FSHW | 口服苹果内植物营养素-根皮苷有助于缓解乳腺炎并维持血乳屏完整性

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Introduction

乳腺炎是哺乳期妇女的常见病，通常发生在分娩后的第一个月内，且初产妇女患乳腺炎的风险明显高于多次生育的妇女。大肠杆菌和金黄色葡萄球菌引起的感染是导致乳腺炎发生的重要原因。乳腺炎不仅威胁妇女的健康，而且妨碍母乳喂养，影响婴儿生长期的营养摄入。因此，预防和治疗乳腺炎对母婴健康至关重要。

研究表明，营养摄入不足的哺乳期妇女患乳腺炎的风险更高。长期以来，人们都知道苹果对保持健康有很大的好处。但苹果的高营养价值常常被归因于其高维生素含量，如维生素C。在苹果中发现的植物营养素-根皮苷，被证实可缓解多种疾病。如，根皮苷通过其对钠-葡萄糖共转运蛋白2的竞争性抑制活性，有助于改善肥胖和2型糖尿病症状。而且，根皮苷也被证明具有抗炎作用，但其作用机制仍有待进一步研究。因此，探究根皮苷对乳腺炎的影响及其潜在机制，可为哺乳期食用苹果等含根皮苷的水果以减少体内炎症提供理论依据。

吉林大学付守鹏教授课题组证明，根皮苷并不具有独立的抗乳腺炎作用，但其在体内通过代谢成根皮素发挥抗炎功能。同时，口服根皮苷有助于增加肠道菌群内乳酸杆菌的丰度和提高SCFAs含量，这表明根皮苷具有益生元功能。因此，食用苹果来维持根皮苷摄入，可能是预防哺乳期乳腺炎的一种潜在策略。

Results and discussion

口服根皮苷可改善脂多糖（LPS）诱导的小鼠乳腺炎

结果显示，脂多糖刺激显著诱导乳腺红肿，口服根皮苷可显著缓解这些症状。H&E染色的进一步证实，根皮苷显著降低了LPS刺激引起的乳腺病理变化（图1a）。随后，对乳腺损伤评分和MPO的检测结果表明，根皮苷减轻了乳腺炎的症状，减少了乳腺组织中炎症细胞的浸润（图1b, c）。促炎介质在加剧炎症中起关键作用，乳腺内促炎因子检测结果显示，LPS刺激可显著增加IL-1β、IL-6和TNF-α的分泌，而根皮苷有效降低其分泌（图1f-h）。促炎酶INOS和COX-2的结果也与促炎因子一致（图1d, e）。乳腺炎症往往导致血乳屏障的破坏，进而加重炎症反应。作者观察到LPS刺激降低了紧密连接蛋白的表达，而口服根皮苷显著增加了它们的表达（图1 i-k）。综上所述，口服根皮苷减轻了LPS诱导的小鼠的乳腺炎症和血乳屏障的破坏。

图1口服根皮苷可改善LPS诱导的小鼠乳腺炎

口服根皮苷可抑制LPS诱导的小鼠乳腺发生焦亡

大量研究表明乳腺炎与细胞焦亡有关，焦亡会加剧炎症反应并促进组织损伤。结果显示，根皮苷显著降低LPS诱导的乳腺内GSDMD的表达和激活（图2a, b）。乳腺组织中N-GSDMD的免疫组化结果显示，根皮苷显著降低了N-GSDMD的产生（图2c)。此外，N-GSDMD的表达明显集中在乳腺上皮细胞，这表明根皮苷在乳腺炎期间减少该细胞焦亡的发生（图2a-c）。NF-κB信号通路和NLRP3炎性小体分别通过调节GSDMD的表达和激活促进焦亡。本研究结果表明，根皮苷降低了小鼠乳腺组织中NF-κB信号通路和NLRP3炎性体的激活（图2d-g）。这些结果表明，根皮苷通过抑制NF-κB信号通路和NLRP3炎性体的激活来抑制乳腺组织的焦亡。

图2口服根皮苷可抑制LPS诱导的小鼠乳腺发生焦亡

根皮苷在体外缺乏抗炎作用

作者通过体外实验验证了根皮苷的抗炎作用。当LPS + ATP刺激小鼠乳腺上皮细胞（mMECs）时，促炎因子的表达显著增加，而根皮苷不影响这些促炎因子的表达（图3a）。接着，对NF-κB信号通路的检测结果显示，根皮苷对它们的激活没有显著影响（图3b, c）。此外，根皮苷不影响mMECs中NF-κB p65的核易位（图3d）。而mMECs内紧密连接蛋白的检测结果显示，根皮苷并没有缓解LPS + ATP引起mMECs内紧密连接蛋白含量的降低（图3e、f、h）。根皮苷也没有减轻LPS + ATP刺激引起的mMECs细胞活性降低（图3g）。综上所述，这些结果表明根皮苷在体外没有抑制炎症反应与保护血乳屏障。

图3根皮苷在体外缺乏抗炎作用

口服根皮苷可调节乳腺炎小鼠肠道菌群组成

肠道菌群参与乳腺炎的调节已被证实。作者使用高通量测序检测肠道菌群变化，研究口服根皮苷是否会调节肠道菌群。OTU分析显示，根皮苷引起了差异的OTU的出现。α多样性分析表明，根皮苷没有改变乳腺炎小鼠肠道菌群的物种丰富度和多样性。然而，PCoA、NMDS和UPGMA分析表明，根皮苷显著改变了乳腺炎小鼠的肠道菌群组成（附图 2）。

LEfSe分析确定两组小鼠肠道菌群组成有显著差异。口服根皮苷降低乳腺炎小鼠肠道菌群中拟杆菌的相对丰度，增加了乳酸杆菌的相对丰度（图4a, b, f-i）。此外，物种水平上的物种分布直方图显示了拟杆菌和乳杆菌的相对丰度不同（图4e）。门水平的物种分布直方图分析表明，口服根皮苷增加了厚壁菌门与拟杆菌门的丰度比（图4c, d）。为了确定肠道菌群的这些变化是否影响SCFAs代谢水平，测量了小鼠粪便中SCFAs的含量。结果显示，根皮苷显著提高了乳腺炎小鼠粪便中乙酸和丙酸的含量，但对丁酸和己酸的含量没有影响（图4j-m）。

图4口服根皮苷可调节乳腺炎小鼠肠道菌群组成

根皮苷并不单独依靠调节肠道菌群来改善乳腺炎

为确定根皮苷对小鼠乳腺炎的保护作用是否取决于肠道菌群，作者用ABX处理小鼠以破坏肠道菌群（图5a）。在扰乱肠道菌群后，根皮苷也能显著改善LPS刺激引起的乳腺病理症状（图5b-d）。此外，促炎介质的检测显示，ABX + LPS + PHZ组小鼠乳腺组织中促炎因子和酶的分泌低于ABX + LPS组（图5e-i）。血乳屏障相关结果显示，ABX + LPS组小鼠乳腺紧密连接蛋白表达显著降低。而ABX + LPS + PHZ组小鼠显著增加了紧密连接蛋白的表达（图5j-l）。

图5根皮苷并不单独依靠调节肠道菌群来改善乳腺炎

根皮苷通过代谢成根皮素抑制mMECs焦亡并保护血乳屏障

基于上述结果可推测根皮苷可能在体内代谢产生其他活性成分，从而起到抗炎作用。因此，作者检测了小鼠血液中根皮苷及其代谢物根皮素的含量。结果表明，LPS + PHZ组和ABX + LPS + PHZ组小鼠血清中几乎检测不到根皮苷的存在，而根皮素水平显著升高（图6a）。以小鼠血药浓度为基础，分别选择5、10、20 μmol/L的根皮素，并检测了其抗炎作用。结果表明，根皮素以剂量依赖性地降低了LPS + ATP刺激的mMECs中促炎介质的过度表达（图6b, c）。后续实验选择10 μmol/L的根皮素，在LPS + ATP刺激的mmes中，根皮素显著抑制IκBα和NF-κB p65的磷酸化，导致NF-κB p65的核易位减少（图6d-f）。进一步的研究表明，根皮素显著改善了LPS + ATP刺激的mMECs中紧密连接蛋白的损失（图6g）。同时，根皮素有效抑制NLRP3炎性体的激活（图6h, i）。此外，根皮素提高了细胞存活率，降低了GSDMD水平和切割的增加，这表明根皮素缓解了LPS + ATP诱导的mMECs发生焦亡（图6k, j）。

图6根皮苷通过代谢成根皮素抑制mMECs焦亡并保护血乳屏障

Conclusion

本研究证明口服根皮苷可以减轻乳腺炎症反应并保护血乳屏障的完整性，同时其对细胞焦亡的抑制作用在这一过程中扮演着关键角色。进一步研究表明，根皮苷的作用机制源于其在体内迅速代谢为根皮素，而根皮素会通过激活自噬抑制NLRP3炎性体的激活，从而缓解细胞焦亡的发生。此外，本研究也证明口服根皮苷可以调节肠道菌群组成促进短链脂肪酸的产生，这可能也是根皮苷抑制炎症反应的作用机制之一。

01

第一作者

冉鑫，吉林大学动物医学学院在读博士研究生，主要研究方向为天然化合物的抗炎机制以及抗炎靶点的挖掘。目前以第一作者发表SCI论文6 篇，其中3 篇发表于中科院一区期刊。

02

通信作者

付守鹏，教授，博士生导师。吉林大学唐敖庆青年学者，《动物生理学》国家级一流本科课程第一参加人，中国生理学会理事、吉林省生理学会秘书长、吉林省神经科学学会副秘书长、中国畜牧兽医学会动物生理生化学分会常务理事、中国畜牧兽医学会动物生理生化分会“动物生理生化青年学者学术交流委员会”副主任委员、中国生物化学与分子生物学会农业专业分会理事。主讲动物生理学、神经生物学、动物机能学实验等课程。研究方向为奶牛泌乳调控与乳腺免疫生理学。主持国家自然科学基金面上项目、国家自然科学青年基金项目、吉林省优秀青年人才基金项目、横向课题等10余项。获吉林大学“课堂教学质量奖”优秀奖，全国大学生生命科学创新创业大赛指导教师特等奖一项、一等奖七项、二等奖一项、三等奖一项。授权发明专利4 项（转化2 项），以第一作者或通信作者在Journal of neuroinflammation、Journal of agricultural and food chemistry、International journal of biological sciences等杂志发表论文80余篇。以第一主编身份在高等教育出版社出版高等学校“十四五”农林规划新形态教材2 部，以副主编身份在科学出版社出版普通高等教育“十三五”规划教材1 部。

Phlorizin alleviates mastitis and preserves the blood-milk barrier by metabolizing into phloretin

Xin Ran1, Kefei Li1, Juxiong Liu1, Xiaoxuan Wang, Wenjin Guo, Guiqiu Hu, Shoupeng Fu*

State Key Laboratory for Diagnosis and Treatment of Severe Zoonotic Infectious Diseases, Key Laboratory for Zoonosis Research of the Ministry of Education, Institute of Zoonosis, College of Veterinary Medicine, Jilin University, Changchun 130062, China

1 These authors contributed equally to this work.

*Corresponding author.

Abstract

Mastitis is a common disease that affects women during lactation, posing a threat to the health of both mothers and infants. Recent studies have shown that insufficient nutrient intake increase the risk of mastitis. Phlorizin (PHZ) is one of the nutrients present in apples. This study uses lipopolysaccharide (LPS)-induced mastitis mice and LPS + ATP-stimulated mouse mammary epithelial cells (mMECs) as research objects to explore the effect and mechanism of PHZ on mastitis. Different from in vitro beliefs, our findings demonstrated that PHZ significantly reduced inflammation and protected the blood-milk barrier (BMB) in vivo. Additionally, we observed that oral administration of PHZ regulated the intestinal flora and exhibited prebiotic functions. However, the anti-inflammatory effect of PHZ was not solely dependent on the intestinal flora, as antibiotic disruption of the intestinal flora does not completely abolish the improvement of mastitis by PHZ. Further mechanistic research revealed that the anti-inflammatory properties of PHZ were attributed to its metabolism into phloretin (PHT). Moreover, our results demonstrated that PHT reduced inflammation and protected the BMB by promoting autophagy to prevent the pyroptosis of mMECs. This study provides a theoretical basis for reducing inflammation in lactating women by consuming fruits, such as apples, that contain PHZ.

Reference:

RAN X, LI K F, LIU J X, et al. Phlorizin alleviates mastitis and preserves the blood-milk barrier by metabolizing into phloretin[J]. Food Science and Human Wellness, 2025, 14(6): 9250147. DOI:10.26599/FSHW.2024.9250147.

本文编译内容由作者提供

编辑：王佳红；责任编辑：孙勇

封面图片：图虫创意

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、皖西学院、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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