《Antioxidants》：Glucuronolactone Alleviates Metabolic Stress Induced by High-Fat Diet in Turbot (Scophthalmus maximus L.)
Ping Wang,
Luyao Zheng,
Liping Zhu,
Kecai Chen,
Dongsheng He,
Jingjing Zhao,
Houguo Xu,
Kangsen Mai and
Yanjiao Zhang
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本研究为解决炎症性肠病（IBD）导致的肠道及全身多器官损伤问题，探讨了传统中药黄芪主要活性成分黄芪甲苷IV（AS-IV）在DSS诱导的小鼠实验性结肠炎模型中的治疗作用。结果显示，AS-IV能显著改善结肠炎症、修复肠道屏障，并通过抑制NF-κB和MAPK信号通路，在肠、肝、脑组织中发挥抗氧化、抗炎及抗凋亡作用，揭示了其通过调节肠-肝-脑轴治疗IBD及相关全身性并发症的潜力，为开发新型IBD治疗策略提供了实验依据。
炎症性肠病（Inflammatory Bowel Disease, IBD）是一种慢性、复发性胃肠道炎症性疾病，主要包括克罗恩病和溃疡性结肠炎。患者常遭受腹痛、腹泻、直肠出血等症状反复发作的困扰，严重影响生活质量。尽管其发病机制复杂，但氧化应激和随之而来的过度炎症反应被认为是驱动黏膜损伤和疾病进展的关键因素。过度产生的活性氧（ROS）会破坏肠道上皮完整性，并激活核因子κB（NF-κB）和丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）等关键的促炎信号通路，导致肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素（如IL-1β、IL-6）等大量促炎介质产生，形成恶性循环。目前，IBD的常规治疗药物如氨基水杨酸类和皮质类固醇，虽能控制炎症、缓解症状，但常伴有明显副作用且疗效难以持久，因此，寻找能够从上游调控氧化应激和炎症通路的安全有效治疗替代方案迫在眉睫。
在此背景下，传统中药黄芪（Astragalus membranaceus Fisch. ex Bunge）的干燥根中提取的主要活性皂苷成分——黄芪甲苷IV（Astragaloside IV, AS-IV）进入了研究者的视野。既往研究表明，AS-IV具有强大的抗氧化和抗炎活性，但其对IBD及其引发的全身多器官损伤（特别是通过肠-肝-脑轴）的保护作用及具体机制尚不明确。为了解决这一问题，并探究AS-IV是否能够成为一种有潜力的IBD治疗候选药物，研究人员在《Antioxidants》期刊上发表了这项研究，系统评估了AS-IV在葡聚糖硫酸钠（Dextran Sulfate Sodium, DSS）诱导的小鼠急性结肠炎模型中对肠道、肝脏和脑组织的保护作用及其分子机制。
为开展研究，作者主要运用了以下关键技术方法：首先，建立了C57BL/6N小鼠的DSS诱导急性结肠炎模型，并通过口服灌胃给予不同剂量（10-200 mg/kg）的AS-IV进行干预，以评估其疗效并确定最佳剂量（100 mg/kg）。研究评估了疾病活动指数（DAI）、结肠长度、组织病理学（H&E染色）等表型指标。其次，通过酶联免疫吸附测定（ELISA）检测了血浆中炎症因子（TNF-α, IL-1β）和氧化应激标志物（一氧化氮，活性氧）的水平。利用蛋白质免疫印迹（Western Blot）技术分析了结肠、肝脏和脑组织中NF-κB通路（p-NF-κB, p-IκBα）和MAPK通路（p-ERK, p-JNK, p-p38）关键蛋白的磷酸化水平，以及诱导型一氧化氮合酶（iNOS）、环氧合酶-2（COX-2）、细胞色素P450 2E1（CYP2E1）等蛋白的表达。此外，还通过末端脱氧核苷酸转移酶dUTP缺口末端标记（TUNEL）染色评估了肝细胞凋亡，通过油红O染色评估了肝脏脂质积累。肠道菌群分析则通过对小鼠盲肠内容物进行16S核糖体RNA（16S rRNA）基因测序来完成。最后，研究还辅以细胞实验，在T84人肠道上皮细胞、AML12小鼠肝细胞和N2a神经母细胞瘤细胞中，利用脂多糖（LPS）刺激建立体外损伤模型，并通过免疫荧光显微镜等技术，验证了AS-IV对紧密连接蛋白表达、CYP2E1水平、ROS生成和细胞凋亡的影响。
3.1. AS-IV Attenuates Body Weight Loss and Preserves Colon Length in DSS-Induced Acute Colitis
通过剂量效应实验，研究发现DSS暴露导致小鼠体重显著下降和结肠明显缩短。口服AS-IV治疗，特别是在100 mg/kg剂量下，能显著促进体重恢复并改善结肠缩短，其效果优于200 mg/kg剂量，因此后续实验均采用100 mg/kg AS-IV。
3.2. AS-IV Ameliorates Clinical Manifestations, Inflammatory Status, and Oxidative Stress in DSS-Challenged Acute Colitis Mice
AS-IV治疗显著降低了DSS诱导的疾病活动指数（DAI）。在分子水平上，AS-IV降低了血浆中升高的TNF-α和IL-1β水平，并减少了结肠组织中的一氧化氮（NO）和活性氧（ROS）水平，表明其具有抗炎和抗氧化作用。
3.3. AS-IV Suppresses Lipopolysaccharide Concentrations and Restores Bacterial Community Structure in DSS-Challenged Acute Colitis Mice
DSS处理导致血浆内毒素（LPS）水平显著升高，而AS-IV治疗可显著降低之。16S rRNA测序分析显示，DSS破坏了肠道菌群结构，降低了微生物多样性（如α多样性指数），并导致乳酸杆菌（Lactobacillus）减少、大肠杆菌（Escherichia coli）增多。AS-IV干预能部分逆转这些变化，增加有益菌，抑制致病菌，从而有助于恢复肠道微生态平衡和屏障功能。
3.4. AS-IV Preserves Colonic Architecture, Suppresses Oxidative Stress Indicators, and Inhibits MAPK Signaling in Colon Tissue from DSS-Induced Acute Colitis Mice
组织学分析表明，AS-IV治疗能保护结肠隐窝结构，减少炎性细胞浸润。Western Blot结果显示，DSS诱导的结肠组织中iNOS、3-硝基酪氨酸（3-nitrotyrosine）、CYP2E1和COX-2表达升高，而AS-IV能显著抑制这些氧化/硝化应激和炎症标志物。同时，AS-IV还抑制了结肠组织中MAPK通路（p-ERK, p-JNK, p-p38）和NF-κB通路（p-NF-κB, p-IκBα）关键蛋白的磷酸化激活。
3.5. AS-IV Restores Intestinal Tight Junction and Adherens Junction Protein Concentrations in DSS-Induced Acute Colitis Mice and Provides Protection Against LPS-Mediated Barrier Disruption In Vitro
DSS暴露显著降低了肠道上皮细胞粘附连接（AJ）蛋白（E-钙粘蛋白，β-连环蛋白，γ-连环蛋白）的表达，AS-IV治疗可恢复其水平。对于紧密连接（TJ）蛋白，AS-IV在体内显著增加了闭合蛋白（occludin）的表达。在体外实验中，AS-IV还能防止LPS引起的T84细胞中ZO-1和occludin蛋白表达的减少，表明其对肠道屏障具有保护作用。
3.6. AS-IV Prevents Hepatic Dysfunction and Apoptotic Cell Death in DSS-Induced Acute IBD Mice
DSS诱导的结肠炎引发了肝脏损伤，表现为肝重减轻、血浆丙氨酸氨基转移酶（ALT）活性升高、肝脏甘油三酯积累和肝细胞凋亡增加。AS-IV治疗能显著改善这些肝脏异常指标，降低ALT活性，减少脂质积累和TUNEL阳性凋亡细胞数量，并下调促凋亡蛋白Bax和cleaved caspase-3的表达。
3.7. AS-IV Diminishes Expression of Oxidative Stress Markers and Suppresses MAPK and NF-κB Signaling in Hepatic Tissue of DSS-Induced Acute Colitis Mice
在肝脏组织中，DSS挑战同样上调了氧化应激标志物（3-硝基酪氨酸， COX-2， CYP2E1）和磷酸化的MAPK/NF-κB通路蛋白。AS-IV治疗能有效逆转这些变化。体外实验进一步证实，AS-IV可减轻LPS诱导的AML12肝细胞中CYP2E1的表达升高。
3.8. AS-IV Reduces Expression of Oxidative Stress Markers and Levels of Phosphorylated MAPK Proteins in Neural Tissue of DSS-Induced Acute Colitis Mice and Provides Neuroprotection Against LPS-Mediated Cellular Injury In Vitro
研究进一步将保护作用延伸至脑组织。DSS处理增加了脑组织中iNOS和CYP2E1的表达以及MAPK通路蛋白的磷酸化，AS-IV治疗能降低这些指标。在体外，AS-IV处理可减轻LPS诱导的N2a神经母细胞瘤细胞中ROS的生成、cleaved caspase-3的表达和细胞死亡，显示出神经保护潜力。
综上所述，本研究得出结论：黄芪甲苷IV（AS-IV）能通过抑制NF-κB和MAPK信号通路，有效缓解DSS诱导的急性结肠炎的肠道病理和全身并发症。其在肠-肝-脑轴上发挥多器官保护作用，具体表现为：改善临床症状、保护结肠结构、降低全身及局部氧化应激和炎症反应；通过降低内毒素、调节肠道菌群、修复连接蛋白来维持肠道屏障完整性，从而限制炎症信号扩散；减轻肝脏氧化损伤、脂质堆积和细胞凋亡；并可能通过类似的机制减轻脑组织的氧化和炎症信号。在讨论部分，作者强调了AS-IV通过抑制IκBα磷酸化来阻断NF-κB核转位，进而下调iNOS和COX-2等下游炎症介质的表达，是其发挥抗炎作用的核心机制之一。同时，研究也将肠道屏障破坏、内毒素入血与肝、脑等远端器官的炎症激活联系起来，为“肠-肝-脑轴”在IBD全身性并发症中的作用提供了实验证据。尽管存在一些局限性（如仅使用雄性小鼠、Western Blot使用了混合样本、未进行AS-IV单独给药的对照组、缺乏直接的功能性神经学评估等），但本研究的结果有力地表明，AS-IV是一种能够中断氧化应激驱动的、沿肠-肝-脑轴炎症放大的多靶点抗氧化剂。这项研究为AS-IV治疗炎症性肠病及其系统性表现的潜力提供了机制性证据，从而支持了传统中药黄芪在胃肠道疾病中的应用价值，为开发基于天然产物的IBD新疗法提供了重要的临床前依据。
