《Microbiology Spectrum》:Corn silk extract as a prebiotic exerts antihypertensive effects via gut microbiota modulation in hypertensive rats
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本研究首次揭示传统药食资源玉米须提取物(CSE)可作为新型植物源益生元,通过重塑肠道菌群结构(如提升阿克曼菌属Akkermansia和乳杆菌属Lactobacillus丰度)、降低血清脂多糖(LPS)和促炎细胞因子(IL-6、TNF-α等)、恢复一氧化氮(NO)介导的内皮功能,从而在自发高血压大鼠(SHR)中实现持续降压。粪菌移植(FMT)实验证实肠道菌群是CSE降压效果的关键介导者。该研究为高血压的微生物靶向干预提供了天然策略和机制证据。
研究背景与意义
高血压作为全球最常见的慢性非传染性疾病之一,是心脑血管事件及肾功能损伤的主要风险因素。当前药物治疗存在依从性差、副作用等问题,亟需开发安全有效的非药物干预策略。近年来,肠道菌群失调被证实与高血压发生发展密切相关,通过菌群-免疫-代谢轴调控血压的机制成为研究热点。玉米须作为传统药食同源资源,富含多糖、黄酮等活性成分,但其降压作用是否通过调节肠道菌群实现尚不明确。
材料与方法
研究采用自发高血压大鼠(SHR)模型,随机分为对照组和玉米须提取物(CSE)干预组(300 mg/kg/天,灌胃4周,停药观察4周)。通过16S rRNA测序分析肠道菌群组成,检测血清炎症因子(LPS、IL-6、TNF-α、CRP)、一氧化氮(NO)水平及血管功能(乙酰胆碱诱导的血管舒张)。采用粪菌移植(FMT)验证菌群的因果作用,并通过免疫组化、Western blot等技术评估肠屏障完整性(Occludin、ZO-1)和eNOS/NO通路活性。
CSE有效降低血压并缓解系统性炎症
CSE干预显著降低SHR的收缩压(SBP)和舒张压(DBP),且停药后降压效果可持续4周(图1B)。干预组血清C反应蛋白(CRP)水平显著下降(图1D),而肝肾功能指标无异常,表明CSE在安全剂量下具有抗炎和持久降压作用。
CSE重塑肠道菌群结构并增强代谢功能
16S rRNA测序显示,CSE干预后肠道菌群Shannon指数显著升高(图2A),Firmicutes/Bacteroidetes(F/B)比值降低(图2C),有益菌如Akkermansia、Lactobacillus丰度增加,潜在致病菌Escherichia-Shigella减少(图2E)。PICRUSt2功能预测显示,CSE上调氨基酸代谢通路,下调LPS合成和NF-κB炎症通路(图2F)。
CSE改善肠屏障功能并抑制TLR4-eNOS-NO通路
CSE干预后,血清LPS水平和肠道通透性(FITC-葡聚糖荧光强度)显著降低(图3A、B),结肠紧密连接蛋白Occludin和ZO-1表达升高(图3C)。同时,血清IL-6、TNF-α和活性氧(ROS)水平下降(图3D、E),主动脉TLR4 mRNA表达下调(图4A),而血清NO水平、主动脉p-eNOS/eNOS比值及内皮依赖性血管舒张功能均显著改善(图4B–E)。
菌群-炎症-NO轴是CSE降压的核心通路
相关性分析和PERMANOVA表明,血压变化与菌群多样性、炎症指标和NO水平显著相关,而与尿量无关(图5)。结构方程模型提示CSE可能通过“菌群调控→炎症缓解→NO通路激活”的级联反应实现降压。
粪菌移植验证菌群的因果作用
将CSE干预后的供体菌群移植至抗生素预处理SHR,受体大鼠血压下降,肠屏障功能和血管舒张反应改善,且炎症指标逆转(图6)。反之,移植对照组菌群则加重高血压表型,证实肠道菌群是CSE降压效应的必需介质。
讨论与展望
本研究首次系统阐明CSE作为植物源益生元,通过调控肠道菌群-炎症-NO轴发挥降压作用。其活性成分(如多糖、黄酮)可能通过富集益生菌、抑制病原菌、促进短链脂肪酸(SCFA)生成等机制协同起效。未来需进一步解析CSE中具体活性成分,并开展临床研究验证其转化价值。该研究为高血压的微生物靶向治疗提供了新思路,亦拓展了传统药食资源在慢病管理中的应用前景。