FSHW | 膳食酵母提取物通過糾正腸道生態失調和改善腸道屏障功能來預防小鼠酒精性肝病

本文系Food Science and Human Wellness原創編譯，歡迎分享，轉載請授權。

Introduction

過量飲酒是危害健康的重要因素。全球疾病負擔數據顯示，酒精消費使肝病死亡風險增加260倍，心血管死亡風險增加3.2倍，癌癥死亡風險提高5.1倍，約5.3%的死亡與飲酒有關。我國作為酒業生產和消費大國，隨著經濟發展與生活水平提升，居民飲酒量顯著增加，嗜酒者比例一度高達26.98%，且酒精攝入已成為導致居民死亡的十大因素之一。長期過量飲酒引起的酒精性肝病（ALD），已成為我國亟待解決的公共衛生問題。因此，深入了解ALD的發病機制并探索有效的干預措施對于防治ALD具有重要意義。

近年來，越來越多的研究證據顯示，酒精攝入會引起腸道菌群失調和破壞腸道屏障功能，導致腸-肝軸紊亂，增加肝臟對腸道有害物質的暴露，進而引發ALD。因此開發利用具有調節腸道菌群作用的生物活性物質對ALD的防治具有重要意義。酵母提取物（YE）是以釀酒酵母為原料，通過生物酶解技術將酵母細胞內生物活性物質抽提出來所得到的可被人體直接吸收利用的可溶性營養物質的濃縮物。近年來隨著研究的不斷深入，多項實驗證據顯示YE除了營養特性外還具有抗炎、抗氧化和調節腸道菌群等多種健康生物學效應，因此具有潛在的ALD改善作用。

基于此，山西醫科大學營養與食品衛生學教研室韓浩副教授課題組和安琪酵母股份有限公司張彥正高級工程師通過YE干預實驗、抗生素干預實驗和糞菌移植實驗深入研究了YE對ALD的改善作用，并從調節腸道菌群的角度進行機制探索（研究思路如圖1所示）。

圖1 YE通過調節腸道菌群改善ALD的作用機制

Results

YE顯著改善小鼠ALD

干預實驗研究結果顯示，YE干預8周后，顯著改善酒精引起的肝臟組織脂肪變性、小葉炎癥和氣球樣變，降低血清ALT、AST、TC和TG的水平，說明YE具有改善ALD的作用（圖2）。

圖2 YE改善酒精喂養小鼠ALD

YE干預恢復酒精誘導的小鼠腸道菌群失調

通過檢測腸道菌群α-多樣性和β-多樣性發現YE干預顯著改善酒精導致的腸道菌群多樣性和豐富度降低以及腸道菌群結構的變化（圖3）。進一步從門、科和屬水平檢測菌群的組成與分布發現YE干預后可糾正酒精引起的部分菌群豐度變化，特別是增加了有益菌如瘤胃球菌科（Ruminococcus）、普雷沃氏菌科（Prevotella）、阿克曼氏菌屬（Akkermansia）、乳酸桿菌屬（Lactobacillus）和糞桿菌屬（Faecalibaculum）的豐度，降低了有害菌如變形菌門（Proteobacteria）、腸桿菌科（Enterobacteriaceae）和脫硫弧菌科（Desulfovibrionaceae）的比例。此外，STAMP分析結果提示YE改善ALD的作用可能與降低LPS生物合成、調節膽汁酸生物合成以及短鏈脂肪酸代謝相關（圖4）。

圖3 YE改善酒精誘導的腸道菌群失調

圖4 YE改善酒精所致的小鼠腸道菌群結構改變

YE干預減輕酒精引起的小鼠腸道屏障功能損傷并減少LPS泄漏

YE減輕酒精所致的小鼠腸黏膜損傷，增加了緊密連接蛋白ZO-1和Occludin的表達水平，改善腸道屏障功能，減少腸道LPS進入血清（圖5）。

圖5 YE減輕酒精引起的腸道屏障功能損傷

YE抑制酒精誘導的小鼠肝臟LPS/TLR4信號通路激活

YE干預顯著下調肝臟TLR4的表達水平，抑制其調控的NF-κB炎癥信號通路活化和炎癥因子釋放，減輕了肝臟炎癥反應。Spearman秩相關分析結果顯示腸道菌群失調與腸道通透性相關指標、LPS、炎癥因子、轉氨酶和血脂水平存在顯著相關性。說明YE 可能通過改善酒精所致的腸道菌群失調和腸道屏障功能損傷，減少LPS產生和泄漏，抑制腸源性LPS介導的肝臟TLR4炎癥信號通路活化，減輕肝臟炎癥反應，進而發揮ALD保護作用（圖6）。

圖6 YE抑制LPS介導的肝臟TLR4/NF-κB炎癥信號通路活化

抗生素對YE改善ALD作用的影響

為進一步證明調節腸道菌群在YE保護酒精性肝損傷中的關鍵作用，研究者進行了抗生素干預實驗。結果顯示使用抗生素干預降低腸道菌群負荷后，YE改善ALD、降低血脂和血清LPS、D-LA及炎癥因子水平的作用顯著減弱，說明調節腸道菌群在YE保護酒精性肝損傷中起關鍵作用（圖7）。

圖7抗生素干預顯著減弱YE對ALD的改善作用

糞菌移植實驗（FMT）驗證腸道菌群在YE改善酒精性肝病作用中的重要作用

最后，研究者通過糞菌移植實驗進一步驗證YE通過調節腸道菌群發揮ALD保護作用。結果顯示，受體組小鼠在接受對照組、酒精組和YE組小鼠腸道菌群移植后呈現與供體相似的病理特征。與ALD-FMT組小鼠相比，YE-FMT組小鼠肝血竇擴張和脂肪變性等病理變化顯著改善（圖8）。

圖8 FMT對肝臟的影響

腸道菌群檢測結果顯示，受體組小鼠與相應供體組小鼠腸道菌落結構相似，表明FMT成功（圖9）。菌群結構分析結果顯示，ALD-FMT組小鼠出現明顯的腸道菌群失調，表現為脫硫弧菌屬（Desulfovibrio）豐度增加，而糞桿菌屬（Faecalibaculum）、毛螺菌屬NK4A136群（Lachnospiraceae_NK4A136_group）和乳酸桿菌屬（Lactobacillus）的豐度降低（圖10）。

圖9 FMT對小鼠腸道菌落結構的影響

圖10 FMT對受體組小鼠腸道菌群的影響

此外，研究者發現與ALD-FMT組小鼠相比，YE-FMT組小鼠結腸黏膜屏障功能顯著改善，血清LPS水平顯著降低，并與某些菌屬豐度正相關。同時肝臟TLR4/NF-κB信號通路活化水平及炎癥因子表達水平顯著降低，炎癥反應減輕（圖11）。以上結果表明YE改善ALD的作用可以通過糞便微生物轉移，進一步驗證了腸道菌群在YE改善ALD中發揮關鍵作用。

圖11 FMT對小鼠腸道屏障功能和肝臟TLR4/NF-κB信號通路的影響

Conclusion

YE通過糾正酒精誘導的腸道微生態失調、改善腸道屏障功能、減少腸源性LPS泄漏、抑制LPS介導的肝臟TLR4/NF-κB炎癥信號通路活化改善ALD。

01

第一作者

韓浩，山西醫科大學公共衛生學院營養與食品衛生學教研室副教授，碩士研究生導師，國家注冊營養師。中國營養學會慢病分會委員，山西省營養學會理事。近年來主要研究營養素或功能組分對非酒精/酒精性肝肝病的改善作用和分子機制研究。目前主持國家自然科學基金青年基金1項、山西省科技廳應用基礎研究項目2項、山西省教育廳高等學校科技創新基金項目2項、安琪紐特營養基金項目1項。以第一作者或通訊作者在《Food Science and Human Wellness》、《Food &Function》、《Journal of Nutritional Biochemistry》和《Journal of Functional Foods》等國內外營養與食品領域知名期刊發表中英文論文20余篇。

02

通信作者

張彥，博士，正高級工程師，注冊營養師，湖北省有突出貢獻中青年專家，現任安琪酵母股份有限公司總經理助理、研究院院長。湖北省營養學會副理事長、宜昌市營養學會理事長。從事營養健康產品研究與開發20余年。研究領域有：功能性食品的研究與開發；酵母源功能原料的研究與開發；發酵營養與功能研究。牽頭組織20多個國家省市科技攻關項目，取得了多項突出成果，獲得省部級科技獎勵4項、市級科技獎勵4項。發表SCI文章20余篇，獲得發明專利50余項，并參與編寫專著5部。

Dietary yeast extract prevents alcoholic liver disease in mice via correcting gut dysbiosis and improving intestinal barrier function

Hao Hana,b,c,d,*, Lei Tiana, Yajing Donga, Yanyang Hana, Xiaoman Wanga, Qian Chenge,f, Haibo Zhange,g, Yan Zhange,*

a Department of Nutrition and Food Hygiene, School of Public Health, Shanxi Medical University, Taiyuan 030001, China

b Key Laboratory of Coal Environmental Pathogenicity and Prevention (Shanxi Medical University), Ministry of Education, Taiyuan 030001, China

c Center for Ecological Public Health Security of Yellow River Basin, Shanxi Medical University, Taiyuan 030001, China

d Nutritional and Food Sciences Research Institute, Shanxi Medical University, Taiyuan 030001, China

e Hubei Provincial Key Laboratory of Yeast Function, Yichang 443003, China

f Research Center of Nutrition and Health Food, Yichang 443003, China

g School of Health Science and Engineering, Shanghai Engineering Research Center of Food Microbiology, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China

*Corresponding author.

Abstract

Alcoholic liver disease (ALD) is one of the major global public health problems. Yeast extract (YE), a product prepared from yeast, has been proven to have antioxidant and anti-inflammatory properties. However, the potential role of YE in the prevention of ALD remains unclear. The present study aimed to investigate the protective effects of YE on ALD and explore the underlying mechanism based on gut microbiota. The result showed that YE supplementation significantly ameliorated chronic alcohol exposure-induced liver injury in mice. In addition, YE counteracted alcohol-induced gut dysbiosis, intestinal barrier dysfunction, lipopolysaccharide (LPS) leakage-induced inflammatory response in the liver. Moreover, microbiota depletion by a broad-spectrum antibiotic was sufficient to block the protective effect of YE on ALD, indicating the contribution of gut dysbiosis modulation to the hepatoprotective role of YE. Furthermore, we demonstrated the causal relationship between gut microbiota and hepatoprotective effects of YE with the fecal microbiota transplantation (FMT) experiment. Compared with the ALD-FMT mice, gut dysbiosis, intestinal barrier dysfunction, LPS/TLR4 signaling pathway activation, and liver inflammatory response were significantly improved in the YE-FMT mice. Together, our findings highlight that dietary YE protects against ALD through gut dysbiosis correction.

Reference:

HAN H, TIAN L, DONG Y J, et al. Dietary yeast extract prevents alcoholic liver disease in mice via correcting gut dysbiosis and improving intestinal barrier function[J]. Food Science and Human Wellness, 2025, 14(6): 9250146. DOI:10.26599/FSHW.2024.9250146.

本文編譯內容由作者提供

編輯：梁安琪；責任編輯：孫勇

封面圖片：攝圖網

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