集萃無(wú)菌鼠助力揭示水飛薊素降脂保肝功效，2023年1月30日，復(fù)旦大學(xué)吳浩、山東理工大學(xué)紀(jì)洪芳、申亮研究組在Nature Communications在線發(fā)表了題為“Microbially produced vitamin B12 contributes to the lipid-lowering effect of silymarin”的文章，揭示了中藥水飛薊素可通過腸道微生物合成的維生素B12發(fā)揮降脂保肝的功效。該研究中所使用的C57BL/6J(Germ-free，GF和相關(guān)實(shí)驗(yàn)服務(wù)由集萃藥康提供。

水飛薊素是從菊科植物水飛薊的果實(shí)中提取得到的天然活性物質(zhì)。該藥是黃酮木脂素（主要為水飛薊賓）和多酚類化合物的混合物。水飛薊素已被證實(shí)可以改善肝損傷和脂質(zhì)紊亂，其對(duì)肝臟的保護(hù)作用及作用機(jī)制有待進(jìn)一步闡明。研究發(fā)現(xiàn)，與二甲雙胍類似，水飛薊素口服給藥后，在胃腸道中有較高的濃度。水飛薊素的降脂作用是否類似二甲雙胍的降血糖機(jī)制，也通過腸道微生物群發(fā)揮作用，仍需進(jìn)一步研究。為此，復(fù)旦大學(xué)吳浩、山東理工大學(xué)紀(jì)洪芳、申亮研究組揭示了水飛薊素改善肝損傷的關(guān)鍵機(jī)制，發(fā)現(xiàn)了水飛薊素通過腸道微生物群及其合成的維生素B12來(lái)發(fā)揮保肝降脂作用。

1、水飛薊素能夠改善肝臟脂質(zhì)代謝以及改變腸道微生物組成

研究者發(fā)現(xiàn)肥胖大鼠在補(bǔ)充水飛薊素或水飛薊賓12周后肝功能有所改善，肝臟炎癥因子IL - 6，TNF - α水平降低，肝臟脂質(zhì)代謝改善。相對(duì)比而言，水飛薊賓對(duì)于肝臟脂質(zhì)代謝的改善作用不如水飛薊素。研究者進(jìn)一步對(duì)大鼠糞便菌群進(jìn)行了16S rRNA測(cè)序，結(jié)果發(fā)現(xiàn)水飛薊素處理后腸道菌群組成發(fā)生了顯著改變，而水飛薊賓處理后沒有發(fā)生類似的變化，提示水飛薊素可以部分改善高脂飲食（HFD）誘導(dǎo)的腸道菌群失調(diào)，但主要不是通過水飛薊賓發(fā)揮作用，而可能是水飛薊素中的其他化合物（如二氫槲皮素）或水飛薊素所調(diào)控的微生物代謝產(chǎn)物等。

水飛薊素能夠改善肝臟功能，肝臟炎癥，脂質(zhì)代謝以及改變腸道微生物組成

2、水飛薊素通過腸道菌群及其維生素B12合成能力改善肝臟脂質(zhì)代謝

為測(cè)試水飛薊素改變的微生物群與改善的肝脂代謝之間是否存在因果關(guān)系，研究者進(jìn)行了12周的類菌移植 (FMT): 結(jié)果表明FMT能明顯改善受體大鼠肝臟脂肪堆積，肝臟炎癥以及肝臟脂質(zhì)代謝，這與直接用水飛薊素處理的結(jié)果一致。研究結(jié)果驗(yàn)證了水飛薊素是通過調(diào)控腸道菌群促進(jìn)肝臟脂質(zhì)代謝，發(fā)揮降脂保肝作用。為了進(jìn)一步確定其改善肝臟脂質(zhì)代謝的作用機(jī)制，研究者對(duì)糞便樣本進(jìn)行了WGS測(cè)序，以表征水飛薊素處理后腸道微生物功能的變化。結(jié)果表明水飛薊素可能主要通過調(diào)控的腸道菌群產(chǎn)B12的能力來(lái)改善肝臟脂質(zhì)代謝。

糞便菌群移植實(shí)驗(yàn)證實(shí)水飛薊素對(duì)肝臟脂肪堆積的保護(hù)作用，水飛薊素通過腸道菌群及其維生素B12合成能力改善肝臟脂質(zhì)代謝

3、無(wú)菌小鼠助力驗(yàn)證水飛薊素通過腸道菌群及其產(chǎn)生的維生素B12來(lái)發(fā)揮保肝降脂作用

為了研究B12是否對(duì)改善肝臟脂質(zhì)代謝有直接作用，研究者選用了無(wú)菌C57BL/6J小鼠。無(wú)菌小鼠能夠排除研究過程中腸道微生物差異性的干擾，是研究宿主-微生物相互作用的重要模型。研究者首先對(duì)無(wú)菌C57BL/6小鼠進(jìn)行了為期12周的水飛薊素和高劑量B12給藥。結(jié)果表明，水飛薊素對(duì)肥胖大鼠肝臟脂質(zhì)代謝的改善作用在HFD喂養(yǎng)的無(wú)菌小鼠中大打折扣;相比之下，直接補(bǔ)充維生素B12的無(wú)菌小鼠肝臟總膽固醇和甘油三酯水平比HFD對(duì)照組明顯下降。結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)水飛薊素對(duì)肝臟脂質(zhì)代謝的作用依賴于腸道微生物群及其合成B12的能力。同時(shí)，在臨床研究中發(fā)現(xiàn)，人類血清VB12的δ變化與血清甘油三酯的波動(dòng)呈負(fù)相關(guān)。

補(bǔ)充水飛薊素對(duì)于HFD喂養(yǎng)的無(wú)菌小鼠無(wú)影響，水飛薊素對(duì)于肝臟脂質(zhì)代謝的改善依賴于腸道微生物群及其合成B12的能力

為了確定B12的作用靶點(diǎn)，研究者對(duì)食用高脂飼料補(bǔ)充水飛薊素或B12的大鼠和無(wú)菌小鼠以及高脂對(duì)照組進(jìn)行了肝臟轉(zhuǎn)錄組分析。大鼠肝臟轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)顯示一碳代謝通路和脂肪酸降解通路顯著上調(diào)。無(wú)菌小鼠的肝臟轉(zhuǎn)錄組分析顯示，水飛薊素組有26個(gè)基因顯示出顯著變化，而B12處理組中有482個(gè)基因發(fā)生了變化。靶向代謝組學(xué)分析結(jié)果顯示，在B12組，15個(gè)肝臟脂質(zhì)代謝的關(guān)鍵基因中有9個(gè)基因在其中得到驗(yàn)證。這也證實(shí)B12可能通過抑制肝臟脂肪生成和增強(qiáng)脂肪酸氧化來(lái)抑制肝臟脂肪堆積。與大鼠中觀察到不同的是，在B12喂養(yǎng)的無(wú)菌小鼠中，參與一碳代謝基因的表達(dá)水平?jīng)]有顯著增加，而編碼金屬硫蛋白的兩個(gè)基因顯著增加。研究者推測(cè)，B12介導(dǎo)的一碳代謝和肝臟脂質(zhì)代謝的相關(guān)表觀遺傳調(diào)控需要腸道微生物群。而在無(wú)菌條件下，B12也可能通過抗氧化劑或其他未知途徑對(duì)肝臟脂質(zhì)代謝間接起作用。

B12介導(dǎo)的一碳代謝和肝臟脂質(zhì)代謝的相關(guān)表觀遺傳調(diào)控依賴于腸道微生物群，在無(wú)菌條件下，B12可能通過抗氧化劑或其他未知途徑間接起作用。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-36079-x

水飛薊素通過調(diào)控腸道菌群及其產(chǎn)生的B12在大鼠中發(fā)揮保肝降脂作用。肝臟轉(zhuǎn)錄組分析表明，減少脂肪生成和增強(qiáng)脂肪酸氧化可以改善肝臟脂質(zhì)代謝。此外，血清B12的δ變化與人血清甘油三酯的波動(dòng)呈負(fù)相關(guān)。