柑橘黄素通过改善BMAL1介导的肠道屏障功能来缓解溃疡性结肠炎

《Biochemical Pharmacology》：Tangeretin mitigates ulcerative colitis by improving BMAL1-mediated intestinal barrier function

本研究发现天然化合物橙皮素通过增强肠道核心时钟基因BMAL1的表达和节律性，抑制炎症反应并修复紧密连接蛋白，从而改善溃疡性结肠炎，并证实BMAL1在其中的关键作用，为时辰治疗提供机制基础。

溃疡性结肠炎（UC）是一种慢性炎症性肠病（IBD），其病理特征是上皮屏障破坏和持续的肠道炎症，通常起源于直肠。该疾病表现出临床上的严重后果，包括剧烈的腹痛、慢性腹泻和带血黏液便，这些症状显著影响患者的生活质量。此外，UC的持续性炎症环境可能导致不可逆的结肠结构重塑，从而增加患者终生功能障碍、残疾和结直肠癌的风险。尽管UC传统上主要流行于欧美等西方国家，但近年来其发病率和患病率在亚洲和南美等新兴工业化地区迅速上升，使其成为全球性的健康问题，并对社会经济造成重大影响。

目前，针对UC的临床治疗手段包括5-氨基水杨酸、免疫抑制剂、生物制剂和糖皮质激素，但这些疗法仍存在较高的复发率、治疗相关毒性以及较大的经济负担。这些局限性强调了寻找新型治疗策略的必要性，这些策略应更加注重安全性、有效性和经济性。因此，探索与UC相关的新型治疗手段，尤其是基于天然产物的疗法，成为当前研究的重要方向。

研究表明，靶向调控生物钟可以改善多种与生物钟紊乱相关的疾病。例如，白藜芦醇作为一种生物钟调控因子，可以缓解由高脂血症引起的生物钟紊乱。合成的REV-ERBα激动剂如SR9009，在临床前模型中显示出调节睡眠结构和减轻焦虑样行为的治疗潜力。更为重要的是，针对肠道生物钟的时间限制饮食方案已被证明能够有效减轻胃肠道炎症。这些发现提示，恢复正常的生物钟功能的药理学或行为干预措施可能代表了一种新型且有效的治疗策略。

TAN是一种广泛存在于柑橘类水果果皮中的多甲氧基黄酮，具有广泛的药理学作用，包括抗炎、抗氧化和免疫调节功能。近年来的研究也探讨了TAN在多种疾病模型中的治疗潜力。例如，TAN通过选择性调控抗氧化酶活性和激活NRF2通路表现出显著的抗氧化作用。此外，TAN及其代谢产物4′-demethyltangeretin通过抑制NF-κB/MAPK信号通路表现出抗炎作用。TAN还可以通过下调NLRP3表达来抑制LPS诱导的生物钟紊乱。值得注意的是，我们之前的研究表明，TAN能够通过调控如E4bp4和BMAL1等生物钟基因来预防谵妄引起的认知障碍，这进一步证明了TAN在调控生物钟机制方面的潜力。

本研究旨在阐明天然化合物TAN在通过调控核心生物钟转录因子BMAL1来改善UC中的治疗机制和时间治疗的潜在意义。该研究不仅确立了生物钟调控作为UC治疗的新范式，还为基于天然产物的IBD治疗中优化时间疗法提供了机制框架，为临床实践中抗炎干预的精准时间安排提供了重要的研究基础。

在本研究中，我们采用DSS诱导的UC小鼠模型，评估了TAN对UC的治疗效果。实验结果显示，预防性给予TAN显著减轻了UC的严重程度，恢复了运动节律，并逆转了UC引起的结肠生物钟基因（如Bmal1、Per1/2、Cry1/2、Dbp、Rev-erbα和Rorα）振荡的紊乱。此外，TAN还显著改善了促炎细胞因子（如Il-6和Il-1β）和紧密连接蛋白（如ZO-1和Occludin）的表达。重要的是，TAN通过增强BMAL1的表达和节律性，从而驱动其治疗效果。BMAL1在UC治疗中的关键作用得到了证实，即在肠道特异性Bmal1敲除（Bmal1iKO）小鼠中，TAN的保护作用被完全消除。在体外研究中，通过siRNA介导的Bmal1敲除实验进一步证明，TAN对LPS处理的MODE-K细胞中炎症的抑制和屏障修复的作用被完全消除。双荧光素酶报告实验验证了BMAL1能够直接增强ZO-1和Occludin的启动子活性。

值得注意的是，TAN表现出时间治疗的疗效，其中在ZT2时间点给予TAN显著改善了UC症状，而在ZT14时间点给予则效果有限。这一发现表明，TAN的治疗效果可能受到时间因素的影响，因此优化给药时间可能对提高治疗效果具有重要意义。综上所述，TAN通过上调BMAL1依赖的炎症抑制和屏障完整性增强来改善UC。该研究强调了生物钟调控作为UC管理的有前景策略，并为在临床转化中优化时间给药方案提供了机制基础。

在动物实验中，我们使用了雄性C57BL/6小鼠（7-8周龄，体重22±2克），这些小鼠由珠海贝思特生物科技有限公司提供。Bmal1iKO小鼠则在C57BL/6背景上生成。所有小鼠均在特定病原体无（SPF）条件下饲养，每笼四只，环境条件为12小时光照/黑暗周期（06:00开灯，18:00关灯），温度24°C±1°C，湿度40-60%。小鼠可自由获取水和食物。所有动物实验均严格遵守相关伦理和操作规范。

在DSS诱导的UC小鼠模型中，我们观察到UC小鼠与对照组相比出现了显著的体重下降（图1A）。UC的严重程度参数，包括体重下降、腹泻和便血，在DSS处理的小鼠中明显升高，通过疾病活动指数（DAI）评分量化（图1B）。此外，结肠缩短是结肠损伤的重要指标，在DSS处理的小鼠中也观察到了这一现象。UC小鼠的结肠长度明显缩短，表明结肠受到严重损伤。

在讨论部分，我们进一步探讨了TAN在UC治疗中的作用机制和潜在的临床应用价值。UC仍然是一种治疗手段有限的疾病，许多现有疗法与显著的副作用和疗效不稳定相关。天然产物在UC治疗中展现出重要的潜力，其特点包括高疗效、低毒性、较少的不良反应和成本效益。TAN作为黄酮类化合物的重要成员，具有抗炎、抗氧化和免疫调节等多种药理学作用。近年来的研究也探讨了TAN在多种疾病模型中的治疗潜力，例如，TAN通过选择性调控抗氧化酶活性和激活NRF2通路表现出显著的抗氧化作用。此外，TAN及其代谢产物4′-demethyltangeretin通过抑制NF-κB/MAPK信号通路表现出抗炎作用。TAN还可以通过下调NLRP3表达来抑制LPS诱导的生物钟紊乱。这些发现进一步证明了TAN在调控生物钟机制方面的潜力。

本研究的结果不仅为UC的治疗提供了新的思路，还为基于生物钟调控的治疗策略提供了科学依据。通过TAN的治疗作用，我们发现其不仅能够有效缓解UC症状，还能够恢复肠道的正常节律。这些作用可能与TAN对BMAL1的调控有关，因为BMAL1是核心生物钟机制中的关键调控因子。BMAL1的表达和节律性对于维持正常的生物钟功能至关重要，而TAN通过增强BMAL1的表达和节律性，从而发挥其治疗作用。

此外，TAN的时间治疗效应表明，给药时间可能对治疗效果产生重要影响。在ZT2时间点给予TAN显著改善了UC症状，而在ZT14时间点给予则效果有限。这一发现提示，优化给药时间可能有助于提高TAN的治疗效果，从而在临床实践中实现更精准的治疗。因此，本研究不仅揭示了TAN在UC治疗中的作用机制，还为未来在基于生物钟调控的治疗策略中优化时间给药方案提供了重要的研究基础。

在资金支持方面，本研究得到了国家中医药管理局（zyyzdxk-2023453）、广东省基础与应用基础研究基金（2023B1515120068）、广东省高等教育机构科学研究平台与项目（2023KCXTD009）以及中国博士后科学基金会（2024M760666）的支持。这些资金为本研究的顺利进行提供了重要保障。

在作者贡献声明中，Jiaxian Weng负责撰写原始草稿、可视化、验证、方法论、调查、正式分析、数据管理、概念化。Zicong Wu负责验证、调查、正式分析和数据管理。Yuwei Huang负责验证和调查。Haiman Xu负责方法论和资金获取。Lianxia Guo负责方法论和概念化。Zanjin Li负责调查。Kengran Zeng负责调查。Tingying Hao负责调查。Luomin Lin负责调查。Baojian Wu负责概念化和资源管理。这些贡献表明，研究团队在多个方面进行了深入的合作，确保了研究的全面性和准确性。

在利益冲突声明中，作者声明他们没有已知的可能影响本研究的财务利益或个人关系。这一声明表明，研究的结论和数据是客观和可靠的，没有受到外部因素的干扰。

综上所述，本研究揭示了TAN在通过调控核心生物钟转录因子BMAL1来改善UC中的治疗机制和时间治疗的潜在意义。这些发现不仅为UC的治疗提供了新的思路，还为基于生物钟调控的治疗策略提供了科学依据。通过TAN的治疗作用，我们发现其不仅能够有效缓解UC症状，还能够恢复肠道的正常节律。这些作用可能与TAN对BMAL1的调控有关，因为BMAL1是核心生物钟机制中的关键调控因子。BMAL1的表达和节律性对于维持正常的生物钟功能至关重要，而TAN通过增强BMAL1的表达和节律性，从而发挥其治疗作用。

此外，TAN的时间治疗效应表明，给药时间可能对治疗效果产生重要影响。在ZT2时间点给予TAN显著改善了UC症状，而在ZT14时间点给予则效果有限。这一发现提示，优化给药时间可能有助于提高TAN的治疗效果，从而在临床实践中实现更精准的治疗。因此，本研究不仅揭示了TAN在UC治疗中的作用机制，还为未来在基于生物钟调控的治疗策略中优化时间给药方案提供了重要的研究基础。