花椒中羟基-α-山椒素通过调节肠道菌群和改善肠道代谢稳态减轻DSS诱导的结肠炎

《Food Bioscience》:Hydroxy-α-sanshool from Zanthoxylum bungeanum Attenuates DSS-Induced Colitis through the Modulation of Gut Microbiota and Improvement of Intestinal Metabolism Homeostasis

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月14日 来源:Food Bioscience 6.2

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   摘要羟基-α-花椒碱(HAS)作为花椒(Zanthoxylum bungeanum)的特征性烷基酰胺,具有广泛的生物活性。然而,其在溃疡性结肠炎(UC)中的作用和机制尚不清楚。本研究调查了HAS对小鼠葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的UC的保护作用及其潜在机制。HAS给药有效减轻了

  

摘要

羟基-α-花椒碱(HAS)作为花椒(Zanthoxylum bungeanum)的特征性烷基酰胺,具有广泛的生物活性。然而,其在溃疡性结肠炎(UC)中的作用和机制尚不清楚。本研究调查了HAS对小鼠葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的UC的保护作用及其潜在机制。HAS给药有效减轻了疾病表型,保留了黏膜结构,抑制了促炎细胞因子,并增强了紧密连接蛋白。在机制方面,多组学分析揭示,HAS深刻重构了肠道微生物群,显著富集了有益菌属Allobaculum,同时抑制了病原菌Escherichia。这种靶向性微生物重塑与肠道精氨酸代谢池的改善密切相关,有助于维持黏膜修复所需的关键精氨酸水平。总之,这些结果表明,HAS通过调节肠道微生物群和改善肠道代谢平衡发挥其抗炎作用,凸显了其作为UC天然膳食疗法的潜力。

引言

溃疡性结肠炎(UC)是一种慢性复发性炎症性肠病(Le Berre, Honap, & Peyrin-Biroulet, 2023)。近年来,饮食习惯和生活方式的改变导致其全球发病率持续上升。UC以反复发作的腹痛、腹泻、便血和体重减轻为特征(Gros & Kaplan, 2023),严重降低了患者的生活质量。目前的治疗药物,如氨基水杨酸盐、糖皮质激素和生物制剂,往往存在局限性,包括不良反应、高复发率和巨大的经济负担。因此,从天然膳食来源中识别安全有效的生物活性化合物已成为UC防治和辅助管理的主要研究方向(Ji, Xie, Wu, & Yuan, 2025; Zhang et al., 2025; S. Zhou et al., 2023)。
UC的发病机制非常复杂,涉及肠屏障、炎症细胞因子、活性氧(ROS)、肠道微生物群和代谢谱之间的相互作用(Nakase, Sato, Mizuno, & Ikawa, 2022)。肠上皮屏障是抵御肠腔内微生物和抗原的第一道防线,其破坏被认为是UC发展过程中的关键事件。炎症信号通路的过度激活促进了促炎细胞因子的产生,包括TNF-α、IL-1β和IL-6,这些因子进一步损害上皮完整性并加剧黏膜损伤。同时,持续性炎症导致ROS过度积累,引发氧化应激并进一步加重肠道损伤(Di Vincenzo, Del Gaudio, Petito, Lopetuso, & Scaldaferri, 2024)。除了宿主来源的炎症过程外,越来越多的证据强调了肠道微生物群和微生物代谢产物在维持肠道稳态中的重要作用(Mills et al., 2022)。在生理条件下,肠道微生物群通过产生生物活性代谢产物来促进上皮屏障维持、免疫调节和代谢平衡。然而,UC进展过程中的微生物失调常伴随微生物组成和代谢活性的改变,导致有益代谢产物生成受损和肠道代谢平衡紊乱(Lu et al., 2022)。这些代谢紊乱可进一步影响炎症反应、氧化应激和上皮屏障功能,从而推动疾病进展。因此,能够同时调节肠道微生物组成和恢复代谢稳态的策略作为UC干预的有前景的方法而受到越来越多的关注。
花椒(Zanthoxylum bungeanum Maxim),通常被称为四川花椒,是一种全球消费的香料和传统食品原料,以其独特的麻味和防腐特性而闻名(Liang et al., 2024)。羟基-α-花椒碱(HAS)是从该植物中分离出的主要特征性烷基酰胺,负责其独特的麻刺感(Luo et al., 2022)。既往药理学研究表明,HAS具有显著的生物活性,包括抗炎、抗氧化和代谢调节作用(Chen, Wang, Tan, & Liu, 2024; Wang et al., 2019)。HAS是瞬时受体电位香草素受体1(TRPV1)(X. Y. Zhou et al., 2023)和anchoring kinase 1(TRPA1)通道(Xiang et al., 2024; Zhang et al., 2023)的已知激动剂,这些通道广泛参与调节肠道感觉信号、炎症反应和上皮稳态。由于其适度的脂溶性,HAS可与肠道黏膜相互作用并潜在穿透(Meng, Qian, Li, Peng, & Ai, 2024)。现有研究主要集中在花椒全提取物、精油(Sun et al., 2026; Zhang et al., 2022)或纳米制剂(Gong, Sun, Jiang, & Guo, 2025)的总体胃肠道效应上。虽然已知HAS通过激活这些黏膜感觉通道介导局部免疫调节,但纯化的HAS对严重结肠炎的特定保护效力在很大程度上仍未被表征。特别是,HAS是否通过协调肠道生态系统(如重塑肠道微生物群和恢复代谢稳态)而发挥更广泛保护作用的机制尚未阐明。
据此,本研究旨在利用DSS诱导的结肠炎小鼠模型调查HAS的潜在保护作用。为进一步探索其潜在机制,在HAS干预后全面评估了组织病理学变化、炎症反应、氧化应激状态和肠道屏障完整性。此外,采用16S rDNA扩增子测序和非靶向代谢组学来表征肠道微生物群落和粪便代谢谱的变化。本研究为HAS在缓解肠道炎症方面的潜在作用提供了新的见解,并为开发食品来源的功能性原料用于肠道健康管理提供了科学依据。

章节摘要

化学试剂

羟基-α-花椒碱(HAS;HPLC纯度≥98%,CAS: 83883-10-7)购自艾法生物科技有限公司(中国成都)。葡聚糖硫酸钠盐(DSS,分子量:36,000–50,000 Da)购自拓摩生物科技股份有限公司(中国上海)。超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、丙二醛(MDA)、总抗氧化能力(T-AOC)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的专用诊断试剂盒购自赛维尔生物技术有限公司(中国武汉)。血清中TNF-α、IL-6、IL-1β和

HAS减轻UC小鼠的体重下降和结肠损伤

在21天的小鼠适应期内,小鼠体重呈缓慢增加趋势(图1B)。经过7天3% DSS挑战后,成功建立了UC小鼠模型。模型组表现出体重显著进行性下降(图1C)以及疾病活动指数(DAI)的同时增加(图1D),特征为粪便性状改变。HAS以2.5、5.0和7.5 mg/kg/天的剂量给药减轻了这些宏观症状,

讨论

溃疡性结肠炎(UC)由上皮屏障破坏、过度氧化应激和微生物组-代谢失调之间的复杂相互作用所驱动。本研究系统性地表明,HAS对DSS诱导的急性结肠炎提供了显著保护。HAS有效减轻了症状,保护了黏膜结构,抑制了炎症细胞因子,并减少了氧化应激。更重要的是,HAS协调了结肠微生物群的靶向性重塑。这种

结论

总之,本研究阐明HAS通过全面的多靶点机制缓解DSS诱导的溃疡性结肠炎。HAS通过挽救关键的紧密连接蛋白(ZO-1、occludin和claudin-1)有效修复了物理肠道屏障,并通过消除氧化应激和抑制促炎信号解决了黏膜损伤。关键在于,这些保护效应与靶向性微生物-代谢重编程密切相关。HAS诱导的

CRediT作者贡献声明

何强:写作 – 审阅与编辑,验证,监督,项目管理,概念设计。鹿田隆:监督,方法论。吕元平:写作 – 审阅与编辑。黄伦杰:监督,方法论。董毅:写作 – 审阅与编辑,监督,方法论。张忠:方法论,数据整理。夏雨萌:写作 – 审阅与编辑,资金获取,形式分析,数据整理,概念设计。倪立曼:写作 – 初稿,形式分析,

未引用参考文献

Laurindo et al., 2023; Zhou et al., 2023.

伦理声明

本研究按照以下动物福利和/或报告指南进行:《实验动物护理与使用指南》第八版。(华盛顿特区:美国国家科学院出版社。)本研究经成都中医药大学伦理委员会批准(批准号:2026-046)。

利益冲突

作者声明不存在竞争性经济利益。

数据可用性

本研究产生的原始16S rDNA扩增子测序数据已存入NCBI序列读段档案(SRA)数据库,登录号为PRJNA1498815。非靶向代谢组学数据可从通讯作者处合理索取。本研究期间产生和/或分析的所有其他数据集均可从通讯作者处合理索取。
支持信息包括紧密连接的原始Western blot图像

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

致谢

作者衷心感谢所有面板成员提供的实验支持。目录(TOC)图形是使用BioGDP.com制作的(Jiang et al., 2025)。本工作得到了四川省科技计划(编号:2025YFHZ0179)的支持。
倪立曼|夏雨萌|张忠|董毅|黄伦杰|吕元平|鹿田隆|何强
四川大学生物质科学与工程学院,成都 610065,中国
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