文章题目：Fucoidan Oligosaccharides from Kjellmaniella crassifolia Ameliorate Ulcerative Colitis by Regulating the TLR4 and NF-κB Signaling Pathway and Modulating Gut Microbiota

发表期刊：Marine Drugs

影响因子：5.4（2025）

通讯单位：大连海洋大学等

        溃疡性结肠炎（Ulcerative Colitis，UC）是临床常见的炎症性肠病，以肠道持续性炎症、黏膜溃疡及多种全身性不适症状为核心特征，目前临床治疗手段存在一定副作用，亟需安全高效的天然干预物质。海洋褐藻来源的岩藻聚糖（Fucoidan，F）具备良好的抗炎、抗氧化生物活性，但大分子结构限制了其生物利用度与应用效果。本次分享的研究以厚叶海带为原料，制备得到岩藻聚糖寡糖（Fucoidan Oligosaccharides，OF），系统探究了其对葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的小鼠溃疡性结肠炎的改善效果及作用机制，证实低分子量岩藻聚糖寡糖相较于天然岩藻聚糖具备更优的肠道炎症调控能力，为溃疡性结肠炎的天然食疗干预提供了坚实的实验依据与理论支撑。

        本研究通过酸水解结合凝胶过滤层析技术，分离纯化得到四种岩藻聚糖寡糖组分，完成了不同组分的制备与筛选工作（图1）。研究对天然岩藻聚糖及四种寡糖组分开展系统的化学组成与结构分析，结果显示，降解制备的岩藻聚糖寡糖总糖含量、岩藻糖含量整体优于天然岩藻聚糖，硫酸基团含量存在小幅差异，其中一种寡糖组分均一性与纯度最优。单糖组成检测证实，所有样品均含多种常见单糖，寡糖组分的岩藻糖占比显著提升，大幅优化了活性物质的有效成分占比。质谱检测表明，低分子量寡糖组分分子量整体低于1000 Da，属于低聚合度硫酸化岩藻聚糖寡糖，不同组分的糖聚合度与硫酸基取代数量存在差异。红外光谱分析验证了所有样品均具备多糖特征官能团，官能团结构高度一致，证实降解纯化工艺未破坏岩藻聚糖核心活性结构（图2）。

图1 不同组分的葡聚糖凝胶 P10 洗脱曲线

图2不同组分的红外图谱

        研究通过构建小鼠溃疡性结肠炎模型，从表观症状、脏器状态及肠道组织病理层面验证样品的干预效果。模型小鼠出现精神萎靡、食欲减退、腹泻便血、体重下降等典型结肠炎症状，结肠长度显著缩短，肝肾功能及脾脏形态出现明显损伤，肠道腺体结构紊乱、黏膜脱落、炎症细胞大量浸润，炎症损伤特征显著。经F及OF干预后，小鼠结肠炎相关症状得到明显缓解，体重下降、腹泻便血情况显著改善，结肠缩短与肠壁水肿问题得到有效修复，免疫脏器的病理性损伤得到缓解，且干预效果呈现剂量依赖性（图3）。病理切片染色结果进一步证实，两种物质均可修复肠道隐窝与杯状细胞结构，减少炎症细胞浸润，修复肠道黏膜损伤，其中OF的整体修复效果显著优于F。

图3 F和OF能缓解溃疡性结肠炎小鼠的症状

        机体氧化应激失衡是加剧肠道炎症的重要因素，本研究检测了小鼠血清中多项氧化应激指标，验证样品的抗氧化调控作用。模型小鼠体内抗氧化酶活性显著降低，氧化损伤标志物水平异常升高，肠道氧化应激损伤严重。F及OF干预可有效提升机体抗氧化能力，提高抗氧化酶活性，降低氧化损伤相关指标含量，缓解肠道氧化应激损伤（图4）。对比分析发现，OF的抗氧化调控效果更突出，能够更高效地平衡机体氧化还原状态，减轻氧化应激介导的肠道炎症加剧问题。

图4 F和OF能改善小鼠的氧化应激

        炎症因子失衡与肠道黏液屏障损伤是溃疡性结肠炎的核心病理特征。研究检测发现，模型小鼠体内促炎因子大量分泌，抗炎因子表达受抑，肠道黏液屏障核心蛋白表达下调，肠道炎症持续进展。经两种样品干预后，小鼠肠道促炎因子分泌被有效抑制，抗炎因子水平显著提升，肠道黏液屏障蛋白表达上调，肠道炎症微环境得到有效改善（图5）。同时，研究进一步验证了核心信号通路的表达变化，模型小鼠肠道组织中TLR4/MYD88/NF-κB p65/IκB-α信号通路相关基因与蛋白异常激活，是诱发肠道炎症的关键机制。F及OF可显著抑制该信号通路的过度激活，下调通路关键基因与蛋白的异常表达，从分子层面阻断炎症级联反应，且OF的通路调控效果更显著（图6、图7）。

图5 F和OF调控UC小鼠的细胞因子和MUC-2水平

图6 F和OF抑制TLR4/MYD88/NF-κB/IκB-α信号通路激活和mRNA表达水平

图7 TLR4/MYD88/NF-κB p65/IκB-α蛋白及屏障蛋白的表达水平

        肠道菌群紊乱与短链脂肪酸（SCFA）缺失是溃疡性结肠炎发生发展的重要诱因。菌群测序结果显示，模型小鼠肠道菌群多样性与丰度大幅下降，有害菌群占比升高、有益菌群丰度降低，菌群结构严重失衡（图8）。F及OF干预可有效调节肠道菌群结构，提升肠道菌群多样性与丰度，降低有害菌群相对丰度，富集肠道有益菌群，重塑紊乱的肠道微生态。短链脂肪酸检测结果表明，模型小鼠肠道内各类短链脂肪酸含量显著降低，而样品干预可有效恢复肠道短链脂肪酸水平，为维持肠道稳态、缓解肠道炎症提供重要代谢支撑（图9）。

图8 肠道微生物群组成与多样性分析

图9 SCFA水平分析

        综上，该研究成功制备得到高活性低分子量岩藻聚糖寡糖，证实其可通过多途径协同改善溃疡性结肠炎。OF凭借更低的分子量、更高的岩藻糖含量，展现出优于天然F的抗炎、抗氧化及肠道微生态调控活性，可通过抑制TLR4/NF-κB炎症信号通路激活、平衡氧化应激状态、修复肠道黏膜屏障、调节肠道菌群结构及提升短链脂肪酸含量，多重维度缓解小鼠肠道炎症损伤。该研究明确了OF缓解溃疡性结肠炎的核心作用机制，填补了低分子量岩藻聚糖寡糖结构与活性关联的部分研究空白，为海洋活性糖类在炎症性肠病功能性食品开发中的应用提供了扎实的实验支撑。

        原文链接：https://doi.org/10.3390/md24050186

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作者：汪浩

审核：李全才、邵萌

编辑：郭青云

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