《Antioxidants》:Sphallerocarpus gracilis Polyphenols Alleviate DSS-Induced Colitis by Remodeling Gut Microbiota and Inhibiting the AGE-RAGE/HMGB1 Pathway
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作为一种传统藏药及健康食品,研究人员从细叶绒果芹(Sphallerocarpus gracilis)肉质根中提取了多酚粉末(Polyphenol Powder, PP)。研究人员采用DSS(Dextran Sulfate Sodium,葡聚蔗糖硫酸钠)诱导的结
作为一种传统藏药及健康食品,研究人员从细叶绒果芹(Sphallerocarpus gracilis)肉质根中提取了多酚粉末(Polyphenol Powder, PP)。研究人员采用DSS(Dextran Sulfate Sodium,葡聚蔗糖硫酸钠)诱导的结肠炎小鼠模型,结合多组学分析与实验验证,探究PP对肠道炎症的保护效应与分子机制。PP以剂量依赖方式减轻结肠炎相关症状,抑制促炎细胞因子,并将升高的IL-10水平剂量依赖性逆转至空白对照(Blank Control, BC)组。多组学数据显示,PP干预与肠道菌群重塑、嗜黏蛋白阿克曼菌(Akkermansia muciniphila, AKK)富集、细菌—真菌稳态恢复以及色氨酸和生物素代谢改善相关。通过抑制HMGB1(High Mobility Group Box 1,高迁移率族框蛋白1)与RAGE(Receptor for Advanced Glycation End products,晚期糖基化终末产物受体)表达,PP阻断AGE-RAGE介导的炎症级联。此外,PP通过杯状细胞保护、MDA(Malondialdehyde,丙二醛)降低及BAX/Bcl-2、MMP3(Matrix Metalloproteinase 3,基质金属蛋白酶3)与MMP9调控维持肠黏膜完整性。综上,PP通过调节肠道微生态、宿主代谢与AGE-RAGE通路缓解溃疡性结肠炎(Ulcerative Colitis, UC),支持天然多酚作为肠道微生态调节剂用于炎症性肠病(Inflammatory Bowel Disease, IBD)治疗的转化潜力。
研究背景方面,溃疡性结肠炎(Ulcerative Colitis, UC)是炎症性肠病(Inflammatory Bowel Disease, IBD)的慢性复发性肠道亚型,其发病率与住院率呈上升趋势,确切病因未明。肠上皮屏障破坏可增加腔内抗原易位,从而参与IBD起始与持续,UC常被视为上皮屏障疾病。临床常用糖皮质激素、氨基水杨酸类与免疫抑制剂存在口服生物利用度低、成本高及不良反应多等缺陷;常规治疗失败后可显著增加结直肠癌风险并可能需结肠切除。天然产物尤其是植物多酚具备抗炎、抗氧化、抗菌及调节肠道屏障与菌群等多靶点特征,但细叶绒果芹(Sphallerocarpus gracilis)传统以多糖研究为主,与其传统肠道相关用途不一致。研究人员假设根多酚为其肠保护主要活性成分,故以DSS诱导结肠炎模型评价细叶绒果芹根多酚提取物(Polyphenol Powder, PP)的作用。该研究发表于《Antioxidants》。
主要关键技术方法方面,研究人员使用5周龄雄性C57BL/6小鼠,设空白对照(BC)、模型对照(MC,3% DSS)、PP低剂量(40 mg/kg)与PP高剂量(80 mg/kg)组,各组的动物来自北京SPF生物技术公司并饲养于SPF设施。研究整合16S rRNA基因测序与ITS(Internal Transcribed Spacer,内转录间隔区)真菌测序分析结肠内容物细菌与真菌群落,采用非靶向代谢组学分析肠组织代谢扰动,借助网络药理学预测PP活性成分—UC疾病交集靶点与AGE-RAGE等通路,并通过酶联免疫吸附测定(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay, ELISA)、免疫荧光与蛋白质印迹(Western blot)进行机制验证。
研究结果如下。
3.1 PP干预对小鼠溃疡性结肠炎模型的影响:研究人员通过体重、疾病活动指数(Disease Activity Index, DAI)、粪便形态、结肠长度、肝脾重量及H&E染色评价,得出PP可剂量依赖减轻体重下降、DAI升高与结肠缩短,减少脾肝肿大及黏膜损伤、炎性浸润与杯状细胞丢失。
3.2 PP改善结肠炎小鼠肠道菌群失调:研究人员通过16S rRNA测序与α/β多样性、LEfSe及相关性分析,得出MC组菌群多样性和丰富度下降,PP-H使拟杆菌门(Bacteroidota)回升、厚壁菌门(Firmicutes)下降,并显著富集嗜黏蛋白阿克曼菌(Akkermansia muciniphila, AKK);AKK丰度与结肠长度呈正相关。
3.3 PP对结肠炎小鼠肠道真菌群落结构的影响:研究人员通过ITS测序、α/β多样性、OPLS-DA(Orthogonal Partial Least Squares Discriminant Analysis,正交偏最小二乘判别分析)与LEfSe分析,得出MC组真菌多样性和丰富度降低,PP-H部分恢复真菌群落结构,并改变Hypocreaceae与Trichocomaceae等差异真菌类群。
3.4 PP对结肠炎小鼠肠代谢组的影响:研究人员通过非靶向代谢组学、PCA(Principal Component Analysis,主成分分析)、OPLS-DA与KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,京都基因与基因组百科全书)富集分析,得出MC组脂质和有机酸等代谢紊乱,PP-H使代谢轮廓回趋正常,主要涉及脂质代谢、氨基酸代谢与胆汁酸代谢。
3.5 网络药理学分析提示PP可抑制AGE/RAGE通路:研究人员通过成分—靶点—疾病交集、PPI(Protein–Protein Interaction,蛋白—蛋白互作)网络、GO(Gene Ontology,基因本体)与KEGG富集,得出263个共同靶点,核心靶含TP53、STAT3、TNF、IL-6、AKT1、EGFR;通路富集突出AGE-RAGE信号通路。
3.6 PP对结肠炎小鼠结肠组织AGE/RAGE通路及炎性因子表达的影响:研究人员通过免疫荧光、Western blot与ELISA,得出MC组HMGB1、RAGE、AGE及血清IL-6、TNF-α、IL-1β升高,PP可下调这些分子并呈剂量依赖。
3.7 PP对DSS诱导结肠炎小鼠结肠组织病理学及相关指标的影响:研究人员通过H&E、PAS(Periodic Acid–Schiff,过碘酸雪夫)、免疫荧光、ELISA与Western blot,得出PP恢复杯状细胞,降低IL-10、BAX、MMP3、MMP9与MDA,上调BCL-2、BCL-XL、XIAP,从而减轻炎症、氧化应激与凋亡相关改变。
讨论部分总结:研究人员指出DSS急性模型不能完全反映人UC慢性复发特征,多组学为相关性而非因果,需粪菌移植(Fecal Microbiota Transplantation, FMT)或单菌定殖确认AKK作用;AKK可能是结肠炎中常见微生物响应者而非PP特异介质。研究局限还包括未做PP体内药代动力学,不能确定PP直接作用于宿主受体还是经菌群代谢物发挥作用。研究意义在于从细菌—真菌协同、宿主代谢与AGE-RAGE轴说明PP作为肠道微生态调节剂的多靶点价值,为天然多酚用于IBD提供临床前依据,但转化仍需随机双盲临床试验。
结论部分翻译:本研究证明PP可显著缓解小鼠DSS诱导的急性结肠炎,表现为DAI评分降低、体重丢失减轻、结肠长度恢复及IL-10水平正常化。PP逆转DSS诱导的细菌—真菌失调,显著提高AKK相对丰度,并恢复脂质、有机酸与芳香族化合物的代谢稳态。PP抑制AGE-RAGE信号通路,减少MDA蓄积,调节凋亡相关蛋白与基质金属蛋白酶,从而保护肠黏膜屏障并恢复杯状细胞。这些发现为PP作为IBD中的潜在肠道微生态调节剂提供了科学依据。