖析了HFD诱导下肠道菌群结构的变动情况。特别是脱硫弧菌属,韦荣球菌科,及瘤胃菌科在相对丰度上的变化尤为突出。一方面,HFD+CGA组、HFD+EBE组、HFD组和HFD+ELE组中,瘤胃菌科的相对丰度均呈现出显著的上升趋势,而脱硫弧菌属与韦荣球菌科的相对丰度则明显下降。
另一方面,脱硫弧菌属与韦荣球菌科的相对丰度与脂质合成水平呈现出正相关关系,而瘤胃菌科则与脂质合成水平呈负相关。此外,研究还揭示了粪便正丁酸水平与瘤胃菌科相对丰度之间的显著正相关关系,为理解肠道微生物群与宿主代谢之间的相互作用提供了新的视角。
综上所述,EBE和ELE的干预措施能够有效调整肠道微生物群的相对丰度,进而影响其代谢产物的生成。同时,肠道微生物群及其代谢产物结构的变化也对宿主的脂质代谢过程发挥着重要的调节作用。这一发现对于深入理解肠道微生物与宿主健康之间的复杂关系具有重要意义。
图4 EBE/ELE可调节肠道微生物群的组成
含有EBE/ELE的粪便细菌悬液可缓解HFD诱导的脂质代谢紊乱
研究推测,EBE/ELE可能具有间接调节脂质代谢紊乱的潜在机制,而该机制的激活可能需经由肠道菌群的靶向介导来实现。因此,研究利用FMT实验来探究肠道菌群变化与高脂血症之间的因果关系。结果表明,对实验动物实施EBE/ELE粪便菌悬液的干预措施后,其体重显著减轻,肝组织中的脂滴面积以及附睾脂肪组织中的脂肪细胞面积均呈现显著下降的趋势。表明含有EBE/ELE的粪便菌悬液对动物的脂质代谢具有积极的影响。
而PCR分析数据揭示,在给予含有EBE/ELE的粪便细菌悬液干预后,实验小鼠的肝脏组织中LPL基因的表达水平显著下调,而结肠组织和附睾脂肪组织中Fiaf和GPR43基因的表达则显著上调。此外,16sRNA测序结果亦显示,经过含EBE/ELE粪便细菌悬液的干预后,实验动物的肠道菌群结构得到了显著改善,具体表现为厚壁菌门与拟杆菌门的比例降低,韦荣球菌科的相对丰度减少,以及瘤胃菌科相对丰度的增加。
因此,EBE/ELE能够影响肠道菌群的结构变化,且含有EBE/ELE的粪便菌悬液干预能够有效改变菌群结构,进而与高脂血症的发生发展存在密切的因果关系。这些发现为深入理解EBE/ELE在脂质代谢中的作用机制提供了重要线索,并为高脂血症的治疗提供了新的潜在策略。
图5 EBE/ELE抗高脂血症活性的潜在微生物靶点分析
结论
总之,EBE和ELE可以通过调节肠道微生物群的结构,增强肠黏膜屏障功能,发挥抗高脂血症的作用。这些发现为深入理解EBE/ELE在脂质代谢中的作用机制提供了重要线索,并为高脂血症的治疗提供了新的潜在策略。
参考文献:
Wang Z, Yao W, Sun Y, Han Y, Chen X, Gong P, Zhai P, Pei S, Xie J, Ba Q, Wang H. Eucommia Bark/Leaf Extract Improves Lipid Metabolism Disorders by Affecting Intestinal Microbiota and Microbiome-Host Interaction in HFD Mice. J Agric Food Chem. 2023 Feb 8. doi: 10.1021/acs.jafc.2c07239