Myricetin and compound K regulate gut microbiota and MASLD through the Wnt signaling pathway

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Background: Metabolic dysfunction-associated liver disease (MASLD) is the most common chronic liver disease and is a variety of liver diseases that can progress to cirrhosis and liver cancer. Gut microbiota is an important factor that can produce beneficial metabolites for the treatment of chronic diseases such as MASLD. Additionally, supplementation with prebiotics can improve microbial imbalances and create beneficial microorganisms. Based on network pharmacology data, we evaluated the MALSD inhibition efficacy of myricetin and compound K using MASLD-induced mice.

Method: We used MASLD mice induced by Western diet for 6 weeks and performed two experiments. In the first mixed administration experiment, myricetin and compound K were administered by oral gavage three times a week at a ratio of 30:70, 50:50, and 70:30. In the second single administration experiment, myricetin 100mg/kg and compound K 10mg/kg were administered by oral gavage. The severity of MASLD was determined based on liver/body weight, pathology, and blood biochemical biomarkers. After completion of the experiment, liver tissue from mice was collected for mRNA level measurement and RNA-seq analysis. The cecum was collected for metagenomics analysis.

Result: Myricetin and compound K administration alleviated liver damage and improved NAS score and biochemical markers in a MASLD-induced model. It also suppressed MALSD by regulating the expression levels of genes related to lipid metabolism and inflammation in liver tissue. Western blotting and mRNA-Seq results confirmed that single or direct administration of myriceitn and compound K regulated the Wnt signaling pathway. Stool metagenomics analysis restored intestinal microbial imbalance.

Conclusion: Based on network pharmacology research data, correlation with the gut microbiome was confirmed. Myricetin and compound K can regulate Wnt signaling and restored intestinal microbial imbalance. It alleviated liver damage in MASLD and improved lipid metabolism mechanisms and liver inflammation. Our study shows that myricetin and compound K are potential prebiotics that can inhibit the development of MASLD, which are worthy of further clinical investigation and may lead to the development of new drugs that can be used as treatments for MASLD.

국문 초록 (Abstract)

배경: 대사 장애 관련 지방간 질환(MASLD)은 가장 흔한 만성 간질환으로 강경변과 간암으로 진행될 수 있는 다양한 간 질환입니다. 장내 미생물은 MASLD 와 같은 만성 질환 치료에 유익한 대사산물을 생성할 수 있는 중요한 요소입니다. 또한 프리바이오틱스의 보충은 미생물 불균형을 개선하고 유익한 미생물을 생성할 수 있습니다. 네트워크 약리학 데이터를 기반으로, 우리는 MASLD 유도 mice 를 사용하여 미리세틴과 컴파운드 K 의 MALSD 억제 효능을 평가했습니다.
방법: 우리는 6 주 동안 서양식으로 유도된 MASLD 마우스를 사용하였으며, 두번의 실험을 거쳤습니다. 첫번째 혼합 투여 실험은 미리세틴과 컴파운드 K 를 30:70, 50:50, 70:30 비율로 주 3 회 경구 위관영양법으로 투여하였습니다. 두번째 단독 투여 실험은 미리세틴 100mg/kg, 컴파운드 10mg/kg 으로 경구 위관영양법으로 투여하였습니다. MASLD 의 중증도는 간/체중, 병리학 및 혈액 생화학 바이오마커를 기반으로 결정되었습니다. 실험 종료 후, mRNA 수준 측정과 RNA-seq 분석을 위해 마우스의 간 조직을 수집하였습니다. 대변 메타게노믹스 분석을 위해 맹장을
수집하였습니다.
결과: 미리세틴과 컴파운드 K의 투여는 MASLD 유도 모델에서 간 손상을 완화했으며 NAS score, 생화학 마커를 개선했습니다. 또한 간 조직에서 지질 대사와 염증에 관한 유전자 발현양을 조절함으로 MALSD를 억제했습니다. Western blotting과 mRNA-Seq 결과 미리세틴과 컴파운드 K의 단독 혹은 직접적인 투여가 Wnt 신호전달 경로를 조절하는 것을 확인했습니다. 대변 메타게노믹스 분석에서 장내 미생물 불균형을 회복시켰습니다.
결론: 네트워크 약리학 연구 데이터에 근거하여 장내 미생물과 연관성을 확인하였습니다. 미리세틴과 컴파운드 K는 Wnt 신호전달 경로를 조절할 수 있으며 장내 미생물 불균형을 회복시켰습니다. MASLD의 간 손상을 완화하고 지질 대사 메커니즘과 간의 염증을 개선했습니다. 우리의 연구는 미리세틴과 컴파운드 K가 MASLD 발달을 억제할 수 있는 잠재적인 프리바이오틱스로 임상적 추후 연구가 가치가 있으며 새로운 대사 장애 관련 지방
간 질환(MASLD)의 치료제 로서 사용될 수 있는 신약 개발로 이어질 수 있습니다.
Keywords: 대사 장애 관련 지방간 질환(MASLD), 미리세틴, 컴파운드 K, 장내 미생물

목차 (Table of Contents)

• I. Introduction 1
• II. Materials
• 1. Human data · 4
• 2. Binge preparation · 4
• 3. MASLD animal model 5
• 4. Liver histological analysis · 5
• 5. Quant-Seq Microarray 6
• 6. Stool analysis for 16S rRNA amplicon sequencing 7
• 7. Western blot analysis 8
• 8. Realtime-quantitative Polymerase Chain Reaction · 9
• III. Results
• 1. Gut microbiota in pateints with metabolic associated-steototic liver diseas. · 11
• 2. Administration of combination of myricetin and compound K alleviates hepatic injury in MASLD. · 13
• 3. Administration of combination of myricetin and compound K improves hepatic metabolism. 17
• 4. Administration of combination of myricetin and compound K modulates Wnt signaling pathway. 21
• 5. Changes in taxonomic structure of gut microbiota during combination a dministration. 23
• 6. Administration of myricetin and compound K alleviates hepatic injury in MASLD administration. 27
• 7. Administration of myricetin and compound K improves hepatic metabol ism and Wnt signaling pathway control ability. 30
• 8. Myricetin and compound K administration results in change in the taxo nomic structure of gut microbiota. · 34
• 9. RNA-seq reveals the potential roles of myricetin and compound K in the liver of MASLD mice. 38
• IV. Discussion 42
• V. Reference 50
• Abstract in Korean · 56