《Free Radical Biology and Medicine》：Probiotic-driven gut–liver redox crosstalk modulates hepatic Nrf2 signaling pathway and attenuates metabolic dysfunction-associated steatohepatitis
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代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH）是一种慢性肝病，以持续性炎症、氧化应激和进行性纤维化为特征。目前尚无有效的MASH药物治疗方案。研究人员研究了两种明确的益生菌菌株——德氏乳杆菌乳酸亚种（Lactobacillus delbrueckii s
代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH）是一种慢性肝病，以持续性炎症、氧化应激和进行性纤维化为特征。目前尚无有效的MASH药物治疗方案。研究人员研究了两种明确的益生菌菌株——德氏乳杆菌乳酸亚种（Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis，L. lactis）CKDB001和植物乳杆菌（Lactiplantibacillus plantarum，L. plantarum）Q180——是否通过调节肠-肝氧化还原信号减轻MASH病理。利用饮食诱导的MASH预防和治疗小鼠模型，研究人员证明口服这些菌株可显著改善肝脏脂肪变性、强力减轻纤维化，并降低炎症和氧化应激标志物。益生菌治疗与肠内谷胱甘肽（GSH）可用性增加相关，并伴随肝脏核因子E2相关因子2（Nrf2）信号激活及经典抗氧化酶的上调，这与肝脏氧化还原稳态改善和肝细胞损伤减轻一致。微生物组分析揭示了所给菌株在肠内的成功定植，以及肠道屏障完整性和代谢韧性相关的其他细菌类群（包括Akkermansia muciniphila、Parabacteroides goldsteinii和Mediterraneibacter butyricigenes）的富集。功能预测分析进一步提示微生物GSH代谢通路的增强，支持微生物群驱动的氧化还原调节在宿主保护中的潜在作用。治疗效力在疾病建立后以及在复现瘦型MASH样表型特征的条件下得以维持，突显了不依赖肥胖的作用机制。总之，研究人员的发现支持益生菌驱动的肠内GSH动态与肝脏Nrf2激活之间的关联，为MASH干预提供了一个机制明确且转化相关性的框架。
论文解读
研究背景、问题与意义
代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH）是一种以持续性炎症、氧化应激和进行性纤维化为特征的慢性肝病。脂毒性诱发的线粒体功能障碍和活性氧（ROS）过度产生在肝细胞损伤和纤维化中起关键作用。尽管生活方式干预是当前一线疗法，但长期依从性有限。值得注意的是，相当比例的患者在无肥胖状态下发展为MASH（即瘦型MASH），其病理机制涉及不依赖肥胖的氧化应激和肠道源性代谢紊乱。目前获批的药物（如resmetirom、semaglutide）存在疗效和可及性局限。肠-肝轴被公认为MASH发病的核心调节器，肠道氧化还原失衡被认为是肝脏氧化应激的上游驱动因素。核因子E2相关因子2（Nrf2）是维持细胞氧化还原平衡的主转录调节因子，其信号受损在MASH中常见。益生菌干预因具有调节肠道微生物组成、屏障功能和代谢信号等多层生物效应而成为潜在治疗策略。然而，益生菌驱动的肠道氧化还原增强与肝脏抗氧化反应之间的机制联系尚未明确。本研究旨在探究两种特定益生菌菌株——德氏乳杆菌乳酸亚种（L. lactis）CKDB001和植物乳杆菌（L. plantarum）Q180——是否通过调节肠-肝氧化还原轴减轻MASH进展，并阐明其潜在机制。论文发表在《Free Radical Biology and Medicine》。
关键技术与方法
研究人员采用饮食诱导的MASH预防和治疗小鼠模型（雄性C57BL/6J小鼠，7周龄，来源于Japan SLC, Inc.）。主要技术方法包括：16S rRNA基因测序（V3-V4区，Illumina MiSeq平台，3BIGS Co., Ltd.分析）进行粪便微生物组分析；组织学染色（H&E、Oil Red O、Masson三色、Sirius红）及免疫组化评估肝脏脂肪变性、纤维化和氧化损伤标志物（4-羟基壬烯醛4-HNE、3-硝基酪氨酸3-NT）；DHE染色检测ROS；TUNEL分析评估肝细胞凋亡；免疫印迹检测蛋白表达；ELISA检测促炎细胞因子和脂多糖（LPS）；qPCR检测mRNA表达；全基因组测序（WGS）分析菌株的氧化还原相关基因；以及盲肠内容物和肝脏中谷胱甘肽（GSH）及GSH/GSSG比值的酶学测定。
研究结果
3.1 益生菌治疗在MASH预防模型中减少肝脏脂肪变性和炎症
通过饮食诱导的预防模型，研究人员发现L. lactis CKDB001和L. plantarum Q180口服给药（5次/周，8周）显著减轻肝脏脂肪变性（Oil Red O染色及肝甘油三酯含量降低），并降低肝脏炎症因子TNFα和IL-6水平（ELISA）。H&E染色显示肝细胞气球样变减轻。
3.2 益生菌治疗在MASH预防模型中减轻肝脏纤维化
Masson三色和Sirius红染色显示，两种益生菌治疗组肝脏胶原沉积显著减少；免疫印迹分析证实COL1A1和αSMA蛋白表达降低；L. plantarum Q180组肝羟脯氨酸含量也显著降低。
3.3 益生菌治疗在MASH预防模型中改善肠道微生物组成和肠道稳态
16S rRNA基因测序显示，益生菌治疗部分恢复肠道微生物群落结构，富集有益菌如
Akkermansia muciniphila等；PICRUSt2预测的GSH代谢通路丰度增加；盲肠内容物总GSH水平和GSH/GSSG比值升高。免疫印迹和免疫组化证实肠道紧密连接蛋白occludin表达恢复，肠屏障完整性改善。
3.4 益生菌治疗在MASH预防模型中减轻肝脏氧化应激并增强抗氧化反应
DHE染色显示ROS水平降低；TUNEL阳性细胞减少；3-NT和4-HNE免疫组化染色面积减小。免疫印迹显示Nrf2核积累增加，下游靶基因HO-1和NQO1表达上调；qPCR证实Gsta1、Ho-1、Nqo1 mRNA水平升高。肝脏GSH水平和GSH/GSSG比值也得到恢复。
3.5 益生菌治疗在MASH治疗模型中减少肝脏脂肪变性和炎症
在治疗模型中，先诱导MASH 4周，再继续给药4周。H&E和Oil Red O染色显示肝细胞气球样变和脂肪积累减轻；IL-6水平降低，TNFα在L. plantarum Q180组显著降低。
3.6 益生菌治疗在MASH治疗模型中减轻肝脏纤维化
Masson三色和Sirius红染色显示胶原沉积减少；免疫印迹证实FN和αSMA蛋白表达降低；qPCR显示Acta2、Tgfβ、Col1a1、Col3a1 mRNA水平显著降低。
3.7 益生菌治疗在MASH治疗模型中改善肠道微生物组成和肠道稳态
16S rRNA基因测序显示，尽管整体微生物多样性变化有限，但给药菌株在粪便中可检测，且富集了
A. muciniphila、
Parabacteroides goldsteinii等有益菌；盲肠总GSH和GSH/GSSG比值升高；occludin表达恢复，血清LPS水平降低，提示肠屏障改善和内毒素易位减少。
3.8 益生菌治疗在MASH治疗模型中与增强的肝脏Nrf2信号和减轻的氧化应激相关
DHE染色显示ROS降低；TUNEL阳性细胞减少；3-NT和4-HNE免疫组化染色减弱。免疫印迹显示Nrf2核积累、HO-1和NQO1表达上调；qPCR证实Gsta1、Ho-1、Nqo1 mRNA升高。肝脏GSH水平和GSH/GSSG比值恢复。
讨论与结论
研究人员讨论了MASH的多因素性质，强调氧化应激和炎症驱动肝损伤。本研究的核心发现是口服L. lactis CKDB001或L. plantarum Q180通过益生菌相关的肠-肝氧化还原相互作用减轻MASH病理，表现为肠内GSH水平升高、肝脏Nrf2积累和抗氧化基因表达增强，同时纤维化显著减轻。WGS显示L. plantarum Q180携带完整的GSH生物合成基因（gshF/AB、gshA、gpx），而L. lactis CKDB001缺乏从头合成基因但具有谷氨酸转运和半胱氨酸合成基因，提示互补机制。研究还观察到肠屏障完整性改善和血清LPS降低，支持肠道氧化还原状态作为肝脏抗氧化反应的上游调节因素。尽管两个模型中的微生物组变化程度不同（预防模型更显著），但功能性的氧化还原相关特征（肠内GSH增加、Nrf2激活）在治疗模型中仍得以保持。抗纤维化效果尤为突出，可能反映纤维化重塑对氧化还原失衡的高度敏感性。研究人员指出，本研究未直接通过功能缺失实验证明Nrf2的必要性，也未直接检测微生物GSH代谢的体内酶活性，但既往研究已确立Nrf2的保护作用。结论部分翻译如下：本研究支持益生菌相关的肠-肝氧化还原相互作用与MASH进展减轻之间的关联。口服L. lactis CKDB001或L. plantarum Q180与肠道谷胱甘肽氧化还原状态改变、肝脏Nrf2信号激活以及氧化应激相关肝损伤减少相关。这些效应在预防和治疗MASH模型中均伴有脂肪变性改善和纤维化显著减轻。总之，研究人员的发现支持基于微生物组的氧化还原调节作为一种机制明确且具有前景的MASH治疗策略。
