Medulla Tetrapanacis的水提取物通过重新编程巨噬细胞的极化作用并维持肠道屏障的完整性，缓解了硫酸葡聚糖钠诱导的溃疡性结肠炎

《Food Frontiers》：Medulla Tetrapanacis Water Extract Ameliorates Dextran Sulfate Sodium-Induced Ulcerative Colitis by Reprogramming Macrophage Polarization and Maintaining Intestinal Barrier Integrity

本研究探讨Medulla Tetrapanacis（MT）水提取物对溃疡性结肠炎（UC）的治疗机制。通过体外BMDMs实验和体内zebrafish及小鼠模型，发现MT通过调节巨噬细胞极化（抑制M1，促进M2）、抑制HIF-1α/glycolysis能量代谢、减轻氧化应激及维持肠道屏障完整性来缓解UC。实验证实MT在UC治疗中的潜在价值。

　　Medulla Tetrapanacis（MT）作为一种传统草药，常被用作药膳汤以缓解乳腺炎。尽管科学证据表明其具有抗炎作用，但尚未有研究探讨其对溃疡性结肠炎（UC）的治疗效果。本研究旨在通过体外和体内实验，探讨MT水提取物对UC的影响及其潜在机制。研究采用葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导UC模型，评估MT水提取物对氧化应激、炎症和中性粒细胞迁移的影响。此外，通过DSS诱导的UC小鼠模型进一步研究MT对氧化应激、炎症、巨噬细胞表型、组织病理学变化及肠道屏障完整性的作用。同时，利用骨髓来源的巨噬细胞（BMDMs）来阐明MT调控巨噬细胞极化和能量代谢的作用机制。

在体外实验中，MT水提取物显著抑制了脂多糖（LPS）和干扰素γ（IFN-γ）诱导的BMDMs中M1型巨噬细胞的极化，这一过程通过抑制HIF-1α/糖酵解途径重新编程能量代谢实现。在斑马鱼模型中，MT水提取物显著减少了DSS诱导的UC中中性粒细胞的肠道浸润、活性氧（ROS）生成以及促炎基因（如诱导型一氧化氮合酶[iNOS]、环氧化酶-2[COX-2]、白细胞介素6[IL-6]和白细胞介素1β[IL-1β]）的表达。此外，MT治疗在小鼠模型中减轻了DSS诱导的UC症状和组织病理学损伤，恢复了结肠中M1/M2巨噬细胞的平衡，减轻了炎症和氧化应激，并保持了肠道屏障的完整性。综上所述，MT水提取物通过调控巨噬细胞极化、抑制氧化应激和维持肠道屏障完整性，显著改善了DSS诱导的UC。这些发现支持MT在管理UC中的应用潜力。

UC是炎症性肠病（IBD）中最常见的亚型之一，与克罗恩病并列，其特征是慢性炎症从直肠黏膜和黏膜下层开始，最终扩展至整个结肠。UC的临床表现通常包括血便、直肠痉挛、排便失禁、腹痛、体重减轻和全身症状，这些症状会根据UC的严重程度而有所不同。系统综述显示，UC是一种终身疾病，具有高复发率，超过75%的患者在缓解和停药后5年内会出现复发。此外，若缺乏适当的管理和及时治疗，UC患者可能因急性严重结肠炎、结肠切除术需求以及如结直肠癌、关节炎和贫血等并发症而需要住院治疗。因此，UC对公共健康构成重大负担，并显著影响患者的生活质量。

近年来的流行病学数据显示，2023年全球UC的患病人数约为500万，发病率也在上升，尤其是在亚洲地区，预计未来世界范围内UC的患病率将大幅增加。尽管当前对UC的发病机制仍存在许多未知，但已有研究表明，遗传、环境因素、微生物群失调、黏膜免疫系统功能障碍以及黏液和上皮屏障缺陷等多因素共同作用，导致UC的复杂发病机制。进一步的研究指出，炎症、氧化应激和肠道屏障破坏之间存在相互关联，并在UC的发病和进展中起关键作用。例如，有研究指出，UC患者的肠道巨噬细胞被招募并浸润至溃疡性结肠，导致表型向M1型（促炎）巨噬细胞转换，这些巨噬细胞过度分泌一氧化氮（NO）、活性氧（ROS）以及促炎细胞因子如白细胞介素6（IL-6）、白细胞介素1β（IL-1β）和肿瘤坏死因子α（TNF-α），从而引发氧化应激并加剧肠道黏膜屏障的损伤。此外，研究表明，调控能量代谢对于控制巨噬细胞极化至关重要。例如，脂多糖（LPS）和干扰素γ（IFN-γ）通过增强糖酵解和乳酸分泌促进M1极化，而抗炎细胞因子IL-10则通过促进脂肪酸氧化和氧化磷酸化重新编程LPS调控的能量代谢，从而将巨噬细胞转换为M2型（抗炎）表型。因此，靶向炎症和氧化应激，同时维持肠道上皮屏障完整性，被认为是预防和缓解UC的有前景策略。

传统的UC治疗方法主要依赖于5-氨基水杨酸（5-ASA）、糖皮质激素、免疫调节剂以及先进的治疗手段如TNF-α抑制剂和Janus激酶（JAK）抑制剂。然而，多中心和回顾性队列研究显示，超过60%的UC患者对传统药物和先进疗法的反应不足。此外，由于对副作用的担忧，患者对传统治疗的依从性也较低。因此，迫切需要寻找更有效和更安全的UC替代疗法。

天然产物，尤其是草药及其成分，近年来在UC治疗中受到越来越多的关注，大量临床前和临床研究支持其疗效和安全性。MT是一种传统上用于促进泌乳和排尿的草药，尤其在亚洲国家如中国，它也广泛用于哺乳期女性的药膳汤中，以缓解乳腺炎并支持产后恢复。MT，又称“通草”或“稻纸”，是指来自Araliaceae科植物Tetrapanax papyrifer的干燥茎髓。尽管MT广受欢迎，但其药理作用仍鲜有研究。我们最近的研究表明，MT水提取物在小鼠巨噬细胞RAW 264.7中具有抗菌和抗炎作用。随后的研究进一步显示，MT水提取物通过其显著的抗炎和抗菌作用，以及维持紧密连接完整性的能力，可缓解大鼠和人乳腺上皮细胞中的乳腺炎。有趣的是，我们的前期研究提示MT水提取物具有可能缓解乳腺炎和UC共同病理机制的药理特性。因此，我们假设MT水提取物可能通过调控巨噬细胞极化、重新编程巨噬细胞能量代谢、抑制氧化应激和炎症，并保持肠道屏障完整性来缓解UC。本研究通过DSS诱导的UC模型在斑马鱼和小鼠中评估了MT对UC的保护作用。

为了评估MT水提取物的毒性和对肠道炎症的影响，我们采用了斑马鱼模型进行急性毒性测试。实验中，斑马鱼胚胎在不同浓度的MT水提取物（0.2–2 mg/mL）中暴露于24至72小时后，观察其形态变化。结果显示，所有浓度的MT水提取物均未引起斑马鱼胚胎的死亡或形态异常，这表明MT水提取物具有良好的安全性。此外，MT水提取物在斑马鱼模型中显著抑制了DSS诱导的中性粒细胞肠道浸润，减少了ROS的生成，并降低了促炎基因的表达水平，如iNOS、COX-2、IL-6和IL-1β。这些发现进一步支持MT水提取物在缓解UC中的潜在作用。

在小鼠实验中，我们采用了DSS诱导的UC模型，以评估MT水提取物的治疗效果。实验结果显示，MT水提取物显著改善了DSS诱导的UC症状，包括结肠长度缩短、体重减轻和疾病活动指数（DAI）升高。具体而言，低剂量（50 mg/kg）和高剂量（100 mg/kg）的MT水提取物均能有效恢复结肠长度，缓解体重下降，并降低DAI评分。与阳性对照组（5-ASA）相比，高剂量MT水提取物的疗效相当。此外，通过H&E和PAS染色，我们评估了MT对肠道组织病理学的影响，发现MT水提取物显著改善了结肠的组织结构，恢复了杯状细胞的数量，减轻了炎症细胞浸润和上皮屏障破坏。这些结果表明，MT水提取物具有显著的保护作用，能够有效缓解UC。

在巨噬细胞极化方面，MT水提取物通过抑制HIF-1α/糖酵解途径，显著减少了LPS/IFN-γ诱导的M1型巨噬细胞极化，同时促进了M2型巨噬细胞的极化。这不仅体现在CD86和CD206等表面标记物的表达上，还体现在促炎因子（如TNF-α、IL-1β、IL-6和NO）的分泌减少以及抗炎因子（如IL-10）的表达增加。这些变化表明MT水提取物在调控巨噬细胞极化方面具有重要作用，有助于缓解UC的炎症反应。

此外，MT水提取物在调控能量代谢方面也表现出显著作用。在LPS/IFN-γ处理的BMDMs中，MT水提取物显著降低了糖酵解相关基因（如Glut1、Ldha和HIF-1α）的表达，并减少了糖酵解中间代谢物（如G-6-P、F-6-P和乳酸）的水平。这些结果表明，MT水提取物通过抑制糖酵解并促进氧化磷酸化，有效改变了巨噬细胞的能量代谢模式，从而影响其极化状态。这种调控作用在M1型巨噬细胞中尤为显著，而对M2型巨噬细胞的能量代谢则无明显影响。

肠道屏障的完整性在UC的发病过程中至关重要。在MT水提取物的治疗下，小鼠结肠组织中ZO-1和occludin等紧密连接蛋白的表达显著恢复，表明MT有助于维持肠道屏障功能。此外，MT水提取物显著降低了DSS诱导的氧化应激标志物（如MDA）的水平，并提高了抗氧化剂（如GSH）的浓度，进一步支持其对UC的保护作用。

综上所述，MT水提取物通过调控巨噬细胞极化、抑制氧化应激以及维持肠道屏障完整性，显著改善了DSS诱导的UC。这些发现不仅为MT在UC治疗中的应用提供了科学依据，也为开发针对炎症和氧化应激相关慢性疾病的新型功能性食品提供了理论支持。未来的研究需要进一步鉴定MT中的活性成分，以明确其具体的药理机制，并验证其在UC患者中的临床疗效和安全性。