J Agric Food Chem揭示二氢槲皮素如何通过肠道微生物调控炎症，精准击退结肠炎

在过去的50年中，炎症性肠病（IBD）在全球范围内普遍存在，严重影响生活质量并增加医疗成本。磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）信号通路在IBD及结直肠癌中发挥关键作用，成为新的治疗靶点。肠道菌群在IBD的发展中也至关重要，改善肠道菌群能有效缓解结肠炎。

二氢槲皮素（DHQ）是一种活性黄酮类化合物，具有抗氧化、抗炎和抗肿瘤等多种药理作用。研究发现，DHQ能够通过调节核因子κB（NF-κB）信号、增强肠道屏障和促进丁酸代谢，显著缓解DSS诱导的小鼠结肠炎症状。然而，DHQ的抗结肠炎作用是否通过肠道菌群介导尚不明确。

近日，宁波大学鲁晨阳研究团队在J Agric Food Chem发表了题为Dietary Dihydroquercetin Alleviated Colitis via the Short-Chain Fatty Acids/miR-10a-5p/PI3K-Akt Signaling Pathway的研究论文。在本研究中，作者通过肠道菌群移植（FMT）及16S rDNA测序和代谢组分析，确认了SCFAs/miR-10a-5p/PI3K-Akt轴在DHQ抗结肠炎作用中的关键作用，揭示了DHQ的微生物依赖性机制。

1. DHQ处理缓解DSS诱导的结肠炎症状

研究首先通过DSS诱导小鼠结肠炎模型，评估了DHQ的抗结肠炎效果。在DSS处理下，小鼠的疾病活动指数（DAI）显著升高，而经过低剂量（LD）和高剂量（HD）DHQ处理后，DAI显著降低，且高剂量组效果更明显（p < 0.001）。与DSS组相比，DHQ处理小鼠的结肠长度显著增加，病理切片显示其结肠结构恢复，慢性炎症浸润、杯状细胞丢失及隐窝结构损伤得到改善。此外，DHQ处理显著改善了DSS诱导的小鼠肠道屏障功能，表现为血清中FITC-葡聚糖水平的显著降低（p < 0.05）。

图1. 二氢槲皮素缓解了DSS诱导的结肠炎小鼠的症状和炎症

2. DHQ通过抑制PI3K-Akt信号通路缓解结肠炎

进一步研究发现，DSS处理激活了小鼠结肠组织中的PI3K-Akt信号通路，表现为PI3K和Akt蛋白的磷酸化水平显著升高（p < 0.05）。然而，经过DHQ处理后，特别是高剂量组，PI3K和Akt的磷酸化水平显著下降（p < 0.05）。此外，虽然DSS处理还激活了MAPK信号通路中的p38、ERK和JNK的磷酸化，但DHQ处理未显著恢复这些通路的激活状态（p > 0.05）。

3. DHQ调节DSS诱导的肠道菌群失调

通过16S rDNA测序，作者发现DSS处理显著降低了小鼠肠道菌群的物种丰富度和多样性（包括Chao1、Shannon和Simpson指数），而DHQ处理恢复了这些多样性指标，且呈现剂量依赖性。主坐标分析表明，DHQ处理后的肠道菌群结构向健康对照组靠拢，提示其在改善DSS诱导的肠道菌群失调方面的积极作用。

在菌群分类上，DSS处理导致厚壁菌门和变形菌门丰度显著降低，而拟杆菌门丰度增加。DHQ处理显著恢复了这些菌群的比例，特别是在高剂量组中，效果更为显著（p < 0.01）。线性判别分析效应量（LEfSe）分析发现了12种与结肠炎相关的生物标志物，其中9种在DHQ处理后恢复到健康对照水平。这些有益的菌种包括Adlercreutzia和Photobacterium，而有害菌种如Butyricimonas、Turicibacter和Bacteroides在DHQ处理后显著减少。

图2. 二氢槲皮素调节了DSS诱导的结肠炎小鼠的肠道菌群

图3. 二氢槲皮素的抗结肠炎作用由肠道菌群介导

4. DHQ的抗结肠炎作用通过肠道菌群介导

为了进一步验证肠道菌群在DHQ抗结肠炎中的作用，研究通过粪便菌群移植（FMT）实验进行了深入探讨。将来自健康对照组、DSS组和高剂量DHQ组的小鼠粪便移植至DSS处理的小鼠体内。结果显示，接受健康对照组和高剂量DHQ组菌群移植的小鼠，其DAI显著降低，结肠长度增加，肠道渗透性改善，且炎症因子TNF-α和IL-1β的水平显著下降，尤其是健康组菌群移植效果更为明显（p < 0.05）。这表明DHQ的抗结肠炎作用部分是通过肠道菌群介导的。

5. DHQ改善DSS诱导的SCFAs和BAs代谢异常

研究还探讨了DHQ对肠道代谢物的影响，特别是短链脂肪酸（SCFAs）和胆汁酸（BAs）的变化。DHQ处理显著增加了SCFAs和BAs生产菌的丰度，SCFAs水平显著提高，尤其是乙酸、丙酸和丁酸的含量均有显著增加（p < 0.05）。相比之下，DHQ对BAs代谢的影响较小，仅部分恢复了DSS处理后胆汁酸水平的改变。

图4. 二氢槲皮素调节了胆汁酸（BAs）和短链脂肪酸（SCFAs）生产菌的丰度，并改变了其在结肠内容物中的代谢谱

6. SCFAs比BAs具有更强的抗结肠炎效果

通过直接补充SCFAs和BAs代谢物，研究发现SCFAs处理的小鼠显示出比BAs更显著的抗结肠炎效果。SCFAs处理显著降低了DAI，恢复了结肠长度，改善了肠道屏障功能（p < 0.05），并显著抑制了PI3K-Akt信号通路的激活。而BAs处理虽然在减少炎症因子方面有效，但在其他指标上的作用不如SCFAs显著。

图5. 在DSS诱导的结肠炎小鼠中，短链脂肪酸（SCFAs）和胆汁酸（BAs）代谢物表现出不同的抗结肠炎活性

7. SCFAs通过miR-10a-5p调控PI3K-Akt信号通路

通过对SCFAs处理后小鼠结肠组织的miRNA测序，研究发现miR-10a-5p是显著差异表达的miRNA之一。DSS处理导致miR-10a-5p表达下调，而SCFAs处理则显著上调了其表达。进一步的功能验证实验表明，miR-10a-5p通过结合PI3K基因pik3ca的3'非翻译区，抑制了PI3K的表达，进而抑制PI3K-Akt信号通路的激活，最终缓解了结肠炎症状。

图6. 短链脂肪酸（SCFAs）通过miR-10a-5p与PI3K催化亚基基因pik3ca的相互作用缓解了结肠炎

综上所述，膳食DHQ通过调节肠道菌群及其代谢物SCFAs，抑制了PI3K-Akt信号通路的激活，进而缓解DSS诱导的结肠炎。该机制通过SCFAs/miR-10a-5p/PI3K-Akt轴介导，为进一步研究肠道菌群在结肠炎治疗中的作用提供了新思路。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Liu T, Fan S, Meng P, et al. Dietary Dihydroquercetin Alleviated Colitis via the Short-Chain Fatty Acids/miR-10a-5p/PI3K-Akt Signaling Pathway. J Agric Food Chem. Published online October 11, 2024. doi:10.1021/acs.jafc.4c03278