《Frontiers in Microbiology》:Lactobacillus plantarum-fermented persimmon juice alleviates alcohol-induced hepatic ferroptosis by activating the Keap1/Nrf2 antioxidant axis
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本研究揭示植物乳杆菌发酵柿汁(Fj)通过激活Keap1/Nrf2抗氧化信号通路,显著改善酒精诱导的肝脂代谢紊乱和铁死亡现象。实验证实Fj能提升GSH/GSH-Px水平、降低ROS积累,并调控AMPK-PPARα通路关键基因表达,为益生菌发酵功能性饮品防治酒精性肝病(ALD)提供新策略。
引言
酒精性肝病(Alcoholic Liver Disease, ALD)作为长期过量饮酒引发的主要健康风险,女性群体因较低体重和酒精脱氢酶(ADHs)活性更易患病。本研究聚焦植物乳杆菌发酵柿汁(Fj)对雌性C57BL/6小鼠ALD模型的干预作用,重点探究其通过调节Keap1/Nrf2通路抑制铁死亡(ferroptosis)的分子机制。
材料与方法
通过高效液相色谱-质谱联用(HPLC-MS)分析发现,Fj中绿原酸、对羟基苯甲酸等抗氧化物质含量显著高于未发酵柿汁(Pj)。动物实验采用NIAAA酒精肝损伤模型,分组干预后检测血清ALT、AST、γ-GT及肝脏TC、TG等指标,并通过苏木精-伊红(H&E)染色、油红O染色评估肝组织病理变化。采用ICP-MS测定肝铁含量,RT-qPCR和免疫组化(IHC)分析Keap1、Nrf2、GPX4等基因表达,同时通过ABTS、DPPH自由基清除实验评价体外抗氧化活性。
结果
- 1.
发酵柿汁改善酒精性肝损伤
Fj干预显著降低酒精引发的肝系数升高及ALT、AST异常(p<0.01),组织学显示Fj组炎症浸润和细胞空泡化明显减轻。脂质代谢方面,Fj较Pj更有效降低TC、TG和LDL-C(p<0.05),并逆转HDL-C下降趋势。
- 2.
调控AMPK-PPARα通路减轻脂质沉积
油红O染色显示Fj组肝细胞内脂滴面积减少47.3%(p<0.01)。分子机制上,Fj上调AMPK和PPARα mRNA表达,抑制FAS基因,促进脂肪酸β-氧化。同时,Fj将酒精引发的脂质过氧化物(LPO)和丙二醛(MDA)水平降低至近正常范围。
- 3.
抑制铁死亡关键环节
酒精喂养使肝铁含量升高2.1倍,Fj干预使铁浓度恢复至对照组90%。GPX4蛋白在Fj组提升至对照组的1.8倍(p<0.01), ferroptosis相关基因ACSL4、NOX1表达被显著抑制。IHC证实Fj组铁蛋白轻链(FTL)和重链(FTH1)蛋白表达趋于正常。
- 4.
发酵提升抗氧化物质基础
HPLC-MS揭示Fj中L-乳酸、琥珀酸含量分别增加3.2倍和2.7倍,新增p-羟基苯甲酸。体外实验中Fj对ABTS、DPPH和·OH自由基清除率较Pj提升30%-50%(p<0.01),总抗氧化能力(TAOC)提高42%。
- 5.
激活Keap1-Nrf2抗氧化轴
DHE染色显示Fj组ROS荧光强度降低68%。肝脏内GSH和GSH-Px水平在Fj干预后恢复至对照组95%以上。IHC与RT-qPCR证实Fj显著上调Keap1、Nrf2蛋白及CAT、GSH下游基因表达(p<0.05),激活细胞抗氧化防御系统。
讨论
本研究首次系统阐述Fj通过多靶点协同作用缓解ALD的机制:一方面通过有机酸激活AMPK-PPARα通路改善脂代谢,另一方面通过酚类物质增强抗氧化能力,进而调控Keap1/Nrf2/GPX4轴抑制铁死亡。相较于传统护肝剂水飞蓟素,Fj在调节铁稳态方面展现独特优势。未来需进一步解析Fj中具体活性成分及性别特异性响应差异。
结论
植物乳杆菌发酵柿汁可作为基于后生元(postbiotic)的功能性饮品策略,通过Keap1/Nrf2信号通路多维调控氧化应激与铁死亡,为酒精性肝病的膳食干预提供新思路。