重大突破！三所顶尖大学揭秘神奇果胶多糖如何治愈结肠炎

慢性结肠炎是炎症性肠病（IBD）的一种表现形式，其特征为结肠和直肠的反复及持续性炎症和溃疡。该病的成因复杂，涉及遗传、环境、微生物和免疫等多种因素。患者常表现出腹痛、腹泻、排便带血以及体重不预期下降等症状。长期的炎症可能导致免疫耐受性丧失，并增加诸如结直肠癌等并发症的风险。当前的治疗策略主要包括抗炎药物、免疫抑制剂和生物制剂。然而，这些治疗手段往往伴随着潜在的副作用。因此，研究安全有效的饮食干预措施，对于慢性结肠炎的管理以及改善患者预后具有重要的价值。

余甘子具备抗氧化、免疫调节、抗糖尿病、抗癌以及保肝的活性，余甘子多糖（PEP）是余甘子果实的主要成分。研究指出，余甘子能够抑制促炎细胞因子的产生，并促进抗炎细胞因子的表达，有助于恢复机体免疫反应的平衡。此外，观察发现，粗提的PEP能够通过增强产生SCFA的细菌的表达，并抑制RAGE/NF-κB和MAPKs信号通路，有效调节肠道菌群，从而在缓解大鼠结肠炎症进展中发挥关键作用。

近日，一篇题为“Transcriptomics and metabolomics reveal the alleviation effect of pectic polysaccharide on dextran sodium sulfate-induced colitis mice”的论文深入探讨了余甘子果胶多糖（PEP-1）预防和治疗慢性结肠炎的潜在方法。

图1 论文首页

PEP-1减少结肠黏液损伤

该研究应用代谢组学和转录组学来揭示PEP-1抗炎作用背后的潜在机制，具体实验步骤见图2a。黏液层在肠道中发挥着至关重要的物理屏障功能，确保机体免受有害细菌及毒素的侵袭。为评估DSS与PEP-1治疗对小鼠黏液层的影响，研究采用了阿利新蓝-过碘酸-雪夫试剂（AB-PAS）染色技术，结果揭示了结肠黏膜的完整性以及杯状细胞的形态特征，并显示出酸性黏液物质的存在。

在对照组中，小鼠结肠组织呈现出丰富的杯状细胞和坚固的黏液层。然而，在DSS诱导的实验组中，观察到杯状细胞数量显著下降，黏液层遭受损害。这种损害伴随着杯状细胞及肠腺分泌的酸性黏液物质的减少。值得注意的是，在低剂量和高剂量PEP-1组中，上述情况均得到逆转，尤其是在高剂量组（图2b）。因此，可以得出结论，PEP-1治疗能够缓解杯状细胞减少和黏膜层破坏的情况，这在DSS模型组中表现尤为严重。

图2 （a）动物实验步骤；（b）PEP-1对结肠炎小鼠黏液的影响，附小鼠结肠组织AB-PAS染色图像（放大100倍和200倍）

PEP-1对蛋白质表达的影响

为验证所观察到的转录变化，研究采用蛋白质印迹法及免疫组化技术，以确定结肠组织中蛋白质的表达情况。其中，紧密连接蛋白Ocln与ZO-1在模型组中表达下调，而在PEPH组中则显著上调，此结果与转录谱分析结果相吻合。PEPH组中Ocln与ZO-1蛋白水平的提升进一步证实了PEP-1增强上皮屏障功能及保护黏膜层的假设。此外，在DSS诱导的模型组中，NF-κB通路中的TLR4与P65蛋白水平升高，而在PEP-1干预后显著降低（图3a-c）。NF-κB作为炎症反应的关键介质，负责调节促炎基因的表达及抑制。

NF-κB的激活与炎症性疾病的进展密切相关。然而，转录组学分析并未显示出TLR4与P65在对照组、模型组及PEPH组中的表达存在显著差异。这种差异可能是由于样本采集时间的不同所导致。基因水平与蛋白质水平的表达时间可能存在差异性。此外，细胞内高蛋白水平的积累可能会降低基因的转录效率。总体而言，蛋白质水平的发现验证并补充了转录谱的变化，强调了PEP-1对上皮黏液层的积极影响及其对NF-κB通路的抑制作用。

图3 NF-κB通路和紧密连接基因的蛋白表达水平；TLR4、P65、Ocln（a，b）和ZO-1（c）的相对蛋白表达

血清代谢物、基因表达变化与生化指标的相关性分析

为探究血清代谢物、基因表达变化与生化指标之间的相互关系，研究执行了Spearman秩相关分析。通过聚类相关性热图（图4a-b）呈现了分析结果，该热图以直观的方式展示了三个因素之间的相关性。紧密连接蛋白，尤其是Ocln，与结肠长度和IL-10呈正相关，而与脾脏指数、DAI以及促炎细胞因子呈负相关。相对地，炎症因子、趋化因子以及NF-κB通路相关基因表达和血清代谢物则呈现出相反的趋势：它们与结肠长度和IL-10呈负相关，但与其它生化指标呈正相关。在血清代谢产物中，黄嘌呤与生化指标的相关性最为显著。

血清代谢物与基因表达变化的相关性分析揭示，所有血清代谢物与紧密连接蛋白呈负相关，而与炎症因子、趋化因子和NF-κB通路呈正相关。这些相关性结果表明，通过血清代谢组学分析识别的差异血清代谢物能够促进炎症因子的表达，激活NF-κB通路，加剧结肠炎症，损害肠屏障功能。PEP-1的干预与这些代谢物的下调相关联，有助于缓解小鼠的慢性结肠炎症状。识别不同的血清代谢物及其作用途径对于理解疾病进程和确定潜在的治疗靶点至关重要。相关性分析强化了代谢组学变化与分子水平变化之间的一致性，为PEP-1对结肠炎影响的机制提供了更深入的理解。

图4 （a）Spearman生化参数与血清代谢物和基因表达变化的相关性热图（b）Spearman血清代谢物与基因表达变化相关性热图

结论

近年来，饮食疗法因其健康效益和经济效益而日益受到重视。该研究的部分结果证实了PEP-1在血清代谢组学和转录谱方面对DSS诱导的结肠炎小鼠模型具有缓解作用。总体而言，研究支持了PEP-1可作为治疗结肠炎的有益饮食成分的观点，并突显了其对代谢和炎症途径的多方面影响。

参考文献：

Li X, Duan W, Zhu Y, Ji R, Feng K, Kathuria Y, Xiao H, Yu Y, Cao Y. Transcriptomics and metabolomics reveal the alleviation effect of pectic polysaccharide on dextran sodium sulfate-induced colitis mice. Int J Biol Macromol. 2024 Dec 12;288:138755. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2024.138755