发酵甜菜汁通过多通路调控强化紧密连接并缓解结肠炎

《Fitoterapia》：Fermented beet juice reinforces tight junctions and alleviates colitis via multi-pathway regulation

本研究聚焦溃疡性结肠炎(UC)的治疗困境，探索了富含甜菜碱和利凡样多糖的发酵甜菜混合汁(BM)的潜力。研究人员通过化学表征确认其活性组分，并在细胞和动物模型(DSS诱导的结肠炎)中验证了BM能有效抑制NF-κB/NLRP3通路、减轻氧化应激、保护肠道屏障完整性，其协同增效作用优于单一成分，为UC提供了有前景的膳食干预策略。

　　

溃疡性结肠炎(UC)是一种困扰全球数百万患者的慢性炎症性肠病(IBD)，其特征是反复发作的结肠炎症，导致患者出现腹痛、腹泻和直肠出血等症状，严重影响生活质量。当前，尽管有氨基水杨酸制剂、糖皮质激素和生物制剂等治疗方法，但它们往往伴随着副作用、疗效不一或成本高昂等问题，因此，寻找安全有效的替代或辅助治疗策略一直是研究人员努力的方向。肠道屏障功能的破坏被认为是UC发病的关键环节。肠道上皮细胞之间的紧密连接(TJ)如同守护肠道内部环境的“城门”，一旦这些“城门”出现故障，就会导致肠道通透性增加，使得有害物质和病原体更容易侵入，引发并加剧炎症反应。因此，保护和修复肠道屏障，尤其是强化紧密连接，成为治疗UC的一个重要靶点。

在日常生活中，甜菜作为一种常见的蔬菜，因其富含甜菜碱等活性成分而备受关注。甜菜碱具有已知的抗氧化特性。然而，通过发酵这一传统食品加工技术，能否进一步提升甜菜的生物活性，并赋予其新的功能，例如保护肠道健康？这正是发表在《Fitoterapia》上的这项研究所要探索的核心问题。研究人员设想，发酵甜菜混合汁(BM)可能不仅仅提供单一的活性物质，而是通过多种成分的协同作用，从多个角度对抗结肠炎，从而产生更强大的效果。

为了验证这一设想，研究团队开展了一系列严谨的实验。他们首先对BM进行了细致的化学表征，特别是其水溶性组分(BM-WS)，以明确其活性基础。接着，他们在细胞水平（使用巨噬细胞和肠道上皮细胞）和动物水平（使用右旋葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的小鼠结肠炎模型）上，全面评估了BM的抗炎、抗氧化以及保护肠道屏障的功能，并深入探讨了其潜在的作用机制。

本研究主要运用了几项关键技术方法：通过气相色谱-质谱联用(GC–MS)、核磁共振氢谱(¹H NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)对发酵甜菜汁水溶性组分进行化学表征；利用RAW264.7和RAW-Blue?巨噬细胞系进行体外抗炎和抗氧化活性评估；建立DSS诱导的C57BL/6小鼠结肠炎模型进行体内药效学验证；使用人结肠腺癌细胞系Caco-2模拟肠道屏障，评估其对肠道通透性和紧密连接蛋白的影响；并通过蛋白质印迹法(Western blot)等技术分析关键信号通路蛋白的表达。

化学表征揭示BM-WS的复杂组成

研究人员首先对发酵甜菜混合汁(BM)的水溶性部分(BM-WS)进行了详细的化学分析。GC–MS、¹H NMR和GPC分析结果表明，BM-WS含有丰富的糖类和糖衍生物，并确认其中存在一种利凡(levan)型结构的多糖。这种复杂的成分为其后续表现出的多种生物活性提供了物质基础。

BM和BM-WS在体外抑制炎症和氧化应激

在细胞实验中，BM和BM-WS均显示出强大的抗炎和抗氧化能力。它们能显著抑制脂多糖(LPS)诱导的巨噬细胞产生一氧化氮(NO)和活性氧(ROS)。更重要的是，BM和BM-WS能够抑制核因子κB(NF-κB)的激活，并降低环氧合酶-2(COX-2)和NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NLRP3)的表达。值得注意的是，单独使用甜菜碱或商业利凡并不能完全复制BM的这种抑制效果，提示BM中不同成分之间存在协同增效作用。

BM缓解DSS诱导的小鼠结肠炎

在动物模型中，与仅给予DSS的模型组相比，同时口服BM的治疗组小鼠的疾病活动指数(DAI)显著降低，尤其是直肠出血症状得到明显改善。解剖后发现，BM治疗有效地减轻了结肠组织的病理损伤，恢复了因炎症而缩短的结肠长度。此外，BM还改善了肠道通透性，并使紧密连接蛋白（如ZO-1和Occludin）的表达恢复正常，这表明BM有力地保护了肠道屏障的完整性。

BM抑制结肠中的NF-κB和NLRP3通路并减少细胞凋亡

对结肠组织的进一步分子机制分析显示，BM处理降低了磷酸化NF-κB(p-NF-κB)和NLRP3的蛋白水平。同时，与细胞凋亡相关的标志物也减少了，这表明BM不仅抑制了炎症通路，还减轻了炎症导致的肠上皮细胞死亡。

BM在Caco-2细胞中保护肠道屏障并调控相关通路

在模拟人类肠道上皮的Caco-2细胞实验中，BM同样表现出保护作用。它能够减轻DSS暴露引起的氧化应激，维持屏障完整性。机制上，BM抑制了NF-κB和NLRP3的激活，并有趣地促进了细胞自噬(autophagy)过程。自噬是细胞的一种自我清理和修复机制，其激活可能有助于清除受损的细胞器，从而辅助缓解炎症和维持细胞稳态。

综上所述，本研究通过多层次的实验证据表明，发酵甜菜混合汁(BM)是一种具有多靶点作用机制的潜在膳食干预剂，用于管理溃疡性结肠炎。其价值在于超越了单一成分的局限性，通过其复杂的化学成分（包括甜菜碱和利凡样多糖等）产生了协同效应。BM能够同时发挥抗氧化（减少ROS）、抗炎症（抑制NF-κB和NLRP3）、保护屏障（修复紧密连接）以及促进细胞自噬等多重功效。这种“多管齐下”的策略使其在缓解结肠炎症状和组织损伤方面展现出比单一化合物更优越的潜力。该研究为开发基于天然发酵产品的功能性食品或辅助治疗方案提供了有力的科学依据，提示饮食干预在复杂疾病如UC的管理中可能扮演更重要的角色。未来的研究可以进一步优化发酵工艺，明确其他活性成分，并探索其在人体中的临床效果。