Theabrownin通过减轻铁的氧化还原失衡和铁死亡（ferroptosis）的易感性来缓解DSS诱导的结肠炎

《Food Bioscience》：Theabrownin alleviates DSS-induced colitis by attenuating iron-redox imbalance and ferroptosis susceptibility

　　

廖一红|吴爱民|王康|蒲俊宁|唐倩|陈代文|刘晨

四川农业大学园艺学院，成都，611130，中国四川省

摘要

茶褐素（Theabrownin）是一种主要存在于红茶和黑茶中的晚期茶色素，能够缓解结肠炎，但其与铁诱导的脂质过氧化和铁死亡（ferroptosis）之间的关联尚未完全阐明。我们研究了茶褐素在DSS诱导的结肠炎以及LPS刺激的RAW 264.7巨噬细胞中的作用。实验结果表明，茶褐素减少了组织损伤，恢复了黏膜屏障功能，并抑制了NF-κB相关的炎症反应。转录组和蛋白质分析显示，茶褐素增强了Nrf2/TXNRD中心的抗氧化途径以及系统Xc^-/GPX4的防御机制，同时降低了脂质过氧化和铁死亡相关的标志物水平。此外，茶褐素还降低了组织中的非血红素铁含量（结肠中降低了36.14%），并使铁代谢信号恢复正常，这表明其具有抑制铁催化的氧化应激的作用。全长16S rRNA测序和代谢组学分析揭示了肠道生态系统的改变，包括Bifidobacterium pseudocatenulatum的数量增加，以及Akkermansia muciniphila和Ligilactobacillus murinus的丰度上升，同时胆汁酸和脂质成分也发生了变化（如Lithocholate 3-O-Glucuronide和Fahfa（18:1/20:3）的含量增加，Sulfolithocholylglycine的含量降低）。这些变化与宿主健康的改善相一致，并在体外实验中得到了验证。总体而言，这些发现表明茶褐素通过改善铁的氧化还原平衡、降低铁死亡的易感性以及调节微生物群和代谢物来缓解小鼠的DSS诱导的结肠炎，值得进一步研究。

引言

溃疡性结肠炎（UC）是一种慢性肠道炎症疾病，会显著影响患者的生活质量，常见症状包括慢性腹泻、直肠出血和腹痛（Gros & Kaplan, 2023）。除了肠道症状外，UC还常伴有肠外并发症，如关节炎和结直肠癌的风险增加（Corrado et al., 2025; Zhang et al., 2023）。尽管近年来UC的治疗策略取得了显著进展，但临床效果仍有限。目前尚无根治UC的方法，该疾病在临床上仍被视为一种慢性、复发性和无法治愈的疾病。因此，迫切需要寻找更具体的治疗靶点并开发更有效的治疗药物（Gros & Kaplan, 2023; Jia et al., 2026）。除了已知的细胞因子信号通路外，炎症肠道中的持续氧化环境会通过促进脂质过氧化而加剧组织损伤。这表明氧化还原平衡和铁代谢的失调不仅是由炎症引起的，而且会主动推动疾病的发展。氧化应激和铁代谢紊乱是UC发病机制的关键因素，进一步加重了炎症和上皮细胞的损伤（Gu et al., 2023, 2024）。这些发现突显了氧化应激和铁代谢之间的复杂相互作用，使其成为新型治疗干预的重点（Voelker, 2024）。

铁死亡（Ferroptosis）已被证实是铁代谢紊乱与氧化膜损伤之间的机制性联系，其特征是铁依赖性的磷脂过氧化和核心抗氧化防御机制的崩溃（Stockwell, 2022a）。在结肠炎的实验和临床研究中，抑制铁死亡可以减轻上皮细胞损伤，表明这一过程是超越传统抗炎靶点的有效治疗途径（Xu et al., 2020a）。关键的调控节点包括Nrf2控制的抗氧化途径和系统Xc^-/GPX4轴，激活Nrf2信号通路以及恢复SLC7A11和GPX4的表达已被证明可以在溃疡性结肠炎模型中抑制铁死亡损伤（W. Li et al., 2024）。同时，基于硫醇的氧化还原系统（如硫氧还蛋白网络）也被认为是调节铁死亡易感性的重要因素，为饮食和药物干预提供了额外的分子靶点（Calandria et al., 2023）。

天然产物因其良好的安全性和适合长期膳食干预的特点而受到广泛关注，作为治疗结肠炎的潜在策略。在溃疡性结肠炎中，铁的稳态受到细胞氧化还原平衡和铁依赖性脂质过氧化的复杂调控，这些过程会导致黏膜损伤和疾病进展。因此，富含抗氧化化合物的天然产物（如茶叶中的成分）可能通过调节这些关键途径而成为治疗UC的有希望的候选物质（Y. Huang et al., 2022）。茶叶被广泛饮用，含有丰富的活性植物化学物质，茶叶提取物和单味茶成分已被多次证明具有抗炎和抗氧化作用（Surma et al., 2023; Truong & Jeong, 2022）。茶褐素（TB）是一种主要存在于红茶和黑茶中的茶色素。与其他茶色素（如茶黄素和茶红素）不同，茶褐素通常是在茶叶加工过程中，通过多酚氧化酶、过氧化物酶和微生物的作用下，由儿茶素、茶黄素、咖啡因和其他茶多酚物质氧化聚合形成的（Liu et al., 2025a）。与其加工过程和聚合物性质相符，茶褐素在体内具有多种代谢益处，包括通过胆汁酸相关机制改善高胆固醇血症和调节肠道微生物群（F. Huang et al., 2019; Xiao et al., 2024）。在肠道炎症的背景下，越来越多的证据表明，茶褐素可以通过改善黏膜屏障功能和抑制炎症信号传导来缓解实验性结肠炎，同时重塑肠道生态系统（Leung et al., 2025a; Yang et al., 2023a; Zhao et al., 2024a）。例如，普洱茶中的茶褐素通过调节肠道微生物群和代谢物以及抑制TLR2和TLR4相关的炎症信号传导来缓解DSS诱导的结肠炎（Zhao et al., 2024a）。类似地，福泉砖茶中的茶褐素也被报道可以通过改变微生物群和色氨酸代谢来改善结肠炎症状，进一步证实了微生物-代谢物之间的相互作用是茶褐素在肠道中的生物活性的关键机制（Yang et al., 2023a）。然而，尽管取得了这些进展，茶褐素与结肠炎中铁依赖性脂质过氧化控制之间的机制联系仍相对不足，特别是在铁死亡相关的防御机制和铁转运方面。

本研究旨在探讨茶褐素是否通过调节铁-氧化还原-脂质过氧化轴来保护小鼠免受DSS诱导的结肠炎，并探讨这一效应是否伴随着微生物群和代谢物的变化。为此，我们研究了茶褐素的理化性质，在DSS诱导的结肠炎模型中评估了其保护作用，验证了LPS刺激的RAW 264.7巨噬细胞中的炎症和铁死亡相关反应，并分析了肠道微生物群和粪便代谢物。我们假设茶褐素通过激活Nrf2/TXNRD系统Xc^-/GPX4抗氧化防御轴、调节铁代谢相关蛋白以及重塑微生物群代谢产物来减轻DSS诱导的结肠炎。

章节片段

化学物质和试剂

本研究中使用的所有化学物质和试剂的详细信息见表S1。

茶褐素（TB）的制备

2023年6月，从中国四川省雅安市明山区的“明山131”茶园（坐标：30°4′20.1″ N, 103°6′25.3″ E）采集了新鲜茶叶（Camellia sinensis (L.) Kuntze）。采摘标准为一个芽带一片叶子或一个芽带两片叶子。新鲜茶叶经过萎凋、揉捻、发酵、干燥和精制等工序制成红茶。

茶褐素的形态和结构特征

扫描电子显微镜（SEM）成像显示，茶褐素具有光滑的片状无定形结构（图1A）。凝胶渗透色谱（GPC）分析显示其分子量分布较为集中，分子量分别为1093、1598和2265 g/mol，峰面积比（PDI）为1.46，表明其具有相对较高的聚合物特性（图1B, C；表S4）。光谱分析（包括UV-Vis、FT-IR和XPS）进一步证实了其含有芳香结构、丰富的含氧功能基团等特征。

讨论

本研究表明，茶褐素通过恢复黏膜屏障完整性、抑制炎症信号传导和减少铁死亡相关的氧化应激来缓解DSS诱导的结肠炎。茶褐素改善了疾病活动、结肠组织结构和Muc2的表达，同时降低了NF-κB相关的炎症标志物。这些效应伴随着非血红素铁含量的减少、结肠Nrf2和TXNRD表达的恢复以及系统Xc^-/GPX4相关防御机制的增强。

结论

本研究表明，茶褐素通过改善黏膜屏障完整性、抑制炎症信号传导和调节铁的氧化还原平衡来减轻DSS诱导的结肠炎。机制上，茶褐素恢复了结肠Nrf2/TXNRD相关的抗氧化防御机制，增强了系统Xc^-/GPX4相关的保护作用，并使铁代谢信号恢复正常。RAW 264.7细胞的实验结果也支持了TXNRD相关氧化还原状态的恢复以及ROS、脂质ROS和Fe²⁺水平的降低。

CRediT作者贡献声明

刘晨：资金获取、概念设计、资源协调、监督。王康：实验设计、方法学研究。蒲俊宁：软件开发。唐倩：数据验证。陈代文：实验监督、资源管理、项目统筹。廖一红：初稿撰写、数据整理、可视化。吴爱民：正式分析、初稿撰写

伦理声明

作者保证所有动物实验均符合ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南。所有实验程序均获得了四川农业大学动物福利委员会的批准（批准编号20240513），并遵守了国家关于动物伦理处理的规范。

资助

本研究得到了四川省食品微生物学重点实验室开放项目（资助编号FM2025-20）和拉萨科技项目“低氟高品质藏茶产品开发”（资助编号LSKJ202534）的支持。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。