胆汁淤积性肝损伤（CLD）是肝胆系统的一种严重病理状况，发病机理复杂，存在多种病因。目前，胆汁淤积性肝损伤的治疗方法有限，病情发展为严重胆汁性肝硬化的患者需要接受肝移植手术。因此，迫切需要更有效的治疗方法，尤其是预防措施。

锌（Zn）是一种参与多种病理生理事件的必需微量元素。近期研究表明，锌可以在肝癌化疗期间减少炎症和免疫抑制。此外，还发现锌补充剂可以缓解糖尿病心肌病，也是多种酶的重要辅助因子，与肠道微生物群密切相关。尽管哺乳动物体内的细菌需要锌才能生存，但锌与肠道微生物群之间的分子联系及其对疾病进展的影响仍知之甚少。

2024年11月27日，南方医科大学陈鹏教授、南方医科大学第七附属医院陈羽教授、上海交通大学医学院第六附属医院贾伟教授合作在 Cell Host & Microbe上发表了题为“Zinc promotes microbial p-coumaric acid production that protects against cholestatic liver injury” 的研究论文，结合动物-细胞模型实验、多组学技术方法揭示了补充锌可以刺激宿主-微生物群的相互作用，改变肠道微生物组，从而减轻胆汁淤积性肝损伤。（麦特绘谱提供200+种胆汁酸旗舰版检测技术服务）

研究思路

图1. 技术路线

研究结果

1. 锌对胆汁淤积性肝病（CLD）的影响

胆管结扎（BDL，梗阻性胆汁淤积）和α -萘基异硫氰酸酯（ANIT，肝内胆汁淤积）诱导小鼠CLD，BDL和ANIT均引起肝损伤相关参数的显著升高，包括血浆丙氨酸转氨酶（ALT）、天冬氨酸转氨酶（AST）、碱性磷酸酶（ALP）和总胆红素（TBIL），口服锌处理显著降低了这些参数，改善了小鼠胆汁淤积性肝损伤。

图2. 补锌可减轻小鼠胆汁淤积性肝损伤

2. 锌的保护作用是由肠道菌群介导的

进一步探讨锌是如何保护机体免受慢性肝病（CLD）的损害，通过代谢组学分析肝脏胆汁酸水平，发现锌处理并未显著影响胆汁酸代谢谱，但胆汁淤积（BDL）小鼠与假手术（sham）小鼠的胆汁酸谱存在差异。鉴于锌与肠道微生物群的相互作用以及肠道微生物群与慢性肝病发病机制的密切联系，研究假设肠道微生物群的变化可能介导锌对慢性肝病的保护作用。通过无菌（GF）小鼠、皮下注射锌的小鼠以及使用抗生素鸡尾酒（ABXs）破坏肠道微生物群的小鼠实验，证实了肠道微生物群在锌保护慢性肝病中的作用。此外，在人类志愿者中进行的锌补充实验也支持了小鼠研究的结果，即锌对慢性肝病的保护作用部分来源于肠道微生物群的变化。

图3. 肠道菌群有助于锌的保护作用

3. B. producta是锌补充响应的关键菌种

基于上述研究中锌的保护作用是由肠道菌群介导的，通过16S对粪便样本进行测序分析，发现锌能显著改变肠道微生物的整体组成，其中Blautia菌的相对丰度在小鼠和人类中均有所增加，qPCR结果显示，在小鼠接受锌补充后，B. producta成为Blautia中最主要的富集菌种。通过宏基因组测序分析，也证实了锌处理的小鼠粪便中B. producta的丰度增加，表明B. producta可能是对锌补充响应的关键菌种。进一步的研究发现，活体B. producta能改善胆道结扎（BDL）和α-萘异硫氰酸酯（ANIT）诱导小鼠的肝病理改变，而灭活细菌的效果有限。

图4. 锌增加了人类和小鼠体内B. producta的丰度

4. 对香豆酸是改善CLD的关键代谢物

鉴于活体B. producta对慢性肝病（CLD）具有保护作用，推测其可能产生具有生物活性的产物。使用非靶向代谢组学对锌处理的小鼠粪便和B. producta培养上清液进行检测分析，发现对香豆酸是优先富集的代谢产物，其浓度在GF小鼠中显著低于SPF小鼠。结合体内外实验，B. producta能在体外产生对香豆酸，且锌补充能进一步增加其培养上清液中的对香豆酸浓度，显著改善CLD的病理变化。

图5. 锌促进了对香豆酸的生物合成

5. 对香豆酸抑制NOX2/ROS/GSDME轴，抑制肝细胞焦亡

胆汁酸（BAs）是CLD中导致肝细胞死亡的主要毒素，特别是脱氧胆酸（DCA）和鹅脱氧胆酸（CDCA）可能诱导细胞焦亡。研究发现，对香豆酸能显著抑制DCA和CDCA在原代小鼠肝细胞和HepG2细胞中的细胞毒性，提示对香豆酸可能抑制CLD中的细胞死亡。进一步的转录组分析显示，对香豆酸干预主要影响的是细胞焦亡途径。对香豆酸抑制了Gasdermin E（GSDME）和caspase-3的活性，且这种抑制作用在体内和体外实验中均得到验证。此外，对香豆酸还下调了与活性氧（ROS）相关的过程，并抑制了BA诱导的ROS积累。研究还发现，对香豆酸与NOX2（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）氧化酶2）蛋白有直接相互作用，并抑制NOX2的活性，从而减少ROS的生成。分子对接分析显示，NOX2的丝氨酸残基（S48）是对香豆酸的可能结合位点，突变此位点后，对香豆酸的益处不再显现，进一步证实了S48在ROS生成中的功能作用。综上所述，对香豆酸可能通过直接与NOX2蛋白相互作用并抑制肝细胞中ROS的生成，从而抑制BAs诱导的caspase-3/GSDME相关的肝细胞焦亡。

图6. 对香豆酸抑制GSDME介导的肝细胞焦亡

6. 锌和对香豆酸干预CLD的转化医学潜力

锌和对香豆酸均能有效抑制小鼠胆汁淤积性慢性肝损伤和纤维化，在猪模型（大型动物模型）中，锌预处理显著降低了胆汁淤积性肝损伤标志物，而对香豆酸也表现出对猪CLD的保护作用。此外，患者血浆中对香豆酸水平与多种肝功能指标呈显著负相关，进一步表明这种微生物功能化合物参与CLD的发展。

图7. 锌和对香豆酸可改善小鼠胆汁淤积性纤维化和猪CLD

小结

本研究发现B. producta产生的对香豆酸能够抑制NADPH氧化酶2（NOX2）的活性，从而减少胆汁酸（BA）诱导的GSDME介导的肝细胞焦亡，最终保护宿主免受肝外梗阻性和肝内胆汁淤积的损害。此外，还验证了在大型动物中，口服锌和对香豆酸对慢性肝病也具有潜在的治疗作用，进一步增强了本研究的转化意义。

参考文献

Zinc promotes microbial p-coumaric acid production that protects against cholestatic liver injury. Cell Host & Microbe. 2024

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胆汁酸是胆汁的重要组成部分，由肝细胞代谢产生，进入肠道由菌群进行代谢和修饰，之后部分通过肠肝循环反作用于肝脏。因此，胆汁酸水平异常可能与肝脏疾病有关，如肝硬化、脂肪肝、急慢性肝炎、肝癌等。这些疾病会导致肝细胞功能受损，胆汁代谢出现异常，从而出现胆汁酸水平升高。此外，胆汁酸与胆囊疾病、肠道疾病也有一定的相关性。探讨胆汁酸水平异常与上述等疾病的关系，有助于为疾病的诊断和治疗提供新的思路和方法。

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