《Food Frontiers》：Gut Microbiota-Mediated Protective Effect of Potato Juice Against Colitis via Activating the Tryptophan Metabolism-AhR Signaling Axis
编辑推荐：
溃疡性结肠炎（UC）是一种严重的复发性炎症性肠病，目前缺乏安全且可获得的膳食辅助干预措施，特别是那些源自已知具有生物活性的全食物的干预措施。本研究选择马铃薯汁（PJ）作为候选物，该马铃薯汁通过特殊加工技术制备，使其蛋白质和淀粉含量低于1%，但富含多酚和黄酮类化
溃疡性结肠炎（UC）是一种严重的复发性炎症性肠病，目前缺乏安全且可获得的膳食辅助干预措施，特别是那些源自已知具有生物活性的全食物的干预措施。本研究选择马铃薯汁（PJ）作为候选物，该马铃薯汁通过特殊加工技术制备，使其蛋白质和淀粉含量低于1%，但富含多酚和黄酮类化合物，以研究其对葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的小鼠急性结肠炎的保护作用及其潜在机制。研究人员评估了结肠炎严重程度、黏膜屏障完整性、结肠炎症、肠道微生物群和肠道代谢组；进行了粪菌移植（FMT）以验证肠道微生物群的因果作用。研究人员发现，PJ显著改善了DSS诱导的结肠炎，保护了黏膜屏障，抑制了促炎细胞因子，恢复了肠道微生物稳态，上调了色氨酸衍生的吲哚代谢物，并激活了AhR-IL-22信号轴。来自PJ处理小鼠的FMT重现了PJ的抗结肠炎作用。总之，PJ通过肠道微生物群依赖的色氨酸代谢-AhR通路激活来保护实验性结肠炎，为UC管理提供了一种新的膳食候选物。
### 论文解读：马铃薯汁通过肠道微生物依赖的色氨酸代谢-AhR信号轴保护实验性结肠炎
#### 研究背景与问题
溃疡性结肠炎（UC）是一种严重的复发性炎症性肠病，以局限于结直肠的弥漫性黏膜炎症为特征，临床表现为腹泻、血便、腹痛和进行性体重减轻。其发病机制涉及遗传易感性、环境触发因素、肠道微生物失调（MD）、上皮屏障功能障碍和免疫应答失调。目前主流治疗药物（如氨基水杨酸制剂、糖皮质激素、免疫调节剂和生物制剂）存在疗效个体差异大、副作用明显及费用高昂等局限，亟需开发安全、可及的膳食或益生元干预手段。马铃薯（*Solanum tuberosum* L.）是世界主要粮食作物，其加工副产物马铃薯汁（PJ）富含多酚、黄酮类等生物活性化合物，但PJ对肠道炎症的保护作用尚不明确。近年来，肠道微生物及其代谢物在UC发病中的因果作用受到关注，尤其是色氨酸代谢途径产生的吲哚衍生物（如吲哚-3-乙酸、吲哚-3-醛）作为芳烃受体（AhR）的内源性配体，可调节肠道免疫稳态并维持黏膜屏障完整性。因此，本研究旨在探讨PJ对DSS诱导的小鼠急性结肠炎的保护作用，并阐明肠道微生物及色氨酸代谢-AhR轴的参与机制。
#### 研究开展与主要结论
研究人员建立DSS诱导的小鼠急性结肠炎模型，通过口服给予PJ，评估其对结肠炎严重程度、黏膜屏障完整性、结肠炎症、肠道微生物群及肠道代谢组的影响，并利用粪菌移植（FMT）验证肠道微生物的因果作用。结果表明，PJ显著减轻DSS诱导的结肠损伤，表现为体重减轻缓解、疾病活动指数（DAI）降低、结肠缩短减轻及组织病理学改善；同时保护结肠黏液屏障（增加杯状细胞数量和Muc2表达），抑制促炎细胞因子IL-1β、IL-6和TNF-α的过度产生。PJ恢复了肠道微生物α-多样性和群落结构，逆转了MD指数升高，显著富集了有益菌属*Muribaculum*和*Ileibacterium*（均为吲哚衍生物产生菌），并抑制了致病菌*Alistipes*和*Desulfovibrio*的增殖。非靶向代谢组学分析显示，PJ上调了色氨酸代谢衍生的吲哚-3-乙酸和吲哚-3-醛，激活了结肠AhR-IL-22信号轴（AhR蛋白表达和IL-22水平升高）。FMT实验进一步证实，来自PJ处理小鼠的粪便微生物移植可重现PJ的抗结肠炎效应，包括减轻结肠损伤、恢复黏膜屏障及激活AhR-IL-22信号。该研究首次鉴定PJ为一种新型仿益生元膳食候选物，通过肠道微生物依赖的色氨酸代谢-AhR通路发挥保护作用，为UC的膳食辅助管理提供了新策略。论文发表于《Food Frontiers》。
#### 主要技术方法
研究人员采用以下关键技术方法：①建立C57BL/6J小鼠DSS诱导急性结肠炎模型（共三组：CON、DSS、PJ，每组5只）；②16S rRNA基因测序（V3-V4高变区，338F/806R引物）分析盲肠内容物微生物群落；③液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）非靶向代谢组学分析结肠内容物代谢谱；④Western blot检测结肠AhR蛋白表达；⑤酶联免疫吸附测定（ELISA）检测结肠IL-22及促炎细胞因子水平；⑥粪菌移植（FMT）实验：将PJ处理组或模型组小鼠的粪便悬液移植至经抗生素清除内源性菌群的受体小鼠，受体小鼠随后接受DSS攻击。所有样本均来自小鼠（无临床队列）。
#### 研究结果
**3.1 PJ减轻DSS诱导的小鼠结肠损伤**
通过动态监测体重、DAI、结肠长度及H&E染色评估，发现PJ灌胃显著减轻DSS引起的体重下降、降低DAI评分、逆转结肠缩短，并改善组织病理学损伤（减少黏膜糜烂、隐窝破坏和炎症细胞浸润），提示PJ对实验性结肠炎具有保护作用。
**3.2 PJ保护结肠黏膜屏障完整性并抑制促炎细胞因子产生**
AB-PAS染色显示PJ恢复了DSS破坏的黏液层结构，增加每隐窝杯状细胞数量及AB-PAS阳性面积；免疫组化（IHC）证实PJ恢复Muc2表达。同时，PJ显著抑制结肠IL-1β、IL-6和TNF-α的过度产生，表明其通过维持屏障功能和抗炎作用保护结肠。
**3.3 PJ缓解肠道微生物失调并调控关键差异菌群**
16S rRNA基因测序显示，PJ逆转了DSS引起的α-多样性（Sobs指数和ACE指数）下降，并基于PCA分析呈现明显的群落结构分离，降低MD指数。在属和种水平，PJ显著富集*Muribaculum*（尤其*Muribaculum sp.*）和*Ileibacterium*（尤其*Ileibacterium valens*），同时抑制促炎菌*Alistipes*（*Alistipes finegoldii*）和*Desulfovibrio*（*Desulfovibrio desulfuricans*）的异常增殖，表明PJ重塑肠道微生物组成。
**3.4 PJ重塑肠道代谢谱并激活色氨酸代谢-AhR信号通路**
非靶向代谢组学PCA和PCoA显示三组代谢谱分离；KEGG富集分析表明DSS显著干扰色氨酸代谢，而PJ干预重点调节该通路。PJ显著上调结肠中色氨酸代谢衍生的吲哚-3-乙酸和吲哚-3-醛（吲哚-3-丙酸有上升趋势但无统计学差异）。Western blot证实PJ逆转DSS引起的AhR蛋白表达下调，并显著升高下游IL-22水平，表明PJ激活了AhR-IL-22信号轴。
**3.5 来自PJ处理小鼠的FMT重现抗结肠炎保护作用**
FMT实验显示，PJ-FMT组受体小鼠的体重下降减轻、DAI降低、结肠缩短缓解、组织病理学损伤改善，同时杯状细胞数量和Muc2表达恢复，促炎细胞因子下降。PJ-FMT组结肠AhR蛋白表达和IL-22水平显著升高，直接证明PJ的保护效应主要依赖肠道微生物调节。
#### 讨论与结论
讨论部分指出，PJ富含多酚、黄酮、萜类、生物碱及甾体衍生物，其口服给药有效缓解了DSS诱导的结肠炎，首次证实PJ对实验性结肠损伤的保护作用，为UC提供了可持续、低成本、易获取的膳食辅助候选物。机制上，PJ通过恢复肠道微生物稳态、富集吲哚产生菌（*Muribaculum*和*Ileibacterium*），上调色氨酸代谢衍生的吲哚代谢物，进而激活结肠AhR-IL-22信号轴，维持黏膜屏障和抑制炎症。FMT实验直接证实了肠道微生物的因果作用。安全性方面，PJ样品中未检测到特征性糖苷生物碱峰，提示加工工艺可有效去除这些抗营养组分，但未来仍需靶向定量和质量控制。本研究不足之处在于缺乏对PJ中活性化合物的绝对定量和体内AhR通路验证及临床数据，但为PJ作为仿益生元膳食干预UC提供了新机制见解。
**结论部分翻译**：本研究系统证明了PJ对DSS诱导的小鼠急性结肠炎具有保护作用。PJ给药有效缓解了结肠炎相关临床表现，包括减轻体重下降、降低疾病活动指数和逆转结肠缩短。同时，PJ通过恢复杯状细胞数量和Muc2表达来保护结肠黏膜屏障完整性，并抑制结肠促炎细胞因子IL-1β、IL-6和TNF-α的过度产生。机制上，PJ恢复肠道微生物稳态，富集有益共生菌如*Muribaculum*和*Ileibacterium*，抑制结肠炎相关致病菌的增殖，重塑肠道代谢谱。特别地，PJ上调色氨酸代谢衍生的吲哚代谢物，激活AhR-IL-22信号轴。值得注意的是，来自PJ处理小鼠的粪菌移植成功重现了PJ的抗结肠炎效应，直接证实了PJ的有益作用主要由肠道微生物调节介导。总之，本研究鉴定了PJ作为一种新型、安全且可获得的UC膳食辅助干预手段，并为其通过肠道微生物依赖的色氨酸代谢-AhR通路发挥保护作用提供了新的机制见解。
