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潰瘍性結(jié)腸炎（UC）是一種多因素腸道疾病，其典型特征包括腸道微生物群的紊亂、微生物代謝產(chǎn)物的改變及腸道上皮屏障的損害等。是醫(yī)學(xué)上具有挑戰(zhàn)性的問題，至今尚未找到明確的解決方法。主流治療手段包括化學(xué)藥物、生物制劑和免疫抑制劑，往往療效不盡如人意，當(dāng)前迫切需要研發(fā)高效且低毒性的天然藥物或飲食療法，以防治UC。 研究表明，多糖在飲食療法中對(duì)于預(yù)防UC有顯著的療效，且副作用較少。多糖是由糖苷鍵連接的單糖分子構(gòu)成的高分子聚合物，鐵皮石斛多糖（DOP）具有抗氧化、抗衰老、降低血糖、免疫調(diào)節(jié)、抗炎等多種藥理作用。有實(shí)驗(yàn)表明，在治療小鼠急性UC方面，DOP顯示出顯著的治療效果，并對(duì)結(jié)腸炎引起的肺損傷和肝損傷具有保護(hù)作用。因此，DOP可能是一種有效的預(yù)防和治療UC的藥物。 近日，一篇名為“Analysis of metagenome and metabolome disclosed the mechanisms of Dendrobium officinale polysaccharide on DSS-induced ulcerative colitis-affected mice”的文章揭示了DOP對(duì)DSS誘導(dǎo)的UC小鼠相關(guān)作用機(jī)制。圖1 論文首頁(yè) DOP可預(yù)防DSS誘導(dǎo)的小鼠結(jié)腸炎 實(shí)驗(yàn)初始階段，所有實(shí)驗(yàn)組小鼠的體重均保持一致，平均為16.0±1.0克。至實(shí)驗(yàn)?zāi)┢?，?jīng)DSS處理的小鼠體重顯著低于未經(jīng)處理的對(duì)照組。但低、中、高劑量的DOP處理后的小鼠，其最終體重顯著高于DSS處理組，表明DOP具有緩解DSS所致體重下降的效果（圖2A）。與對(duì)照組相比，DSS處理組小鼠出現(xiàn)了明顯的腸道出血現(xiàn)象。然而，接受DOP處理的各組小鼠（DPL、DPM和DPH）的出血情況顯著減輕（圖2B）。此外，與DSS組相比，DOP組小鼠展現(xiàn)出顯著降低的疾病活動(dòng)指數(shù)（DAI），該指數(shù)包括直腸出血、體重減輕和糞便硬度等指標(biāo)（圖2C）。綜合來(lái)看，DOP的使用導(dǎo)致體重下降幅度減小，并減輕了由DSS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎的嚴(yán)重程度。 圖2 (A) 各組最終體重 (B) 血暈癥狀 (C) 實(shí)驗(yàn)最后一天的 DAI 評(píng)分DOP增強(qiáng)DSS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠的緊密連接 緊密連接蛋白在維護(hù)腸道上皮屏障功能方面扮演著至關(guān)重要的角色。炎癥反應(yīng)可能導(dǎo)致腸道潰瘍及緊密連接的破壞。結(jié)果顯示，經(jīng)DSS處理后，小鼠遠(yuǎn)端結(jié)腸出現(xiàn)顯著的實(shí)質(zhì)性損傷，包括隱窩損傷及腸屏障的破壞（圖3A），表明存在病理狀態(tài)。然而，相較于僅接受DSS處理的小鼠，接受DPM治療的小鼠其結(jié)腸組織損傷程度顯著減輕。在DSS組中杯狀細(xì)胞分布稀疏，而在DPM組中杯狀細(xì)胞則密集分布于整個(gè)黏膜中（圖3A）。與對(duì)照組相比，DSS組的杯狀細(xì)胞數(shù)量顯著減少（圖3B），DOP組的杯狀細(xì)胞數(shù)量顯著增加（圖3B）。此外，各組在結(jié)腸褶皺（圖3C）和肌肉層厚度（圖3D）方面未見顯著差異。但接受DOP治療的小鼠展現(xiàn)出更強(qiáng)的腸道完整性。DPM組中緊密連接蛋白ZO-1和Occludin的表達(dá)顯著高于DSS組（圖3E-F）。UC可引起嚴(yán)重的腸道炎癥和隱窩損傷。與UC腸道炎癥的典型進(jìn)程不同，DOP緩解了這些病理變化，改善了黏膜完整性，減少了隱窩增生，并減少了胃腸道黏膜免疫細(xì)胞的浸潤(rùn)。綜上所述，DOP的給藥能夠通過增強(qiáng)緊密連接蛋白的表達(dá)和維持腸道完整性來(lái)預(yù)防腸道損傷。圖3 (A) 結(jié)腸組織的阿爾新藍(lán)染色 (B) 小管細(xì)胞的數(shù)量 (C) 結(jié)腸組織的結(jié)腸褶皺 (D）結(jié)腸組織的肌肉厚度 (E-F）qRT-PCR檢測(cè)結(jié)腸組織中緊密連接基因ZO-1（E）和Occludin（F）的RNA相對(duì)水平DOP調(diào)節(jié)DSS誘導(dǎo)結(jié)腸炎小鼠的免疫因子表達(dá)和抗氧化能力 免疫因素在維護(hù)身體健康方面扮演著至關(guān)重要的角色。研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，DSS處理組小鼠的IL-2和IL-4表達(dá)水平較低，而白細(xì)胞介素-10（IL-10）表達(dá)水平較高（圖4）。與DSS組相比，DOP處理組的IL-4和IL-10表達(dá)水平顯著降低（圖4）。IL-4通常通過下調(diào)促炎細(xì)胞因子如TNF-α和上調(diào)抗炎細(xì)胞因子如IL-10來(lái)發(fā)揮其抗炎作用。免疫細(xì)胞分泌的INF-α和INF-γ調(diào)節(jié)抗病毒免疫反應(yīng)。TNF-α、IL-6、IL-1β等促炎細(xì)胞因子可加劇全身或局部的炎癥反應(yīng)，加重組織損傷，破壞腸道屏障功能。結(jié)果表明，DPH給藥可增加INF-α和INF-γ的分泌（圖4）。結(jié)腸黏膜中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)的減少與結(jié)腸組織中免疫因子的表達(dá)相關(guān)。在UC中，中性粒細(xì)胞向腸道的募集被認(rèn)為是由于屏障功能受損，導(dǎo)致微生物和黏膜上皮的入侵。因此，研究推測(cè)DOP可能通過改善腸道完整性和調(diào)節(jié)炎性細(xì)胞因子的釋放來(lái)減少對(duì)中性粒細(xì)胞募集的需求。圖4 qRT-PCR 檢測(cè)血液和肝臟中炎癥因子（IL-2、IL-4、IL-6、IL-10、INF-α 和 INF-γ）的表達(dá)水平在血清抗氧化劑指標(biāo)方面，相較于DSS組，DPL和DPM組的總抗氧化能力（T-AOC）、谷胱甘肽（GSH）以及一氧化氮（NO）濃度顯著提升，表明DOP能夠增強(qiáng)UC小鼠的抗氧化水平。此外，在血清生化指標(biāo)方面，與DSS組相比，DPH組的總膽紅素（TBIL）、直接膽紅素（DBIL）、堿性磷酸酶（ALP）、總膽汁酸（TBA）、肌酐（Crea）以及肌酸激酶同工酶（CKMB）濃度顯著上升（圖5）。綜合來(lái)看，DOP對(duì)UC小鼠的抗氧化能力和肝臟保護(hù)作用呈現(xiàn)出劑量依賴性的調(diào)節(jié)效應(yīng)。圖5 生化分析檢測(cè)血液中 TBA、ALP、ALB、DBIL、CKMB、GLU、GSP、LDL-C、HDL-C、Crea、TG、T-CHO、UA、尿素和 TBIL 的濃度DOP對(duì)DSS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠腸道代謝譜的影響 該研究對(duì)實(shí)驗(yàn)小鼠的腸道內(nèi)容物進(jìn)行了代謝組學(xué)分析。結(jié)果顯示，肽類物質(zhì)構(gòu)成了代謝產(chǎn)物的70%以上，而維生素、輔因子、類固醇及核酸類物質(zhì)則占據(jù)了剩余的20%（圖6A）。在每組實(shí)驗(yàn)中，排名前五位的主要代謝產(chǎn)物包括油酰胺、L-苯丙氨酸、肌酸、蛋氨酸和L-纈氨酸。同時(shí)，DOP組中的油酰胺含量顯著高于DSS組（圖6B）。主成分分析（PCA）結(jié)果表明DSS、MES和DOP樣本與對(duì)照組存在明顯差異，這暗示了DSS和DOP對(duì)結(jié)腸代謝具有顯著影響（圖6C）。圖6 (A) 各組中具有生物學(xué)作用的代謝物的豐度 (B) 各組中含量最高的 20 種代謝物 (C) 所有組別的 PCA 圖分析為直觀展示各組代謝物之間的差異，研究制作了箱形圖，圖中顯示了DSS上調(diào)的Dihydrokawain、α-Lapachone、5-甲基胞嘧啶以及α-天冬氨酸苯丙氨酸等物質(zhì)（圖7），這些物質(zhì)均參與了核酸與脂肪酸的代謝過程。眾所周知，多不飽和脂肪酸具有減輕炎癥的功效，而飽和脂肪酸則可能加劇腸黏膜的損傷?；诖耍芯客茰y(cè)DOP可能促進(jìn)了強(qiáng)效抗炎和抗病毒物質(zhì)的合成，從而保護(hù)腸黏膜并有助于治療多種疾病。結(jié)論 總之，DOP在緩解由DSS誘導(dǎo)的UC小鼠模型癥狀方面展現(xiàn)出顯著的潛力，并為開發(fā)預(yù)防和治療UC的功能性食品提供了有力的科學(xué)依據(jù)。Zeng X, Tang S, Dong X, Dong M, Shao R, Liu R, Li T, Zhang X, Wong YH, Xie Q. Analysis of metagenome and metabolome disclosed the mechanisms of Dendrobium officinale polysaccharide on DSS-induced ulcerative colitis-affected mice. Int J Biol Macromol. 2024 Oct;277(Pt 2):134229. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2024.134229授權(quán)轉(zhuǎn)載、投稿等請(qǐng)聯(lián)絡(luò)梅斯醫(yī)學(xué)管理員
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