莱诺尿酸（Leonurine）通过调节肠道微生物群产生的吲哚-3-丙酸（indole-3-propionic acid）信号通路，缓解高脂肪饮食（HFD）引起的炎症和血脂异常

《The Journal of Nutritional Biochemistry》：Leonurine alleviates HFD-induced inflammation and dyslipidemia via modulating gut microbiota-derived indole-3-propionic acid signaling

高脂饮食（HFD）引发代谢紊乱，肠道菌群及代谢物起关键作用。Leonurine（LE）可改善HFD诱导的体重增加、血脂异常及炎症因子升高，并通过16S rRNA测序和代谢组学揭示其调节菌群结构（降低Firmicutes/Bacteroidetes比值，增加双歧杆菌等有益菌）及提升肠屏障功能（ZO-1、Occludin表达增强）。机制上，LE通过增加肠道和血清中IPA（吲哚-3-丙酸）水平，激活AhR通路并抑制NF-κB磷酸化，实现代谢炎症改善和器官损伤修复。

　　

作者：Tianlan Xi、Wenli Jiang、Zilang Luo、Jing Ouyang、Jiadan Yang

单位：重庆医科大学第一附属医院药学系，中国重庆

摘要

高脂饮食（HFD）会引发代谢紊乱，其中肠道微生物群和代谢物起着关键作用。尽管Leonurine（LE）已被证明具有降脂效果，但其是否通过调节肠道微生物群来改善代谢紊乱尚不清楚。本研究利用16S rRNA测序和非靶向代谢组学方法，系统评估了LE对HFD喂养小鼠的代谢表型、器官炎症、肠道屏障完整性和微生物群-代谢物轴的影响。结果表明，LE显著抑制了HFD引起的体重增加、血脂异常以及血清促炎细胞因子（IL-1β、IL-6、TNF-α）的升高，同时减轻了心脏、肝脏和肾脏的组织炎症和损伤。此外，LE还改善了HFD相关的结肠缩短和空肠绒毛变钝现象，并降低了紧密连接蛋白（ZO-1、Occludin）的表达，从而增强了肠道屏障功能。肠道微生物群分析显示，LE逆转了HFD引起的菌群失调，降低了Firmicutes/Bacteroidetes的比例，并增加了Bifidobacterium等有益菌属的丰度。代谢组学分析进一步表明，LE降低了肠道中的脂质代谢物（脂肪酸、甘油酯、甘油磷脂）水平，并显著增加了微生物群衍生的代谢物吲哚-3-丙酸（IPA）的含量。相关性网络分析显示，IPA水平与有益菌的丰度以及脂质谱和炎症标志物的改善密切相关。从机制上讲，LE提高了血清和肠道中的IPA水平，增强了芳基烃受体（AhR）的表达，并降低了NF-κB的磷酸化。总体而言，本研究揭示了LE通过重塑肠道微生物群-代谢物轴来改善HFD引起的代谢炎症和器官损伤的新机制，其中IPA-AhR通路可能起着核心作用。

引言

随着食品行业的快速发展，人类生活方式和饮食模式发生了深刻变化[1]。值得注意的是，高脂饮食（HFD）的广泛采用已成为一种普遍趋势[1,2]。长期过量摄入HFD已被证明会严重破坏脂质稳态[3,4]，并引发持续的低度全身炎症[3]。这种饮食引起的代谢和炎症失衡会逐渐导致多器官功能障碍[2,5]。大量证据表明，心脏[6,7]、肝脏[8,9]和肾脏[10,11]特别容易受到长期HFD摄入的直接和间接损害。

肠道微生物群是一个复杂的肠道生态系统[12,13]，在维持宿主健康方面起着核心作用[14,15]。肠道微生物群的菌群失调与多种慢性疾病（尤其是肥胖和糖尿病等代谢性疾病）的发展密切相关[16,17]。α多样性指的是微生物多样性，反映了物种丰富度和均匀性[18]。β多样性衡量不同样本间微生物群落的组成差异，代表了样本间的异质性[18]。HFD会导致肠道微生物群结构的特征性改变，表现为Firmicutes/Bacteroidetes比例增加，同时α多样性和β多样性显著降低[19,20]。

肠道微生物群通过将饮食成分生物转化为生物活性代谢物（包括短链脂肪酸[SCFAs][21]、胆汁酸衍生物[22]和色氨酸衍生的吲哚代谢物[23]）来调节宿主生理。特别是，色氨酸衍生的吲哚代谢物如吲哚-3-乙酰胺（IAM）、吲哚-3-丁酸（IBA）、吲哚-3-乳酸（ILA）和吲哚-3-丙酸（IPA）具有多种生物活性[[24], [25], [26]]。这些化合物主要作为芳基烃受体（AhR）配体，具有显著的抗炎作用和脂质代谢调节作用[27]。其中，IAM和IPA对AhR具有强结合亲和力，并能有效激活它[28,29]。总体而言，精确靶向肠道微生物群及其代谢物对于治疗HFD引起的代谢性疾病具有广阔的治疗潜力。

Leonurine（LE）是从传统中药Leonurus japonicus（益母草）中提取的主要生物活性生物碱，因其抗炎和抗氧化特性而成为一种有前景的治疗化合物[30]。最新研究表明，长期给予LE可以显著改善多种动物模型（包括小鼠、兔子和恒河猴）的脂质谱[31], [32], [33]]。作为一种有前景的新治疗剂，LE已在中国进入临床试验阶段，用于治疗高脂血症。然而，口服LE对肠道微生物群组成的影响及其与降脂效果的潜在机制联系仍不清楚。

由于LE的口服生物利用度相对较低[34]，推测其可能通过调节肠道微生物群的组成和功能来发挥药理作用。为了验证这一假设，本研究旨在探索口服LE在缓解HFD引起的代谢紊乱方面的治疗潜力。这将通过应用16S rRNA基因测序和非靶向代谢组学方法来全面评估其对肠道微生物组和宿主代谢途径的影响。

试剂信息

Leonurine盐酸盐（LE，纯度≥99%）购自MedChemExpress（美国新泽西州）。HFD（目录编号XTHF60）购自Synergy Pharmaceutical Bioengineering Co., Ltd（中国江苏）。Fast Reverse Transcription Kit、TRIEasy? Total RNA Extraction Reagent和SYBR Green Master Mix购自Yeasen Biotechnology（中国上海）。IPA酶联免疫吸附测定（ELISA）试剂盒购自上海 Zhuocai Biological Technology Co., Ltd

LE减轻HFD引起的体重增加、血脂异常和全身炎症

为了研究LE的治疗效果，实验设计如图1A所示。与CON组相比，HFD喂养增加了小鼠的体重（p< 0.001），而LE处理则减弱了这种效应（HFD_LE15组：p< 0.01；HFD_LE30组：p< 0.01；图1B）。血清脂质分析显示，HFD喂养显著升高了甘油三酯（TG）、总胆固醇（TC）和低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）水平（p<0.001 vs 对照组；图1C-E），同时降低了高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）浓度（p<0.001；图1F）。值得注意的是，LE

讨论

本研究结果表明，LE减轻了HFD引起的小鼠多器官损伤，并降低了循环中的炎症细胞因子和脂质水平。同时，LE增加了肠道微生物群的多样性和丰富度，同时减少了g_Blautia和g_Limosilactobacillus的丰度，这两种菌与炎症因子呈正相关。LE还增加了微生物代谢物IPA的水平，而IPA与炎症因子呈负相关。关键的是，LE还

结论

本研究系统地探讨了LE对HFD引起的肠道微生物群失调和代谢紊乱的治疗潜力。LE的改善效果与肠道微生物群–IPA–AhR/NF-κB轴的重塑密切相关。本研究不仅为LE在对抗代谢性疾病中的应用提供了机制基础，还强调了由肠道微生物群衍生的IPA和AhR通路作为炎症相关治疗靶点的前景

数据可用性声明

与本研究相关的所有数据均包含在文章或其补充材料中。本研究期间生成和/或分析的额外数据集可向相应作者索取。

作者贡献

Jiadan Yang和Jing Ouyang设计了研究并审阅了手稿。Tianlan Xi和Wenli Jiang进行了实验。Zilang Luo分析和解释了数据。Tianlan Xi撰写了手稿。

作者贡献声明

Tianlan Xi：撰写——初稿、项目管理、实验设计。Wenli Jiang：方法学、数据分析。Zilang Luo：方法学、数据管理。Jing Ouyang：撰写——审稿与编辑、资金获取。Jiadan Yang：撰写——审稿与编辑、监督、资金获取。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。所有作者均已批准发表该手稿。

致谢

我们感谢中国重庆市医学科学研究项目（编号2024GDRC012）、中国重庆市自然科学基金（编号CSTB2023NSCQ-MSX0392）、中国重庆市科学技术局医学研究项目（编号CSTB2023TIAD-KPX0063-3）以及中国重庆市卫生健康委员会和重庆市科学技术局联合医学研究项目（编号2024ZDXM015）的支持。