《Food Science & Nutrition》：A Multi-Target Approach to Colitis: Ergothioneine Promotes Recovery by Restoring the Intestinal Barrier, Reducing Inflammation, and Remodeling the Microbiota
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麦角硫因（Ergothioneine，EGT）是一种天然含硫组氨酸衍生物，具有抗氧化和抗炎特性。然而，其在肠道炎症中的保护作用及潜在机制尚未得到充分阐明。本研究采用两种实验体系评估EGT对结肠炎的影响：LPS诱导的Caco-2细胞炎症模型和DSS诱导的小鼠
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麦角硫因（Ergothioneine，EGT）是一种天然含硫组氨酸衍生物，具有抗氧化和抗炎特性。然而，其在肠道炎症中的保护作用及潜在机制尚未得到充分阐明。本研究采用两种实验体系评估EGT对结肠炎的影响：LPS诱导的Caco-2细胞炎症模型和DSS诱导的小鼠结肠炎模型。体外实验中，研究人员用LPS及不同浓度EGT处理Caco-2细胞，并通过ELISA、qRT-PCR和免疫荧光染色评估炎症细胞因子及紧密连接相关标志物的变化。体内实验中，DSS诱导的结肠炎小鼠接受低、中、高剂量EGT处理，并分析疾病活动度、结肠组织病理学、血清炎症介质、免疫球蛋白及肠道菌群组成。EGT处理可减轻LPS诱导的Caco-2细胞炎症反应，并部分恢复紧密连接蛋白（包括ZO-1、Occludin和Claudin-1）的表达与分布。在DSS诱导的结肠炎小鼠中，EGT可减轻体重下降、降低疾病活动指数评分、改善结肠缩短及组织学损伤，并降低血清TNF-α、IL-6、IL-1β、IgM和IgA水平。此外，EGT部分逆转了DSS诱导的肠道菌群失调。值得注意的是，高剂量EGT与毛螺菌科NK4A136群（Lachnospiraceae NK4A136 group）和肠杆菌属（Enterorhabdus）的富集相关，提示这些菌群可能参与EGT介导的菌群重塑。综上所述，这些发现表明EGT可能通过协调调控肠道屏障完整性、炎症反应及肠道菌群组成来缓解实验性结肠炎，支持其作为肠道炎症性疾病功能性食品成分的潜在价值。
论文解读文章
一、研究背景与研究目的
炎症性肠病（Inflammatory Bowel Disease，IBD）是一类以肠道炎症为特征的疾病，临床表现主要包括腹痛、腹泻和体重下降，其发病与免疫失调和肠道菌群失衡密切相关。全球约有800万人受IBD影响，且随着城市化进程加快和生活方式改变，IBD的全球患病率持续上升。机制研究表明，肠上皮屏障功能障碍、肠道菌群失衡及异常免疫应答是IBD的核心病理特征，这些改变先于临床发病出现，并促进细菌易位、过度免疫激活和慢性黏膜炎症。尽管糖皮质激素和托法替尼等药物已证实对IBD有效，但其临床应用受到免疫抑制、骨质疏松、高血糖和肝功能异常等不良反应的限制。因此，迫切需要开发既能有效治疗IBD又能最大限度减少严重不良反应的新型治疗策略。
近年来，天然膳食成分因其改善IBD的显著潜力而受到越来越多的关注。麦角硫因（Ergothioneine，EGT）是一种天然含硫组氨酸衍生物，于1909年由Chairles Tanret在麦角菌中发现，广泛存在于蘑菇和蔬菜中。人体无法自身合成EGT，但可通过膳食摄入获得。大量研究表明，EGT具有抗炎和抗氧化生物活性，并在调节肠道菌群方面显示出巨大潜力。EGT广泛分布于包括脑和小肠在内的多个器官，口服后易穿过血脑屏障。大鼠90天毒理学研究显示，在高达1600 mg/kg/天的剂量下未观察到显著毒性反应。口服EGT可显著降低炎症生物标志物，并具有良好的口服生物利用度。此外，EGT已被证明可改善心血管疾病、肝损伤、阿尔茨海默病及预防结石形成，使其成为多种慢性疾病的替代治疗选择。然而，EGT在改善IBD方面的潜在作用和机制研究仍不充分。本研究利用脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS）诱导的Caco-2细胞模型和葡聚糖硫酸钠（Dextran Sulfate Sodium，DSS）诱导的IBD小鼠模型，系统评估了EGT对IBD的改善作用及其潜在机制。该论文发表在《Food Science》期刊。
二、主要技术方法
研究人员采用了体外和体内两套实验体系。体外实验使用人结肠癌细胞系Caco-2，通过CCK-8法确定LPS和EGT的适宜处理浓度，采用ELISA和qRT-PCR检测炎症细胞因子水平，通过免疫荧光染色观察紧密连接蛋白的表达与分布。体内实验选用6周龄雄性C57BL/6J小鼠，通过饮用水中添加2.5% DSS诱导急性结肠炎模型，将60只小鼠随机分为对照组、DSS模型组及低（30 mg/kg/天）、中（75 mg/kg/天）、高（100 mg/kg/天）剂量EGT干预组，每日灌胃给药14天。研究评估了疾病活动指数（Disease Activity Index，DAI）、结肠长度、脾脏指数、组织病理学损伤（H&E染色）、血清炎症因子和免疫球蛋白水平，并采用16S rDNA测序分析肠道菌群组成和多样性。
三、研究结果
3.1 LPS和EGT对Caco-2细胞活力的影响
CCK-8实验显示，LPS以浓度依赖性方式降低Caco-2细胞活力，100 μg/mL LPS可诱导明显但非完全的细胞活力降低，因此被选为建立Caco-2细胞炎症损伤模型的浓度。EGT在100、200和500 μg/mL浓度下维持细胞活力在80%以上，而更高浓度显示出更强的抑制作用，故选择这三个浓度进行后续实验。
3.2 EGT对LPS处理的Caco-2细胞炎症细胞因子产生的影响
ELISA和qRT-PCR结果一致表明，LPS处理显著上调IL-1β、IL-6和TNF-α的蛋白和mRNA水平。EGT干预以不同程度逆转了这一趋势：中剂量和高剂量EGT显著降低IL-1β和TNF-α水平，高剂量EGT显著降低IL-6水平；中剂量EGT在降低IL-6和TNF-α mRNA表达方面效果最为显著，高剂量EGT显著降低IL-1β mRNA表达。
3.3 EGT对体外紧密连接蛋白表达的影响
免疫荧光染色显示，对照组中ZO-1、Occludin和Claudin-1呈现连续网状分布，定位于细胞间连接处；LPS处理后荧光信号显著减弱或消失，表明LPS破坏了紧密连接结构。EGT干预显著增强了紧密连接蛋白的荧光强度。qRT-PCR结果显示，LPS显著降低ZO-1、Occludin和Claudin-1的mRNA表达，EGT处理显著逆转了LPS诱导的ZO-1和Occludin表达下降。值得注意的是，不同紧密连接蛋白对EGT的响应并非严格剂量依赖：低剂量EGT对Occludin表达促进作用最强，而高剂量EGT对ZO-1和Claudin-1的表达促进作用最显著。
3.4 EGT缓解DSS诱导结肠炎小鼠的临床症状
DSS处理导致小鼠从第11天左右开始出现明显体重下降，EGT补充部分减轻了DSS诱导的体重下降，其中高剂量组改善最为明显。DSS处理增加了疾病活动指数评分，而EGT处理组评分低于DSS组。DSS还导致脾脏指数升高和结肠缩短，EGT补充以不同程度减轻了这些变化，高剂量组效果最为显著。这些结果表明EGT补充缓解了但未完全阻止DSS诱导的结肠炎临床症状。
3.5 EGT减轻DSS诱导结肠炎的组织损伤
H&E染色显示，对照组结肠组织结构完整，上皮层完整，隐窝排列规则，无明显炎症细胞浸润。DSS模型组表现出严重的病理损伤，包括肠绒毛广泛破坏和脱落、隐窝形态扭曲、黏膜明显水肿以及固有层和黏膜下层大量炎症细胞浸润。EGT干预以剂量依赖方式改善了上述病理改变：低剂量组黏膜结构部分恢复，炎症浸润减少；中剂量组黏膜完整性显著恢复，绒毛和隐窝排列更规则，炎症细胞浸润明显减少；高剂量组结肠结构几乎恢复正常，上皮损伤轻微，隐窝结构保存良好，炎症细胞浸润稀疏。此外，DSS显著升高血清促炎细胞因子TNF-α、IL-6、IL-1β以及免疫球蛋白IgM和IgA水平，中剂量和高剂量EGT显著下调了这些指标。
3.6 EGT调节DSS诱导结肠炎小鼠的肠道菌群
16S rRNA基因测序分析显示，DSS组独有ASV数量低于对照组，而EGT处理组独有ASV数量增加。DSS降低了Chao1和Shannon指数，EGT处理以不同程度提高了这两个α多样性指数。PCoA分析显示DSS显著改变了肠道微生物群落结构，EGT处理组趋向对照组方向偏移，其中高剂量组最接近对照组。在门水平上，DSS降低了厚壁菌门（Firmicutes）和放线菌门（Actinobacteriota）的相对丰度，增加了变形菌门（Proteobacteria）和疣微菌门（Verrucomicrobiota）的相对丰度。EGT处理部分逆转了这些变化，增加了厚壁菌门和拟杆菌门（Bacteroidota）的相对丰度，降低了变形菌门和疣微菌门的相对丰度。在属水平上，DSS增加了拟杆菌属（Bacteroides）和埃希菌-志贺菌属（Escherichia-Shigella）的相对丰度，降低了毛螺菌科NK4A136群（Lachnospiraceae NK4A136 group）的丰度。EGT处理以不同程度改变了这些变化：低剂量组降低了埃希菌-志贺菌属丰度，中剂量组增加了毛螺菌科NK4A136群丰度，高剂量组同时降低了埃希菌-志贺菌属和拟杆菌属丰度。LEfSe分析进一步鉴定了各组间差异菌群，对照组富集了候选糖单胞菌属（Candidatus Saccharimonas）和细小杆菌属（Parvibacter），DSS组富集了埃希菌-志贺菌属，不同EGT剂量分别富集了不同的有益菌群。
四、讨论与结论
讨论部分指出，炎症细胞因子的过度表达与溃疡性结肠炎（Ulcerative Colitis，UC）的发生和进展密切相关。TNF-α通过破坏上皮屏障导致肠上皮损伤，IL-1β通过促进粒细胞浸润和激活固有免疫细胞加剧肠道炎症，IL-6通过调节促炎T细胞亚群、抑制调节性T细胞而增强炎症反应。EGT处理显著下调了这些促炎标志物的表达，与既往研究一致。
肠道黏膜屏障系统由黏液层、上皮细胞层和固有层三部分组成，对维持肠上皮屏障完整性、抵御促炎介质具有重要功能。屏障功能受损促进病原体和毒素跨上皮易位，诱发炎症并加重疾病进程。紧密连接蛋白是维持上皮屏障结构和功能完整性的关键分子标志物。本研究发现LPS显著下调ZO-1、Occludin和Claudin-1的mRNA表达，EGT处理部分恢复了这些蛋白的表达和分布。紧密连接组装是一个涉及多种结构和支架蛋白的动态过程，不同组分对EGT处理的响应敏感性不同，提示EGT可能通过多靶点而非简单线性剂量-反应模式调节肠道屏障功能。
在体内实验中，DSS模型组表现出典型的疾病表型，包括结肠长度缩短、脾脏指数升高、体重明显下降和疾病活动指数升高。EGT补充显著改善了这些变化，组织学分析直接证实了EGT的体内抗炎和屏障保护作用。
关于肠道菌群，DSS处理后小鼠肠道菌群α多样性显著降低，EGT处理逆转了这一下降趋势。PCoA分析显示EGT明显将整体微生物群落结构向健康方向改变。在门水平上，DSS增加了变形菌门的比例并降低了厚壁菌门的比例，EGT处理后厚壁菌门相对丰度显著增加，变形菌门和疣微菌门显著降低。在属水平上，EGT干预通过抑制埃希菌-志贺菌属的增殖并同时富集毛螺菌科NK4A136群等有益菌群，有效恢复了肠道菌群平衡。毛螺菌科成员通常被认为是重要的短链脂肪酸产生菌，尤其是丁酸产生菌，可能有助于上皮能量代谢、黏膜屏障完整性和免疫稳态。
研究结论部分翻译如下：综上所述，本研究证明EGT通过多种协调效应缓解实验性结肠炎，包括减轻炎症反应、改善肠上皮屏障相关标志物、减少结肠组织病理损伤以及调节肠道菌群组成。体外实验中，EGT降低了LPS诱导的炎症细胞因子产生，并部分恢复了Caco-2细胞中紧密连接蛋白的表达和分布。体内实验中，EGT补充减轻了DSS诱导的临床症状、炎症反应、免疫激活和结肠组织损伤。此外，EGT部分重塑了DSS破坏的肠道菌群，高剂量EGT促进了毛螺菌科NK4A136群和肠杆菌属的富集。这些发现表明EGT可能作为预防或辅助管理肠道炎症的有前景的功能性食品成分。尽管如此，仍需使用慢性结肠炎模型、功能性微生物组分析和代谢组学验证的进一步研究来阐明EGT的精确机制和转化价值。
