文章题目：In Vivo Absorption of Iron Complexes of Chondroitin Sulfates with Different Molecular Weights and Their Anti-Inflammation and Metabolism Regulation Effects on LPS-Induced Macrophages.

发表期刊：Foods

影响因子：5.1（2025）

通讯单位：大连工业大学

        硫酸软骨素（CS）是动物结缔组织细胞外基质中广泛存在的阴离子硫酸化糖胺聚糖，具备抗氧化、抗炎、免疫调节等多种生理活性，已用于关节炎、胃溃疡、结肠炎等炎症相关疾病的辅助干预。但CS分子量大、脂溶性差、肠道通透性不足，口服生物利用度低，极大限制其功效发挥。铁离子与多糖配位能力强，可与CS形成稳定复合物，既能降低无机铁的系统毒性，又能改变多糖分子构象、减小分子尺寸，提升跨膜转运效率。作者成功制备硫酸软骨素铁复合物（CS-Fe）与低分子量硫酸软骨素铁复合物（LCS-Fe），系统探究其体内吸收、组织分布规律，并在LPS诱导的巨噬细胞模型中评价抗炎活性与代谢调控机制，为硫酸软骨素功能食品开发提供新方向。

        作者首先对CS、CS-Fe、LCS-Fe进行5-氨基荧光素（5-AF）荧光标记与结构表征，标记产物分别命名为F-CS、F-CS-Fe、F-LCS-Fe。荧光标记结果显示，5-AF的最大发射波长为522 nm（图1A），为荧光素本身的特征发射峰；F-CS、F-CS-Fe、F-LCS-Fe和F-LCS-Fe的最大发射波长均为534 nm（图1B-D）。高效凝胶渗透色谱（HPGPC）结果显示，CS与F-CS、CS-Fe与F-CS-Fe、LCS-Fe与F-LCS-Fe和LCS-Fe与F-LCS-Fe的峰形单一且高度重合，说明标记不影响上述分子的结构（图1E-G）。同时，铁络合使CS分子结构收缩、流体力学半径减小，低分子量修饰进一步压缩分子构象，为提升体内吸收效率奠定结构基础。

图1 荧光标记与结构表征

        小鼠灌胃给药后，血浆药代动力学结果显示，F-CS、F-CS-Fe、F-LCS-Fe在灌胃0.5 h即可快速进入血液，1 h达到血浆浓度峰值（图2）。其中F-CS的吸收水平较低，而F-CS-Fe的吸收有显著改善，F-LCS-Fe 的吸收效果最优，充分证明低分子量修饰与铁络合可协同提升CS的口服吸收效率与体内滞留时间。

图2 小鼠血浆药代动力学结果分析

        活体荧光成像与组织分布结果显示，空白组小鼠几乎无组织自发荧光，背景干扰极低（图3A）；灌胃0.5 h后，F-CS、F-CS-Fe、F-LCS-Fe均可在胃、肠道、肝脏中观察到明显荧光信号，随时间延长逐渐向肝脏富集。其中F-CS在肠道的荧光峰值出现在6 h，F-CS-Fe出现在4 h，F-LCS-Fe仅需2 h即可达到峰值，分子量越小，肠道黏膜穿透与转运速度越快。组织荧光定量结果表明，心脏组织中各组荧光强度与空白组无显著差异，说明三种物质难以在心脏富集（图3B）；肺组织中荧光信号同样无组间差异，基本无分布（图3C）；肝脏是最主要富集器官，荧光强度表现为LCS-Fe > CS-Fe > CS，且均显著高于空白组，与肝脏作为铁元素主要储存代谢器官的生理特性高度吻合（图3D）；胃组织中CS组荧光强度最高，因其大分子特性在胃肠道滞留时间更长、穿透速度更慢（图3E）；肾脏有明显荧光信号，参与复合物的代谢与排泄过程（图3F）；脾脏中CS-Fe与LCS-Fe信号显著高于CS，与免疫器官分布特性相关（图3G）；肠道荧光强度峰值出现时间与转运速度直接相关，LCS-Fe表现出最快的肠道吸收速率（图3H）。

图3 小鼠活体荧光成像与组织分布结果分析

        采用MTT法评估CS、CS-Fe、LCS-Fe对RAW264.7细胞的安全性，结果显示，CS在0-1000 µg/mL全浓度范围内无细胞毒性，100-800 µg/mL浓度下可显著促进巨噬细胞增殖，维持细胞正常生理状态（图4A）；CS-Fe在0-800 µg/mL浓度下安全无毒性，1000 µg/mL时细胞增殖率略有下降，但无明显损伤（图4B）；LCS-Fe在0-800 µg/mL浓度下对细胞无抑制作用，安全性良好（图4C）。综合细胞活力与生理状态，最终确定200 µg/mL为后续抗炎活性评价的安全作用浓度。在LPS诱导的RAW264.7炎症细胞模型中，LPS组NO生成量急剧升高，炎症反应造模成功（图4D）；CS仅对NO释放表现出微弱抑制作用，而CS-Fe与LCS-Fe可显著降低NO水平，抗炎效果突出。iNOS是催化NO合成的关键限速酶，LPS显著上调iNOS基因表达，CS、CS-Fe、LCS-Fe处理后均表现为下调，其中CS-Fe抑制效果最强（图4E）。COX-2是炎症反应核心介质，LPS显著诱导其高表达，三种样品处理后均表现为下调，其中LCS-Fe对COX-2的调控更显著（图4F）。促炎因子方面，IL-6基因表达受LPS显著上调，CS、CS-Fe、LCS-Fe均呈剂量依赖性抑制趋势（图4G）；TNF-α基因表达中，CS-Fe与LCS-Fe的抑制作用显著强于未修饰CS（图4H）；IL-1β作为关键促炎因子，200 µg/mL LCS-Fe可使其表达水平下调 60.48%，抑制幅度最大（图4I）。整体结果证实，铁络合与低分子量修饰可显著提升CS的抗炎活性，CS-Fe与LCS-Fe可同时抑制炎症介质与促炎因子表达。

图4 MTT法对细胞安全性的分析

        为揭示抗炎分子机制，作者采用LC-MS/MS进行靶向代谢组学分析。OPLS-DA结果显示，正离子模式下空白组与模型组沿第一主成分显著分离，LPS诱导明显代谢紊乱；CS-Fe、LCS-Fe组远离模型组，向空白组靠拢，代谢状态显著回调（图5A）；负离子模式下分组趋势与正离子模式完全一致，LCS-Fe组代谢图谱最接近空白组，调控效果最优（图5B）。

图5 靶向代谢组学分析

        KEGG通路富集散点分析显示，空白组与模型组相比，差异代谢物显著富集于缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸生物合成，甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸代谢，精氨酸、脯氨酸代谢等炎症相关通路（图6A）；模型组与CS组相比，CS主要显著回调缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸生物合成通路，改善支链氨基酸代谢紊乱（图6B）；模型组与CS-Fe组相比，CS-Fe同样核心调控缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸生物合成通路，回调幅度更显著（图6C）；模型组与LCS-Fe组相比，LCS-Fe不仅强效逆转支链氨基酸合成通路，还可显著调控谷胱甘肽代谢通路，维持细胞氧化还原平衡，这也是其抗炎活性最优的关键机制（图6D）。

图6 KEGG通路富集散点分析

        总之，作者通过铁络合与低分子量修饰，成功构建CS-Fe与LCS-Fe两种功能化硫酸软骨素复合物，证实降低分子量与铁络合可协同提升CS的体内生物利用度，LCS-Fe表现出最优的血浆吸收、体内滞留与肝脏富集能力；同时CS-Fe、LCS-Fe的抗炎活性显著优于未修饰CS，可通过抑制NO、iNOS、COX-2等炎症介质及IL-1β、TNF-α、IL-6等促炎因子发挥作用。该研究明确了分子量与金属络合对CS生物活性的调控规律，为开发高吸收、高功效的硫酸软骨素基功能食品提供实验依据与技术支撑。

        原文链接：https://doi.org/10.3390/foods14193356

          本文是对《In Vivo Absorption of Iron Complexes of Chondroitin Sulfates with Different Molecular Weights and Their Anti-Inflammation and Metabolism Regulation Effects on LPS-Induced Macrophages》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：付钧

审核：李全才、邵萌

编辑：郭青云

 如有侵权，请联系删除