《Antioxidants》：Engineering Placental Mesenchymal Stem Cells with PEDF for Retinal Protection in Diabetic Retinopathy
Jaeyeon Kim,
Se Jin Hong,
Jeong Woo Choi,
Jin Seok,
Youngje Sung and
Gi Jin Kim
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本研究针对炎症性肠病(IBD)现有疗法副作用大、疗效不足的临床难题，聚焦传统中药黄芪活性成分黄芪甲苷IV(AS-IV)的保护作用。通过建立DSS诱导的小鼠急性结肠炎模型，证实AS-IV能有效改善疾病活动指数(DAI)、结肠缩短及组织病理损伤，并通过抑制NF-κB和MAPK信号通路，降低全身及结肠、肝脏、脑组织中的氧化应激与炎症反应，同时调节肠道菌群结构与肠道屏障功能。该研究为IBD及其肠外并发症的防治提供了新的多靶点治疗策略。
在现代社会，炎症性肠病(IBD)已成为困扰全球数百万人的慢性疾病，主要包括克罗恩病和溃疡性结肠炎。患者常常遭受腹痛、腹泻、便血的反复折磨，生活质量严重下降。尽管现有的氨基水杨酸类和皮质类固醇药物能够控制症状，但长期使用往往伴随着显著的副作用，且疗效难以持久。这促使科学家们将目光投向天然药物，尤其是有着两千多年应用历史的传统中药黄芪。黄芪甲苷IV(AS-IV)是从黄芪根中提取的主要生物活性皂苷，已知具有强大的抗氧化和抗炎特性，但其能否通过调节近年来备受关注的“肠-肝-脑轴”来缓解IBD相关的多器官损伤，机制尚不明晰。
为了解答这一问题，由Jaeyeon Kim、Se Jin Hong等研究人员组成的团队在《Antioxidants》期刊上发表了一项深入研究。他们通过构建葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的小鼠急性结肠炎模型，系统评估了AS-IV的治疗效果，并从分子层面揭示了其通过抑制NF-κB和MAPK信号通路，发挥跨器官保护作用的详细机制。
在开展研究的过程中，研究人员采用了多项关键技术方法。首先，他们利用C57BL/6N小鼠构建了DSS诱导的急性结肠炎模型，并设置了不同剂量的AS-IV干预组。研究涵盖了全面的表型评估，包括监测体重变化、计算疾病活动指数(DAI)以及测量结肠长度。在组织与分子层面，结合了苏木精-伊红(H&E)染色进行组织病理学分析，利用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测血浆中炎症因子和氧化应激标志物水平，并通过Western blotting技术定量分析结肠、肝脏和大脑组织中NF-κB和MAPK信号通路关键蛋白的磷酸化水平及紧密连接蛋白的表达。此外，研究还纳入了16S核糖体RNA测序来分析肠道菌群结构的变化，并利用T84肠上皮细胞、AML12肝细胞和N2a神经母细胞瘤细胞系进行了体外验证实验。
研究结果显示：
3.1. AS-IV减轻DSS诱导急性结肠炎中的体重减轻并维持结肠长度
通过对不同剂量(10、50、100、200 mg/kg)AS-IV的筛选，研究发现100 mg/kg为最佳治疗剂量。该剂量能显著促进DSS挑战后的体重恢复，并有效逆转DSS导致的结肠缩短，优于200 mg/kg剂量的效果。
3.2. AS-IV改善DSS攻击急性结肠炎小鼠的临床表现、炎症状态和氧化应激
AS-IV处理显著降低了疾病活动指数(DAI)，减少了血浆中一氧化氮(NO)、活性氧(ROS)以及促炎细胞因子TNF-α和IL-1β的水平，证实了其在体内兼具抗炎和抗氧化双重功效。
3.3. AS-IV抑制脂多糖浓度并恢复DSS攻击急性结肠炎小鼠的细菌群落结构
DSS暴露导致血浆内毒素(LPS)水平升高，且引起肠道菌群失调，表现为拟杆菌门(Bacteroidota)增加、厚壁菌门(Bacillota)减少，以及有益菌乳杆菌属(Lactobacillus)耗竭和致病菌大肠杆菌(Escherichia coli)增殖。AS-IV处理显著降低了血浆LPS水平，部分恢复了菌群多样性，增加了乳杆菌属丰度，并抑制了大肠杆菌的生长。
3.4. AS-IV保护结肠结构，抑制DSS诱导急性结肠炎小鼠结肠组织中的氧化应激指标和MAPK信号
组织学分析显示AS-IV能维持结肠隐窝结构并减少炎症浸润。在分子层面，AS-IV显著下调了诱导型一氧化氮合酶(iNOS)、3-硝基酪氨酸、细胞色素P450 2E1(CYP2E1)和环氧合酶-2(COX-2)等炎症和氧化应激标志物，并抑制了p-ERK、p-JNK、p-p38、p-NF-κB和p-IκBα等磷酸化蛋白的表达。
3.5. AS-IV恢复DSS诱导急性结肠炎小鼠肠道紧密连接和黏附连接蛋白浓度，并在体外提供针对LPS介导的屏障破坏的保护
在体内，AS-IV显著提升了闭锁蛋白(occludin)及黏附连接蛋白(E-钙粘蛋白、β-连环蛋白、γ-连环蛋白)的表达。体外实验中，AS-IV成功阻止了脂多糖(LPS)诱导的T84肠上皮细胞中闭锁小带蛋白-1(ZO-1)和occludin的表达下降，提示其对肠道屏障的保护作用。
3.6. AS-IV预防DSS诱导急性IBD小鼠的肝功能障碍和凋亡性细胞死亡
DSS诱导的结肠炎常伴随肝脏损伤，表现为肝质量减轻、血浆丙氨酸转氨酶(ALT)升高、肝脏甘油三酯(TG)积累及细胞凋亡增加。AS-IV干预有效缓解了这些病理改变，并通过下调p-JNK、Bax和cleaved caspase-3等促凋亡蛋白的表达来抑制肝细胞凋亡。
3.7. AS-IV降低DSS诱导急性结肠炎小鼠肝组织中氧化应激标志物表达并抑制MAPK和NF-κB信号
在肝脏组织中，AS-IV同样表现出强大的抗氧化和抗炎作用，降低了3-硝基酪氨酸、COX-2和CYP2E1的水平，并抑制了MAPK(p-ERK、p-JNK、p-p38)和NF-κB(p-NF-κB、p-IκBα)通路的激活。体外AML12肝细胞实验进一步证实AS-IV能阻断LPS诱导的CYP2E1上调。
3.8. AS-IV降低DSS诱导急性结肠炎小鼠神经组织中氧化应激标志物和磷酸化MAPK蛋白水平，并在体外提供针对LPS介导的细胞损伤的Neuroprotection
研究还关注了肠-脑轴的远端效应。在大脑组织中，AS-IV减少了iNOS和CYP2E1的表达，并抑制了MAPK和NF-κB信号通路的激活。体外N2a神经细胞实验显示，AS-IV能显著降低LPS诱导的ROS产生和cleaved caspase-3水平，保护神经元免受氧化应激和凋亡的影响。
综上所述，该研究通过系统的体内外实验证实，黄芪甲苷IV(AS-IV)能够有效缓解DSS诱导的急性结肠炎。其核心机制在于抑制NF-κB和MAPK信号通路的过度激活，从而降低全身及结肠、肝脏、大脑等多个器官的氧化应激和炎症反应。此外，AS-IV还能通过修复受损的肠道屏障功能和调节肠道菌群稳态，阻断“肠-肝-脑轴”上的炎症级联反应。这项研究不仅从现代药理学角度验证了传统中药黄芪在治疗胃肠道疾病中的科学价值，更为解决IBD治疗中面临的副作用大、易复发等临床难题提供了基于多靶点调控的创新思路和实验依据。
