FSHW | 口服蘋果內植物營養素-根皮苷有助于緩解乳腺炎并維持血乳屏完整性

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

Introduction

乳腺炎是哺乳期婦女的常見病，通常發生在分娩后的第一個月內，且初產婦女患乳腺炎的風險明顯高于多次生育的婦女。大腸桿菌和金黃色葡萄球菌引起的感染是導致乳腺炎發生的重要原因。乳腺炎不僅威脅婦女的健康，而且妨礙母乳喂養，影響嬰兒生長期的營養攝入。因此，預防和治療乳腺炎對母嬰健康至關重要。

研究表明，營養攝入不足的哺乳期婦女患乳腺炎的風險更高。長期以來，人們都知道蘋果對保持健康有很大的好處。但蘋果的高營養價值常常被歸因于其高維生素含量，如維生素C。在蘋果中發現的植物營養素-根皮苷，被證實可緩解多種疾病。如，根皮苷通過其對鈉-葡萄糖共轉運蛋白2的競爭性抑制活性，有助于改善肥胖和2型糖尿病癥狀。而且，根皮苷也被證明具有抗炎作用，但其作用機制仍有待進一步研究。因此，探究根皮苷對乳腺炎的影響及其潛在機制，可為哺乳期食用蘋果等含根皮苷的水果以減少體內炎癥提供理論依據。

吉林大學付守鵬教授課題組證明，根皮苷并不具有獨立的抗乳腺炎作用，但其在體內通過代謝成根皮素發揮抗炎功能。同時，口服根皮苷有助于增加腸道菌群內乳酸桿菌的豐度和提高SCFAs含量，這表明根皮苷具有益生元功能。因此，食用蘋果來維持根皮苷攝入，可能是預防哺乳期乳腺炎的一種潛在策略。

Results and discussion

口服根皮苷可改善脂多糖（LPS）誘導的小鼠乳腺炎

結果顯示，脂多糖刺激顯著誘導乳腺紅腫，口服根皮苷可顯著緩解這些癥狀。H&E染色的進一步證實，根皮苷顯著降低了LPS刺激引起的乳腺病理變化（圖1a）。隨后，對乳腺損傷評分和MPO的檢測結果表明，根皮苷減輕了乳腺炎的癥狀，減少了乳腺組織中炎癥細胞的浸潤（圖1b, c）。促炎介質在加劇炎癥中起關鍵作用，乳腺內促炎因子檢測結果顯示，LPS刺激可顯著增加IL-1β、IL-6和TNF-α的分泌，而根皮苷有效降低其分泌（圖1f-h）。促炎酶INOS和COX-2的結果也與促炎因子一致（圖1d, e）。乳腺炎癥往往導致血乳屏障的破壞，進而加重炎癥反應。作者觀察到LPS刺激降低了緊密連接蛋白的表達，而口服根皮苷顯著增加了它們的表達（圖1 i-k）。綜上所述，口服根皮苷減輕了LPS誘導的小鼠的乳腺炎癥和血乳屏障的破壞。

圖1口服根皮苷可改善LPS誘導的小鼠乳腺炎

口服根皮苷可抑制LPS誘導的小鼠乳腺發生焦亡

大量研究表明乳腺炎與細胞焦亡有關，焦亡會加劇炎癥反應并促進組織損傷。結果顯示，根皮苷顯著降低LPS誘導的乳腺內GSDMD的表達和激活（圖2a, b）。乳腺組織中N-GSDMD的免疫組化結果顯示，根皮苷顯著降低了N-GSDMD的產生（圖2c)。此外，N-GSDMD的表達明顯集中在乳腺上皮細胞，這表明根皮苷在乳腺炎期間減少該細胞焦亡的發生（圖2a-c）。NF-κB信號通路和NLRP3炎性小體分別通過調節GSDMD的表達和激活促進焦亡。本研究結果表明，根皮苷降低了小鼠乳腺組織中NF-κB信號通路和NLRP3炎性體的激活（圖2d-g）。這些結果表明，根皮苷通過抑制NF-κB信號通路和NLRP3炎性體的激活來抑制乳腺組織的焦亡。

圖2口服根皮苷可抑制LPS誘導的小鼠乳腺發生焦亡

根皮苷在體外缺乏抗炎作用

作者通過體外實驗驗證了根皮苷的抗炎作用。當LPS + ATP刺激小鼠乳腺上皮細胞（mMECs）時，促炎因子的表達顯著增加，而根皮苷不影響這些促炎因子的表達（圖3a）。接著，對NF-κB信號通路的檢測結果顯示，根皮苷對它們的激活沒有顯著影響（圖3b, c）。此外，根皮苷不影響mMECs中NF-κB p65的核易位（圖3d）。而mMECs內緊密連接蛋白的檢測結果顯示，根皮苷并沒有緩解LPS + ATP引起mMECs內緊密連接蛋白含量的降低（圖3e、f、h）。根皮苷也沒有減輕LPS + ATP刺激引起的mMECs細胞活性降低（圖3g）。綜上所述，這些結果表明根皮苷在體外沒有抑制炎癥反應與保護血乳屏障。

圖3根皮苷在體外缺乏抗炎作用

口服根皮苷可調節乳腺炎小鼠腸道菌群組成

腸道菌群參與乳腺炎的調節已被證實。作者使用高通量測序檢測腸道菌群變化，研究口服根皮苷是否會調節腸道菌群。OTU分析顯示，根皮苷引起了差異的OTU的出現。α多樣性分析表明，根皮苷沒有改變乳腺炎小鼠腸道菌群的物種豐富度和多樣性。然而，PCoA、NMDS和UPGMA分析表明，根皮苷顯著改變了乳腺炎小鼠的腸道菌群組成（附圖 2）。

LEfSe分析確定兩組小鼠腸道菌群組成有顯著差異。口服根皮苷降低乳腺炎小鼠腸道菌群中擬桿菌的相對豐度，增加了乳酸桿菌的相對豐度（圖4a, b, f-i）。此外，物種水平上的物種分布直方圖顯示了擬桿菌和乳桿菌的相對豐度不同（圖4e）。門水平的物種分布直方圖分析表明，口服根皮苷增加了厚壁菌門與擬桿菌門的豐度比（圖4c, d）。為了確定腸道菌群的這些變化是否影響SCFAs代謝水平，測量了小鼠糞便中SCFAs的含量。結果顯示，根皮苷顯著提高了乳腺炎小鼠糞便中乙酸和丙酸的含量，但對丁酸和己酸的含量沒有影響（圖4j-m）。

圖4口服根皮苷可調節乳腺炎小鼠腸道菌群組成

根皮苷并不單獨依靠調節腸道菌群來改善乳腺炎

為確定根皮苷對小鼠乳腺炎的保護作用是否取決于腸道菌群，作者用ABX處理小鼠以破壞腸道菌群（圖5a）。在擾亂腸道菌群后，根皮苷也能顯著改善LPS刺激引起的乳腺病理癥狀（圖5b-d）。此外，促炎介質的檢測顯示，ABX + LPS + PHZ組小鼠乳腺組織中促炎因子和酶的分泌低于ABX + LPS組（圖5e-i）。血乳屏障相關結果顯示，ABX + LPS組小鼠乳腺緊密連接蛋白表達顯著降低。而ABX + LPS + PHZ組小鼠顯著增加了緊密連接蛋白的表達（圖5j-l）。

圖5根皮苷并不單獨依靠調節腸道菌群來改善乳腺炎

根皮苷通過代謝成根皮素抑制mMECs焦亡并保護血乳屏障

基于上述結果可推測根皮苷可能在體內代謝產生其他活性成分，從而起到抗炎作用。因此，作者檢測了小鼠血液中根皮苷及其代謝物根皮素的含量。結果表明，LPS + PHZ組和ABX + LPS + PHZ組小鼠血清中幾乎檢測不到根皮苷的存在，而根皮素水平顯著升高（圖6a）。以小鼠血藥濃度為基礎，分別選擇5、10、20 μmol/L的根皮素，并檢測了其抗炎作用。結果表明，根皮素以劑量依賴性地降低了LPS + ATP刺激的mMECs中促炎介質的過度表達（圖6b, c）。后續實驗選擇10 μmol/L的根皮素，在LPS + ATP刺激的mmes中，根皮素顯著抑制IκBα和NF-κB p65的磷酸化，導致NF-κB p65的核易位減少（圖6d-f）。進一步的研究表明，根皮素顯著改善了LPS + ATP刺激的mMECs中緊密連接蛋白的損失（圖6g）。同時，根皮素有效抑制NLRP3炎性體的激活（圖6h, i）。此外，根皮素提高了細胞存活率，降低了GSDMD水平和切割的增加，這表明根皮素緩解了LPS + ATP誘導的mMECs發生焦亡（圖6k, j）。

圖6根皮苷通過代謝成根皮素抑制mMECs焦亡并保護血乳屏障

Conclusion

本研究證明口服根皮苷可以減輕乳腺炎癥反應并保護血乳屏障的完整性，同時其對細胞焦亡的抑制作用在這一過程中扮演著關鍵角色。進一步研究表明，根皮苷的作用機制源于其在體內迅速代謝為根皮素，而根皮素會通過激活自噬抑制NLRP3炎性體的激活，從而緩解細胞焦亡的發生。此外，本研究也證明口服根皮苷可以調節腸道菌群組成促進短鏈脂肪酸的產生，這可能也是根皮苷抑制炎癥反應的作用機制之一。

01

第一作者

冉鑫，吉林大學動物醫學學院在讀博士研究生，主要研究方向為天然化合物的抗炎機制以及抗炎靶點的挖掘。目前以第一作者發表SCI論文6 篇，其中3 篇發表于中科院一區期刊。

02

通信作者

付守鵬，教授，博士生導師。吉林大學唐敖慶青年學者，《動物生理學》國家級一流本科課程第一參加人，中國生理學會理事、吉林省生理學會秘書長、吉林省神經科學學會副秘書長、中國畜牧獸醫學會動物生理生化學分會常務理事、中國畜牧獸醫學會動物生理生化分會“動物生理生化青年學者學術交流委員會”副主任委員、中國生物化學與分子生物學會農業專業分會理事。主講動物生理學、神經生物學、動物機能學實驗等課程。研究方向為奶牛泌乳調控與乳腺免疫生理學。主持國家自然科學基金面上項目、國家自然科學青年基金項目、吉林省優秀青年人才基金項目、橫向課題等10余項。獲吉林大學“課堂教學質量獎”優秀獎，全國大學生生命科學創新創業大賽指導教師特等獎一項、一等獎七項、二等獎一項、三等獎一項。授權發明專利4 項（轉化2 項），以第一作者或通信作者在Journal of neuroinflammation、Journal of agricultural and food chemistry、International journal of biological sciences等雜志發表論文80余篇。以第一主編身份在高等教育出版社出版高等學校“十四五”農林規劃新形態教材2 部，以副主編身份在科學出版社出版普通高等教育“十三五”規劃教材1 部。

Phlorizin alleviates mastitis and preserves the blood-milk barrier by metabolizing into phloretin

Xin Ran1, Kefei Li1, Juxiong Liu1, Xiaoxuan Wang, Wenjin Guo, Guiqiu Hu, Shoupeng Fu*

State Key Laboratory for Diagnosis and Treatment of Severe Zoonotic Infectious Diseases, Key Laboratory for Zoonosis Research of the Ministry of Education, Institute of Zoonosis, College of Veterinary Medicine, Jilin University, Changchun 130062, China

1 These authors contributed equally to this work.

*Corresponding author.

Abstract

Mastitis is a common disease that affects women during lactation, posing a threat to the health of both mothers and infants. Recent studies have shown that insufficient nutrient intake increase the risk of mastitis. Phlorizin (PHZ) is one of the nutrients present in apples. This study uses lipopolysaccharide (LPS)-induced mastitis mice and LPS + ATP-stimulated mouse mammary epithelial cells (mMECs) as research objects to explore the effect and mechanism of PHZ on mastitis. Different from in vitro beliefs, our findings demonstrated that PHZ significantly reduced inflammation and protected the blood-milk barrier (BMB) in vivo. Additionally, we observed that oral administration of PHZ regulated the intestinal flora and exhibited prebiotic functions. However, the anti-inflammatory effect of PHZ was not solely dependent on the intestinal flora, as antibiotic disruption of the intestinal flora does not completely abolish the improvement of mastitis by PHZ. Further mechanistic research revealed that the anti-inflammatory properties of PHZ were attributed to its metabolism into phloretin (PHT). Moreover, our results demonstrated that PHT reduced inflammation and protected the BMB by promoting autophagy to prevent the pyroptosis of mMECs. This study provides a theoretical basis for reducing inflammation in lactating women by consuming fruits, such as apples, that contain PHZ.

Reference:

RAN X, LI K F, LIU J X, et al. Phlorizin alleviates mastitis and preserves the blood-milk barrier by metabolizing into phloretin[J]. Food Science and Human Wellness, 2025, 14(6): 9250147. DOI:10.26599/FSHW.2024.9250147.

本文編譯內容由作者提供

編輯：王佳紅；責任編輯：孫勇

封面圖片：圖蟲創意

為系統提升我國食品營養與安全的科技創新策源能力，加速科技成果向現實生產力轉化，推動食品產業向綠色化、智能化、高端化轉型升級，由北京食品科學研究院、中國食品雜志社《食品科學》雜志（EI收錄）、中國食品雜志社《Food Science and Human Wellness》雜志（SCI收錄）、中國食品雜志社《Journal of Future Foods》雜志（ESCI收錄）主辦，合肥工業大學、安徽農業大學、安徽省食品行業協會、安徽大學、合肥大學、合肥師范學院、北京工商大學、中國科技大學附屬第一醫院臨床營養科、安徽糧食工程職業學院、安徽省農科院農產品加工研究所、皖西學院、滁州學院、蚌埠學院共同主辦的“ 第六屆食品科學與人類健康國際研討會 ”，將于 2026年8月15-16日（8月14日全天報到） 在 中國 安徽 合肥 召開。

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