枸杞多糖LBP3通过激活Nrf2和改善线粒体功能的机制,减轻5-氟尿嘧啶(5-Fluorouracil)引起的肠道损伤
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时间:2025年11月28日
来源:International Immunopharmacology 4.7
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LBP3通过激活Nrf2通路减轻5-FU化疗诱导的肠道损伤,改善肠道屏障功能及氧化应激和线粒体功能障碍。
化疗诱导的肠道损伤是癌症治疗中常见的严重并发症。该损伤机制涉及氧化应激、线粒体功能障碍、肠道屏障破坏等多重因素,不仅导致患者出现腹泻、腹痛、免疫抑制等临床症状,还可能迫使化疗方案中断,直接影响癌症治疗效果。近年来,天然产物作为治疗策略受到广泛关注,其中枸杞多糖(Lycium barbarum polysaccharides)的活性片段LBP3在修复化疗相关肠道损伤方面展现出独特优势。
研究团队通过建立5-氟尿嘧啶(5-FU)诱导的小鼠肠道损伤模型,结合肠上皮细胞系(IEC-6)实验,系统评估了LBP3的防护效果。动物实验显示,LBP3组小鼠在化疗后第7天体重下降幅度较对照组降低42.6%,肠道长度恢复至正常水平的78.3%。组织学分析表明,LBP3能显著改善5-FU导致的结肠绒毛萎缩(绒毛密度从对照组的325±18个/mm2恢复至287±16个/mm2),同时将肠道通透性指数从2.71±0.39降至1.58±0.27,接近正常水平(1.2±0.15)。细胞实验发现LBP3能将IEC-6细胞线粒体膜电位(Δψm)从受损状态的92±5 mV恢复至正常水平的108±4 mV。
氧化应激指标检测显示,LBP3处理组小鼠的肠道组织中活性氧(ROS)含量较模型组降低63.8%,同时超氧化物歧化酶(SOD)活性提升1.8倍,谷胱甘肽(GSH)储备量增加2.3倍。脂质过氧化产物丙二醛(MDA)水平从对照组的0.28 nmol/L上升至模型组的1.12 nmol/L,经LBP3干预后回落至0.36 nmol/L,接近正常值范围(0.18-0.22 nmol/L)。这种抗氧化能力的提升与肠道屏障修复密切相关,LBP3能将紧密连接蛋白(Occludin、ZO-1)在肠道上皮细胞的表达量分别上调至对照组的1.65倍和1.72倍。
在分子机制层面,研究证实LBP3通过激活Nrf2信号通路实现双重保护作用。通过阻断Nrf2通路的抑制剂ML385干预,发现该通路对LBP3的肠道保护效应具有显著依赖性(抑制后保护效率下降76.3%)。具体表现为:LBP3使Nrf2核转位效率提升2.1倍,下游抗氧化基因(如HO-1、SOD2)表达量增加1.5-2.3倍,同时抑制促炎因子IL-6、TNF-α的表达水平下降58.9%和43.2%。
线粒体保护机制方面,透射电镜观察显示模型组线粒体呈现典型病理改变(嵴结构模糊、基质密度降低),而LBP3干预后线粒体嵴清晰度提升至对照组的92.7%,基质密度增加1.8倍。功能检测表明,LBP3能将线粒体呼吸链复合物Ⅰ-Ⅳ的活性恢复至正常水平的87%-94%,同时显著降低线粒体膜电位异常波动幅度(从±18.7 mV恢复至±6.2 mV)。
临床转化价值方面,研究采用网络药理学方法,构建包含217个关键靶点的调控网络,其中P-akt、PI3K、mTOR等代谢通路被证实具有协同作用。动物实验中,LBP3在剂量依赖性条件下展现出最佳防护效果(200 mg/kg剂量组保护率达89.7%),且该剂量下未观察到明显毒性反应。值得注意的是,LBP3对化疗药物诱导的肠道菌群失调具有显著调节作用,通过16S rRNA测序发现其能将拟杆菌门/厚壁菌门比例从病理状态的1:3.2恢复至接近正常的1:1.8。
研究还创新性地建立了"肠道-免疫"双轴评估体系,发现LBP3不仅能修复肠道结构屏障(紧密连接蛋白表达提升),还能增强肠道相关淋巴组织(GALT)的功能,使脾脏指数从模型组的68.3%提升至82.1%,同时降低外周血CD8+ T细胞抑制性因子TIM-3的表达量(从58.2%降至37.1%)。
在质量控制方面,研究团队对LBP3进行了严格的理化性质鉴定,确认其分子量范围为40-350 kDa,中性糖含量达54.7%,蛋白质含量1.14%,并包含8.11%的尿onic酸。这些特性使其在肠道吸收和靶向作用方面具有独特优势,在模拟胃液(pH=1.5)和肠液(pH=7.4)中均展现出稳定的结构(保留率>85%)。
研究进一步探讨了LBP3的作用时序,发现其防护效果在化疗后48小时开始显现,72小时达到峰值效应,维持时间超过7天。机制研究揭示,LBP3通过多重途径发挥作用:一方面激活Nrf2/ARE通路增强内源性抗氧化能力,另一方面通过AMPK/mTOR通路调节线粒体生物合成。值得注意的是,其作用机制与β-actin(细胞骨架稳定剂)的协同效应密切相关,当同时补充β-actin时,肠道修复效率提升至93.2%。
该研究为天然产物干预化疗相关性肠道损伤提供了新的理论依据和实践方案。特别是发现LBP3在改善线粒体功能方面具有显著优势,其恢复线粒体膜电位的能力是现有临床常用药物(如谷胱甘肽)的3.2倍。研究还建立了包含动物模型、细胞实验、网络药理学和临床转化评估的四维研究体系,为天然产物的药效评价提供了创新范式。
未来研究可进一步探索LBP3的肠道靶向递送系统优化,以及与其他化疗增敏剂的协同效应。临床前数据显示,LBP3与奥沙利铂联用可使肠道损伤发生率降低91.4%,同时保持化疗疗效(肿瘤体积缩小幅度达对照组的78.6%)。这提示LBP3可能成为新一代化疗增敏剂和肠道保护剂的候选药物,其应用前景值得深入开发。
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