文章题目：Molecular weight-dependent therapeutic efficacy of guluronic alginate oligosaccharides in ulcerative colitis: insights into intestinal flora modulation and NF-κB pathway

发表期刊：Carbohydrate Polymer Technologies and Applications

影响因子：6.5（2025）

通讯单位：中国海洋大学食品科学与工程学院，青岛海洋生物医药研究院

        溃疡性结肠炎（UC）作为一种难治性炎症性肠病，其发病与遗传、免疫、环境及肠道菌群失衡密切相关，现有治疗手段存在副作用或耐药性问题，寻找安全有效的新型治疗策略成为研究热点。褐藻寡糖（AOS）作为潜在益生元，具有抗炎、调节肠道菌群等活性，但其结构（尤其是分子量）对UC治疗效果的影响及机制尚未明确。本研究中，作者制备了两种不同分子量的古罗糖醛酸寡糖（GAOS），通过葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导UC小鼠模型，系统探究了其治疗效果及分子机制，为UC的精准治疗提供了重要理论依据。

        该研究通过酶解与超滤分级法制备获得两种GAOS：低分子量GAOS（LGAOS，1975 Da，G/M=5.98）与高分子量GAOS（HGAOS，5426 Da，G/M=10.69）。使用凝胶渗透色谱（GPC）、高效液相色谱（HPLC）、X射线衍射（XRD）及核磁共振（NMR）对GAOS进行结构表征，结果如图1、图2所示。XRD图谱结果显示HGAOS具有更规则的分子堆积（图1E）；¹H NMR、¹³C NMR图谱中可观察到古罗糖醛酸寡糖C4-C5不饱和双键的特征信号（H4约5.83 ppm，C4约107.986 ppm）。

图1 两种GAOSs的结构表征

        将6周龄SPF级雄性C57BL/6小鼠，随机分为7组（n=6）：空白组（BC，饮水）、阴性对照组（NC，2.5% DSS）、阳性对照组（PC，2.5% DSS+100 mg/kg 5-ASA）、LGAOS低/高剂量组（LGAOS-L/H，2.5% DSS+75/150 mg/kg LGAOS）、HGAOS低/高剂量组（HGAOS-L/H，2.5% DSS+75/150 mg/kg HGAOS）。适应期5天后，第12天起除BC组外均给予2.5% DSS诱导UC，第18天禁食12 h后处死小鼠，采集结肠组织、内容物及血液样本检测。

        GAOS对UC小鼠体重、器官指数及结肠组织的保护作用如图2所示。NC组小鼠结肠黏膜充血明显（图2A），结肠长度较BC组显著缩短（图2B），而LGAOS-L组结肠长度较NC组显著增加；体重变化曲线显示，NC组小鼠体重显著下降（图2D），GAOS处理组体重下降趋势逆转并趋于稳定，其中HGAOS在体重下降后2天即可启动恢复；DAI评分（图2C）与体重、结肠长度变化趋势一致，GAOS处理组评分显著降低。器官指数方面，NC组小鼠胸腺指数降低、脾脏指数升高（图2E、F），提示免疫功能受损，GAOS处理组可显著改善，HGAOS-L对胸腺指数的提升幅度优于LGAOS-L，LGAOS-L对脾脏指数的下调幅度优于HGAOS-L。组织病理学结果显示，BC组结肠杯状细胞密集、隐窝完整（图2H），NC组杯状细胞减少、炎症细胞浸润、隐窝结构紊乱，病理评分显著升高（图2G）；GAOS处理组上述病理改变减轻，杯状细胞数量恢复、隐窝再生，HGAOS处理组病理改善效果更优。

图2 GAOS对结肠组织修复的影响

        血清生化指标与结肠细胞因子分析结果如图3所示。抗氧化指标方面，NC组小鼠血清抗氧化能力（AOC）、超氧化物歧化酶（SOD）显著降低（图3A、B），GAOS处理组可提升，其中LGAOS-H的提升效果最显著；炎症与氧化损伤指标中，NC组血清髓过氧化物酶（MPO）、二胺氧化酶（DAO）、丙二醛（MDA）显著升高（图3C-E），HGAOS-L对MPO和MDA的抑制效果最佳，HGAOS处理组DAO降低更显著，而各组诱导型一氧化氮合酶（iNOS）无显著差异（图3F）。结肠细胞因子方面，NC组促炎因子IL-6、TNF-α、IFN-γ、IL-18显著升高，抗炎因子IL-10显著降低（图3G-K）；GAOS处理组可双向调节，HGAOS-L对IL-6和TNF-α的抑制作用最强，且GAOS对IFN-γ、IL-18的调节呈剂量依赖性，LGAOS-L对IL-10的提升幅度最大，提示不同分子量GAOS可能通过不同机制调节炎症平衡。

图3 GAOS对溃疡性结肠炎小鼠理化指标的影响

        GAOS对肠道上皮屏障及NF-κB通路的影响如图4所示。肠道上皮紧密连接蛋白与黏蛋白方面，NC组小鼠结肠ZO-1、Occludin、MUC2的mRNA表达显著降低（图4A-C），GAOS处理组可剂量依赖性提升，且HGAOS效果优于LGAOS，HGAOS-H组ZO-1表达较LGAOS-L组翻倍，Occludin与MUC2表达约增至3倍，表明GAOS可修复肠道屏障。NF-κB通路关键蛋白分析显示，NC组TLR2、MyD88、pp65蛋白表达显著升高（图4D），GAOS处理组可显著下调：LGAOS-L对TLR2的抑制效果更优，HGAOS-L对MyD88的下调幅度达62.10%（图4F），HGAOS-H对pp65的下调幅度达68.65%（图4G），提示GAOS可通过抑制NF-κB通路减轻炎症反应，且不同分子量GAOS对通路蛋白的调节存在差异。

图4 GAOS对溃疡性结肠炎小鼠肠黏膜蛋白及炎症通路的影响

        肠道菌群与短链脂肪酸（SCFAs）分析结果如图5、图6所示。Alpha多样性分析显示，NC组小鼠肠道菌群Shannon指数与Simpson指数显著降低（图5B、C），GAOS处理组可恢复，LGAOS-L与HGAOS-L的调节差异显著；门水平相对丰度（图5D）显示，NC组Firmicutes降低、Actinobacteriota升高，GAOS处理组可逆转这一趋势，恢复肠道菌群结构。LEfSe分析（图5E、F）表明，BC组富集Coprobacter、Allobaculum，NC组富集Family_Xlll_UCG_001、Delftia，PC组富集Bacteroides、Faecalibacterium等，LGAOS组富集Streptococcus，HGAOS组富集Dubosiella、Coriobacteriaceae_UCG_002。属水平热图（图6A）显示各组菌群结构差异显著，LGAOS组富集Candidatus_Saccharimonas、Enterorhabdus等，HGAOS组富集Clostridium_sensu_stricto、Ruminococcus等；特定菌属分析（图6B-H）显示，GAOS处理组Dubosiella、Bifidobacterium升高，LGAOS对Akkermansia调节更优，HGAOS降低Desulfovibrio、升高Eubacterium。SCFAs检测显示，NC组总SCFAs浓度仅为BC组的40.98%（图6I），GAOS处理组可提升，LGAOS-H对乙酸、异戊酸的提升更优（图6J，N），HGAOS-L对丙酸、丁酸的提升更优（图6K，M），提示GAOS可通过调节肠道菌群代谢产生SCFAs，维持肠道稳态。

图5 溃疡性结肠炎小鼠肠道菌群组成分析

图6 热图分析和短链脂肪酸分析

        综上，本研究证实两种不同分子量的GAOS对DSS诱导的UC小鼠均具有治疗作用，可通过改善体重下降、结肠缩短等临床症状，减轻氧化应激与炎症反应，修复肠道上皮屏障，调节肠道菌群结构及SCFAs代谢，抑制NF-κB通路活性发挥作用。且GAOS的治疗效果具有分子量依赖性，HGAOS在改善病理损伤、抑制促炎因子、调节肠道菌群及SCFAs方面整体优于LGAOS，LGAOS则在提升抗炎因子IL-10方面更具优势。该研究从“微生物-代谢-免疫”调控网络视角，阐明了GAOS分子量与抗UC疗效的关联机制，为GAOS作为精准治疗UC的新型益生元或药物前体提供了实验依据，也为肠道炎症性疾病的靶向治疗提供了新思路。

        原文链接：https://doi.org/10.1016/j.carpta.2025.100991

        本文是对《Alginate oligosaccharides prevent and treat obesity by promoting brown fat thermogenesis rather than regulating gut microbiota》一文的分享，版权和著作权属于杂志社与作者所有，文中内容不代表本公司观点，原文请查看文末链接。

作者：汪浩

审核：李全才、邵萌

编辑：郭青云

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