《Aquaculture Reports》:Dietary naringenin reduces high-fat diet-induced liver injury in largemouth bass by regulating intestinal microbiota and activating the ERα/NLRP3 pathway
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本研究针对高脂饲料诱发鱼类肝损伤的养殖业难题,探讨了柚皮素(Naringenin)的干预效果。结果表明,添加0.005%-0.02%柚皮素可通过激活雌激素受体α(ERα)、抑制NLRP3炎症小体活化、改善肠道菌群(如提升乳酸杆菌属Lactobacillus)并增强抗氧化能力(降低MDA、提升T-SOD),从而显著缓解肝细胞超微结构损伤和凋亡。该研究为水产饲料中添加植物雌激素防治代谢性肝病提供了新策略。
在现代集约化水产养殖中,高脂饲料因其能通过“蛋白质节约效应”降低饲料成本、提高效率而被广泛应用,全球超过57%的水生动物蛋白供应依赖于该模式。然而,长期投喂高脂饲料易导致鱼类出现肝损伤,表现为肝脏氧化应激、肝细胞空泡化、炎症及凋亡等病理特征,严重制约鱼类生长、免疫反应及水产品食用安全。其中,慢性炎症被视为单纯性脂肪变性向严重肝细胞损伤进展的关键因素。NLR家族pyrin结构域包含3(NLRP3)炎症小体的激活在高脂饮食诱导的鱼类肝损伤中扮演重要角色,但其调控机制及干预策略仍有待深入探索。
为应对这一产业难题,河南科技大学动物科技学院的高世阳等研究人员在《Aquaculture Reports》上发表了最新研究,以对高脂饲料敏感的大口黑鲈(Micropterus salmoides)为模型,探究了植物雌激素柚皮素(Naringenin)对高脂饮食诱导肝损伤的保护作用及机制。研究聚焦于柚皮素是否通过激活雌激素受体α(ERα)调控NLRP3炎症小体,并同步影响肠道菌群,从而发挥肝保护效应。
为系统评估柚皮素的效果,研究团队设计了六组实验饲料:正常脂肪组(10%脂质)及五组高脂饲料(18%脂质),后者分别添加0%、0.005%、0.01%、0.02%和0.04%的柚皮素。每组饲料随机投喂三个重复水箱(每箱30尾鱼),实验周期为八周。实验结束后,通过多项技术手段综合分析:生长性能与形态指标计算、肝脏与肠道氧化应激参数(MDA、T-SOD、CAT)检测、实时定量PCR(qRT-PCR)分析NLRP3通路相关基因(NLRP3、Caspase1、IL-1β、IL-18、ERα、TLR2)表达、16S rRNA测序解析肠道菌群组成、透射电子显微镜(TEM)观察肝细胞超微结构、TUNEL染色检测肝细胞凋亡,并采用Pearson相关分析探讨ERα与炎症指标、菌群与肝健康参数的关联性。
3.1. 生长、饲料利用及形态指标
高脂饮食虽未影响鱼体终末体重、增重率等生长指标,但显著提高了肝体指数(HSI),提示肝脏脂质沉积。而添加0.005%-0.04%柚皮素并未进一步改变生长性能,表明其保护作用独立于促生长效应,侧重于分子与细胞层面的调控。
3.2. 肠道与肝脏氧化应激指标
高脂饮食显著升高了肠道和肝脏的丙二醛(MDA)含量,并降低了总超氧化物歧化酶(T-SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性,证实氧化应激损伤。柚皮素补充(尤其是0.005%-0.02%)有效逆转了这一趋势,显著降低MDA水平并提升抗氧化酶活性,表明其能增强机体的抗氧化防御能力。
3.3. NLRP3通路相关基因表达
高脂饮食下调了ERα的mRNA表达,同时上调了NLRP3、Caspase1、IL-1β和IL-18的表达,激活了炎症小体通路。而柚皮素干预则显著上调ERα表达,并剂量依赖性地抑制NLRP3及其下游炎症因子表达。相关性分析进一步揭示,ERα与NLRP3、Caspase1、IL-1β、IL-18及凋亡指数均呈显著负相关,提示ERα激活可能负向调控NLRP3炎症小体的转录与活化。
3.4. 肠道菌群组成
通过主成分分析(PCA)发现,高脂饮食显著改变了肠道菌群结构,而0.02%柚皮素(NGR200)干预使其向正常组靠拢。高脂饮食显著提升了潜在有害菌支原体属(Mycoplasma)的相对丰度;而NGR200组则显著降低了Mycoplasma,同时富集了多种有益菌,如乳杆菌属(Lactobacillus)、芽孢杆菌属(Bacillus)、明串珠菌属(Weissella)等。LEfSe分析确认这些有益菌为NGR200组的特征性微生物标志物。
3.5. 肝细胞超微结构
透射电镜观察显示,高脂饮食导致肝细胞线粒体严重肿胀、嵴断裂、数量减少,内质网扩张。定量分析表明,高脂组线粒体数量/面积显著降低,空泡化线粒体百分比及线粒体截面积显著增加。0.02%柚皮素干预则明显改善了这些超微结构损伤,线粒体形态和数量趋于正常。
3.6. 肝细胞凋亡
TUNEL染色显示,高脂饮食显著增加了肝细胞凋亡指数。0.02%柚皮素补充显著降低了凋亡细胞数量,表明其能抑制高脂饮食触发的肝细胞程序性死亡。
3.7/3.8. 相关性分析
相关性网络分析表明,肠道有益菌(如Lactobacillus、Cetobacterium)与肝脏抗氧化指标(T-SOD)、ERα表达呈正相关,与炎症指标、凋亡指数负相关;而Mycoplasma则呈现相反趋势。这提示柚皮素调控的肠道菌群改善可能通过“肠-肝轴”间接减轻肝脏炎症与氧化应激。
本研究结论表明,膳食补充0.005%-0.02%柚皮素可通过多途径协同缓解高脂饮食诱导的大口黑鲈肝损伤:1) 作为植物雌激素激活ERα,进而转录抑制NLRP3炎症小体的表达与活化,抑制肝脏炎症反应;2) 增强机体抗氧化能力,减轻氧化应激对细胞器(尤其是线粒体)的损伤;3) 改善肠道菌群失调,减少有害菌易位及其对肝脏的炎症刺激。这些作用共同减轻了肝细胞超微结构损伤和凋亡。该研究不仅阐明了柚皮素通过ERα/NLRP3通路及肠道微生态调控发挥肝保护作用的新机制,也为开发基于植物雌激素的水产饲料添加剂、防治养殖鱼类代谢性肝病提供了重要的理论依据和应用前景。