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本文系Food Science and Human Wellness原创编译,欢迎分享,转载请授权。

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Introduction

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过量饮酒是危害健康的重要因素。全球疾病负担数据显示,酒精消费使肝病死亡风险增加260倍,心血管死亡风险增加3.2倍,癌症死亡风险提高5.1倍,约5.3%的死亡与饮酒有关。我国作为酒业生产和消费大国,随着经济发展与生活水平提升,居民饮酒量显著增加,嗜酒者比例一度高达26.98%,且酒精摄入已成为导致居民死亡的十大因素之一。长期过量饮酒引起的酒精性肝病(ALD),已成为我国亟待解决的公共卫生问题。因此,深入了解ALD的发病机制并探索有效的干预措施对于防治ALD具有重要意义。

近年来,越来越多的研究证据显示,酒精摄入会引起肠道菌群失调和破坏肠道屏障功能,导致肠-肝轴紊乱,增加肝脏对肠道有害物质的暴露,进而引发ALD。因此开发利用具有调节肠道菌群作用的生物活性物质对ALD的防治具有重要意义。酵母提取物(YE)是以酿酒酵母为原料,通过生物酶解技术将酵母细胞内生物活性物质抽提出来所得到的可被人体直接吸收利用的可溶性营养物质的浓缩物。近年来随着研究的不断深入,多项实验证据显示YE除了营养特性外还具有抗炎、抗氧化和调节肠道菌群等多种健康生物学效应,因此具有潜在的ALD改善作用。

基于此,山西医科大学营养与食品卫生学教研室韩浩副教授课题组和安琪酵母股份有限公司张彦正高级工程师通过YE干预实验、抗生素干预实验和粪菌移植实验深入研究了YE对ALD的改善作用,并从调节肠道菌群的角度进行机制探索(研究思路如图1所示)。

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1 YE通过调节肠道菌群改善ALD的作用机制

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Results

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YE显著改善小鼠ALD

干预实验研究结果显示,YE干预8周后,显著改善酒精引起的肝脏组织脂肪变性、小叶炎症和气球样变,降低血清ALT、AST、TC和TG的水平,说明YE具有改善ALD的作用(图2)。

图2  YE改善酒精喂养小鼠ALD
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图2 YE改善酒精喂养小鼠ALD

YE干预恢复酒精诱导的小鼠肠道菌群失调

通过检测肠道菌群α-多样性和β-多样性发现YE干预显著改善酒精导致的肠道菌群多样性和丰富度降低以及肠道菌群结构的变化(图3)。进一步从门、科和属水平检测菌群的组成与分布发现YE干预后可纠正酒精引起的部分菌群丰度变化,特别是增加了有益菌如瘤胃球菌科(Ruminococcus)、普雷沃氏菌科(Prevotella)、阿克曼氏菌属(Akkermansia)、乳酸杆菌属(Lactobacillus)和粪杆菌属(Faecalibaculum)的丰度,降低了有害菌如变形菌门(Proteobacteria)、肠杆菌科(Enterobacteriaceae)和脱硫弧菌科(Desulfovibrionaceae)的比例。此外,STAMP分析结果提示YE改善ALD的作用可能与降低LPS生物合成、调节胆汁酸生物合成以及短链脂肪酸代谢相关(图4)。

图3  YE改善酒精诱导的肠道菌群失调
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图3 YE改善酒精诱导的肠道菌群失调
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4 YE改善酒精所致的小鼠肠道菌群结构改变

YE干预减轻酒精引起的小鼠肠道屏障功能损伤并减少LPS泄漏

YE减轻酒精所致的小鼠肠黏膜损伤,增加了紧密连接蛋白ZO-1和Occludin的表达水平,改善肠道屏障功能,减少肠道LPS进入血清(图5)。

图5  YE减轻酒精引起的肠道屏障功能损伤
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图5 YE减轻酒精引起的肠道屏障功能损伤

YE抑制酒精诱导的小鼠肝脏LPS/TLR4信号通路激活

YE干预显著下调肝脏TLR4的表达水平,抑制其调控的NF-κB炎症信号通路活化和炎症因子释放,减轻了肝脏炎症反应。Spearman秩相关分析结果显示肠道菌群失调与肠道通透性相关指标、LPS、炎症因子、转氨酶和血脂水平存在显著相关性。说明YE 可能通过改善酒精所致的肠道菌群失调和肠道屏障功能损伤,减少LPS产生和泄漏,抑制肠源性LPS介导的肝脏TLR4炎症信号通路活化,减轻肝脏炎症反应,进而发挥ALD保护作用(图6)。

图6  YE抑制LPS介导的肝脏TLR4/NF-κB炎症信号通路活化
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图6 YE抑制LPS介导的肝脏TLR4/NF-κB炎症信号通路活化

抗生素对YE改善ALD作用的影响

为进一步证明调节肠道菌群在YE保护酒精性肝损伤中的关键作用,研究者进行了抗生素干预实验。结果显示使用抗生素干预降低肠道菌群负荷后,YE改善ALD、降低血脂和血清LPS、D-LA及炎症因子水平的作用显著减弱,说明调节肠道菌群在YE保护酒精性肝损伤中起关键作用(图7)。

图7抗生素干预显著减弱YE对ALD的改善作用
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图7抗生素干预显著减弱YE对ALD的改善作用

粪菌移植实验FMT)验证肠道菌群在YE改善酒精性肝病作用中的重要作用

最后,研究者通过粪菌移植实验进一步验证YE通过调节肠道菌群发挥ALD保护作用。结果显示,受体组小鼠在接受对照组、酒精组和YE组小鼠肠道菌群移植后呈现与供体相似的病理特征。与ALD-FMT组小鼠相比,YE-FMT组小鼠肝血窦扩张和脂肪变性等病理变化显著改善(图8)。

图8  FMT对肝脏的影响
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图8 FMT对肝脏的影响

肠道菌群检测结果显示,受体组小鼠与相应供体组小鼠肠道菌落结构相似,表明FMT成功(图9)。菌群结构分析结果显示,ALD-FMT组小鼠出现明显的肠道菌群失调,表现为脱硫弧菌属(Desulfovibrio)丰度增加,而粪杆菌属(Faecalibaculum)、毛螺菌属NK4A136群(Lachnospiraceae_NK4A136_group)和乳酸杆菌属(Lactobacillus)的丰度降低(图10)。

图9  FMT对小鼠肠道菌落结构的影响
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图9 FMT对小鼠肠道菌落结构的影响
图10  FMT对受体组小鼠肠道菌群的影响
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图10 FMT对受体组小鼠肠道菌群的影响

此外,研究者发现与ALD-FMT组小鼠相比,YE-FMT组小鼠结肠黏膜屏障功能显著改善,血清LPS水平显著降低,并与某些菌属丰度正相关。同时肝脏TLR4/NF-κB信号通路活化水平及炎症因子表达水平显著降低,炎症反应减轻(图11)。以上结果表明YE改善ALD的作用可以通过粪便微生物转移,进一步验证了肠道菌群在YE改善ALD中发挥关键作用。

图11  FMT对小鼠肠道屏障功能和肝脏TLR4/NF-κB信号通路的影响
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图11 FMT对小鼠肠道屏障功能和肝脏TLR4/NF-κB信号通路的影响

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Conclusion

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YE通过纠正酒精诱导的肠道微生态失调、改善肠道屏障功能、减少肠源性LPS泄漏、抑制LPS介导的肝脏TLR4/NF-κB炎症信号通路活化改善ALD。

01

第一作者

韩浩,山西医科大学公共卫生学院营养与食品卫生学教研室副教授,硕士研究生导师,国家注册营养师。中国营养学会慢病分会委员,山西省营养学会理事。近年来主要研究营养素或功能组分对非酒精/酒精性肝肝病的改善作用和分子机制研究。目前主持国家自然科学基金青年基金1项、山西省科技厅应用基础研究项目2项、山西省教育厅高等学校科技创新基金项目2项、安琪纽特营养基金项目1项。以第一作者或通讯作者在《Food Science and Human Wellness》、《Food &Function》、《Journal of Nutritional Biochemistry》和《Journal of Functional Foods》等国内外营养与食品领域知名期刊发表中英文论文20余篇。

02

通信作者

张彦,博士,正高级工程师,注册营养师,湖北省有突出贡献中青年专家,现任安琪酵母股份有限公司总经理助理、研究院院长。湖北省营养学会副理事长、宜昌市营养学会理事长。从事营养健康产品研究与开发20余年。研究领域有:功能性食品的研究与开发;酵母源功能原料的研究与开发;发酵营养与功能研究。牵头组织20多个国家省市科技攻关项目,取得了多项突出成果,获得省部级科技奖励4项、市级科技奖励4项。发表SCI文章20余篇,获得发明专利50余项,并参与编写专著5部。

Dietary yeast extract prevents alcoholic liver disease in mice via correcting gut dysbiosis and improving intestinal barrier function

Hao Hana,b,c,d,*, Lei Tiana, Yajing Donga, Yanyang Hana, Xiaoman Wanga, Qian Chenge,f, Haibo Zhange,g, Yan Zhange,*

a Department of Nutrition and Food Hygiene, School of Public Health, Shanxi Medical University, Taiyuan 030001, China

b Key Laboratory of Coal Environmental Pathogenicity and Prevention (Shanxi Medical University), Ministry of Education, Taiyuan 030001, China

c Center for Ecological Public Health Security of Yellow River Basin, Shanxi Medical University, Taiyuan 030001, China

d Nutritional and Food Sciences Research Institute, Shanxi Medical University, Taiyuan 030001, China

e Hubei Provincial Key Laboratory of Yeast Function, Yichang 443003, China

f Research Center of Nutrition and Health Food, Yichang 443003, China

g School of Health Science and Engineering, Shanghai Engineering Research Center of Food Microbiology, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China

*Corresponding author.

Abstract

Alcoholic liver disease (ALD) is one of the major global public health problems. Yeast extract (YE), a product prepared from yeast, has been proven to have antioxidant and anti-inflammatory properties. However, the potential role of YE in the prevention of ALD remains unclear. The present study aimed to investigate the protective effects of YE on ALD and explore the underlying mechanism based on gut microbiota. The result showed that YE supplementation significantly ameliorated chronic alcohol exposure-induced liver injury in mice. In addition, YE counteracted alcohol-induced gut dysbiosis, intestinal barrier dysfunction, lipopolysaccharide (LPS) leakage-induced inflammatory response in the liver. Moreover, microbiota depletion by a broad-spectrum antibiotic was sufficient to block the protective effect of YE on ALD, indicating the contribution of gut dysbiosis modulation to the hepatoprotective role of YE. Furthermore, we demonstrated the causal relationship between gut microbiota and hepatoprotective effects of YE with the fecal microbiota transplantation (FMT) experiment. Compared with the ALD-FMT mice, gut dysbiosis, intestinal barrier dysfunction, LPS/TLR4 signaling pathway activation, and liver inflammatory response were significantly improved in the YE-FMT mice. Together, our findings highlight that dietary YE protects against ALD through gut dysbiosis correction.

Reference:

HAN H, TIAN L, DONG Y J, et al. Dietary yeast extract prevents alcoholic liver disease in mice via correcting gut dysbiosis and improving intestinal barrier function[J]. Food Science and Human Wellness, 2025, 14(6): 9250146. DOI:10.26599/FSHW.2024.9250146.

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本文编译内容由作者提供

编辑:梁安琪;责任编辑:孙勇

封面图片:摄图网

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为系统提升我国食品营养与安全的科技创新策源能力,加速科技成果向现实生产力转化,推动食品产业向绿色化、智能化、高端化转型升级,由北京食品科学研究院、中国食品杂志社《食品科学》杂志(EI收录)、中国食品杂志社《Food Science and Human Wellness》杂志(SCI收录)、中国食品杂志社《Journal of Future Foods》杂志(ESCI收录)主办,合肥工业大学、安徽农业大学、安徽省食品行业协会、安徽大学、合肥大学、合肥师范学院、北京工商大学、中国科技大学附属第一医院临床营养科、安徽粮食工程职业学院、安徽省农科院农产品加工研究所、安徽科技学院、皖西学院、黄山学院、滁州学院、蚌埠学院共同主办的“ 第六届食品科学与人类健康国际研讨会 ”,将于 2026年8月15-16日(8月14日全天报到) 在 中国 安徽 合肥 召开。

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