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星空体育在线入口:《食品科学》：浙江工业大学蔡铭教授等：苦荞苗粉对葡聚糖硫酸钠诱导小鼠溃疡性结肠炎的保护作用

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溃疡性结肠炎（UC）是一种慢性复发性炎症性肠病，主要累及结肠黏膜及黏膜下层，临床表现为腹痛、腹泻、黏液脓血便及体质量减轻等症状。目前UC的病因尚未完全明确，一致认为其发病机制涉及遗传易感性、免疫系统失调、外因（如饮食、抗生素使用）以及肠道菌群紊乱等多因素相互作用。

肠道菌群作为人体最大的微生物生态系统，在维持肠道稳态、调节免疫反应及代谢功能中发挥核心作用。通过膳食干预调节肠道菌群结构、恢复SCFAs水平，被视为是缓解UC病理进程的潜在策略。

Fagopyrum tataricum）作为一种药食同源作物，富含黄酮类物质（如芦丁、槲皮素）、膳食纤维及酚酸类物质，具有抗氧化、抗炎、调节脂质代谢等多种生物活性。苦荞苗是苦荞种子在适宜环境下萌发生长形成的幼嫩植株，富含多种生物活性物质。与苦荞籽和普通荞麦相比，苦荞苗含有更丰富的黄酮类物质和酚酸类物质，尤其是芦丁和槲皮素，具有非常明显的抗氧化和抗炎活性。苦荞苗膳食纤维含量丰富，其新鲜茎叶常作为沙拉原料或健康蔬菜直接食用，经干燥粉碎制成的粉末则大范围的应用于面条、蛋糕等食品中，作为营养强化成分以提升产品营养价值。

浙江工业大学食品科学与工程学院的吴奇泳、章汪玥、蔡铭*等以葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的UC小鼠为对象，系统分析苦荞苗粉干预对结肠炎症、肠屏障功能、NF-κB信号通路及肠道菌群结构的影响。通过病理学、分子生物学及微生物组学多维度分析，旨在阐明苦荞苗缓解UC的潜在作用与机制，为开发基于苦荞苗粉的功能性膳食产品提供理论依据。

如表2所示，与苦荞全籽粉（总淀粉质量分数（56.8 4±1.03）%、总膳食纤维质量分数（5.82±0.11）%）相比，苦荞苗粉总膳食纤维质量分数明显地增加，而淀粉质量分数则显著减少。苦荞苗粉中富含膳食纤维（40.62%），尤其是其中可能包含的水溶性膳食纤维（如果胶、葡聚糖等）更容易被肠道菌群酵解产生SCFAs，从而发挥益生元效应。相比之下，苦荞全籽粉中淀粉含量高，其发酵模式和菌群调控作用可能与苦荞苗粉存在一定的差异。同时苦荞苗粉中存在的芦丁、槲皮素等黄酮组分能够发挥抗炎和调节肠道菌群的功效，与膳食纤维可能会产生协同增效作用。

UC的主要症状包括腹痛、腹泻、便血和体质量减轻。在DSS诱导的小鼠结肠炎模型中，小鼠通常会出现类似人类UC的特征，如结肠长度缩短和体质量降低。如图1A～C所示，小鼠体质量变化率、平均摄食量、DAI评分证明DSS诱导的小鼠UC模型成功建立。与NC组相比，MC组小鼠在第6天时表现出显著的体质量减轻和摄食量下降，且病情跟着时间的延长持续恶化。根据结果得出，在DSS诱导下，小鼠出现了结肠炎的典型症状，其健康情况受损，进而使体质量减轻。通过灌胃苦荞苗干预后，小鼠因结肠炎造成的体质量减轻和摄食量下降趋势均有所减缓。以上根据结果得出，苦荞苗粉可以缓解DSS引起的小鼠体质量下降和DAI评分上升。

在结肠炎等病理条件下，器官指数的变化能够间接反映组织损伤所致程度或修复状态，为病理机制解析及干预措施评价提供量化依据。脾脏作为核心免疫器官，其形态学参数与免疫调节失衡和炎症进程存在非常明显相关性，其质量变化常作为炎症性疾病进程的重要观测指标。如图1D所示，MC组小鼠的脾脏指数极其明显高于NC组（

P＜0.000 1），说明机体存在强炎症反应，使得这部分小鼠的脾脏产生炎症浸润并肿大。而与MC组相比，经过各组药物医治后的小鼠脾脏指数极其显著下降（P＜0.000 1）。

结肠缩短是结肠炎的显著特征之一，因此结肠长度可用作反映炎症严重程度的指标。由图2可知，与NC组相比，DSS诱导的MC组小鼠结肠极其显著缩短（

P＜ 0.000 1），这与UC的典型病理特征高度一致。通过苦荞苗干预后（特别是TH组），改善了结肠缩短现象。这一保护作用很可能归因于苦荞苗粉中丰富的膳食纤维和黄酮类化合物。膳食纤维已被广泛证实能够增加粪便体积、促进肠道蠕动、减轻炎症水肿，从而有助于维持结肠结构。同时，苦荞中的黄酮（如芦丁、槲皮素）具有非常明显的抗炎和抗氧化活性，能减轻组织氧化应激损伤和炎症细胞浸润。

隐窝结构是肠道黏膜中的关键组成部分，隐窝内的上皮细胞具有营养吸收和屏障功能。上皮细胞的完整性直接影响隐窝结构，损伤时可导致肠道屏障功能受损，引发炎症反应。通过对结肠炎小鼠肠道组织并且开展病理学分析以评估小鼠肠道组织的结构变化及其与炎症反应的关系。如图3A所示，NC组小鼠的结肠黏膜外观完整，上皮细胞形态和结构正常。此外，隐窝结构和杯状细胞丰富，同时未观察到炎症浸润的迹象。MC组小鼠的结肠结构产生非常明显破坏，表现出明显的溃疡、隐窝损伤和结肠黏膜层炎症细胞的浸润。SASP组小鼠结肠的杯状细胞水平和隐窝结构恢复情况较好，其结肠结构接近于NC组。TL组和TH组中的小鼠结肠虽有一定的恢复，但仍可见一些炎症浸润。

以炎症细胞浸润、组织架构改变以及隐窝损伤等因素进行组织病理学评分。由图3B可知，MC组的组织病理学评分最高，这说明DSS建立的结肠炎模型严重损伤了结肠组织，而各组治疗均能够极其明显降低组织病理学评分（

P＜0.000 1）。苦荞苗粉干预组（TL和TH）的组织病理学评分均低于MC组，且呈现出剂量依赖性改善趋势，表明苦荞苗粉能有效减轻结肠组织的病理损伤程度。

综上表明，苦荞苗粉可以有效缓解DSS诱导的结肠结构破坏和病理损伤，改善肠黏膜屏障功能，减轻结肠炎症程度。

免疫反应是结肠炎的重要发病机制，能够最终靠抑制促炎细胞因子的分泌调节。TNF-α、IL-1β、IL-6是重要的促炎细胞因子，在急性结肠炎症中大量表达。如图4所示，与NC组相比，MC组小鼠结肠中炎症因子TNF-α、IL-1β、IL-6水平极其显著升高（

P＜0.000 1），这些变化表明肠道炎症由DSS成功诱导。与MC组相比，阳性药物组和不同剂量苦荞苗粉组均在不同程度上抑制了UC小鼠结肠中炎症因子水平的上调。根据结果得出，不同剂量的苦荞苗粉均能有效抑制由DSS诱导UC引起的促炎因子TNF-α、IL-1β、IL-6水平升高，减少结肠炎症级联反应。

苦荞苗粉对UC小鼠Toll样受体4（TLR4）/NF-κB信号通路的影响

TLR4/NF-κB信号通路的激活在宿主炎症和免疫反应的进展中至关重要，TLR4能够识别异常的肠道微生物群并激活下游NF-κB信号通路的表达。NF-κB是一类广泛参与炎症、免疫反应、细胞增殖与凋亡调控的转录因子家族。其经典激活途径的关键成员包括p65、IκBα等。NF-κB信号通路的磷酸化可诱导大量炎性细胞因子（包括TNF-α、IL-6和IL-1β）的分泌和基因表达，并加剧炎症反应。如图5所示，与NC组相比，MC组TLR4/

-actin、p-NF-κB p65/NF-κB p65、p-IκBα/IκBα的表达极其显著上调（P＜0.000 1），说明DSS诱导的肠道炎症激活了NF-κB信号通路。相反，与MC组相比，SASP、TL和TH组极显著下调了TLR4/-actin（P＜0.000 1）、p-NF-κB p65/NF-κB p65（P＜0.000 1）和p-IκBα/IκBα（P＜0.01）的表达。根据结果得出，抑制NF-κB信号通路的过度激活是苦荞苗粉发挥抗结肠炎保护作用的核心分子机制之一，这与上述抗炎细胞因子的结果相印证。苦荞苗粉既可能通过黄酮类活性成分直接作用于信号分子，也可能通过其膳食纤维成分经菌群代谢产生SCFAs间接实现，最后导致下游促炎因子表达的下调和炎症反应的缓解。

多样性可以反映样本个体的微生物群落丰度和多样性。其中，Chao1指数反映菌群物种的丰度，Shannon指数反映菌群物种的多样性。如图6A、B所示，与NC组相比，经DSS处理后MC组的Chao1指数（P＜0.05）和Shannon指数（P＜0.01）明显降低，说明DSS诱导的结肠炎会导致小鼠肠道菌群的物种多样性和丰富度降低。与MC组相比，苦荞苗粉治疗后结肠炎小鼠的Chao1指数、Shannon指数有所升高，表明菌群丰富度和多样性有恢复的趋势。虽然未显著改善，但这一趋势与属水平观察到的有益菌（如AkkermansiaLactobacillus）相对丰度明显地增加的结果相印证，表明苦荞苗粉可能在调节菌群整体结构上发挥积极作用。

多样性分析能够反映不同样本间的菌群组成差异，即样本间物种的差异性。如图6C、D所示，NC组与MC组小鼠肠道菌群组成存在非常明显差异，苦荞苗粉干预组与MC组表现出一定的分离趋势，并且减少了与NC组间的样本差异。

由图7A可知，门水平上的肠道菌群主要由厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidota）、疣微菌门（Verrucomicrobiota）、Proteobacteria、脱硫杆菌门（Desulfobacterota）和弯曲杆菌门（Campilobacterota）6 个门组成。各组Firmicutes和Bacteroidota的相对丰度总和均超过65%，为各组优势菌门。Firmicutes与Bacteroidota的相对丰度比值（F/B）能够反映UC患者肠道菌群失调的情况。与NC组相比，MC组的Bacteroidota相对丰度降低，而苦荞苗粉干预组均有所上升，其F/B值较MC组下降。经苦荞苗粉干预后，TL和TH组均在某些特定的程度上降低了Proteobacteria、Desulfobacterota的相对丰度。Proteobacteria被认为是产生内毒素的致病菌，肠道内毒素含量的增加可导致各种疾病，如肠道炎症、免疫紊乱和肠黏膜功能障碍。在UC模型及抑郁样行为动物中，Deferribacterota的相对丰度非常明显升高。同时苦荞苗粉干预增加了Verrucomicrobiota的相对丰度，使UC小鼠的肠道菌群结构向NC组恢复。

为进一步明确苦荞苗粉干预对DSS诱导结肠炎小鼠肠道菌群的特异性调节作用，本研究采用LEfSe分析（LDA得分＞4，

肠道菌群产生的SCFAs（包括乙酸、丙酸和丁酸）能够最终靠抑制NF-κB通路，从而抑制炎性细胞因子（如IL-12、TNF-α和IL-6）的释放缓解炎症。其中丁酸在人体健康中发挥及其重要的作用，可以在一定程度上促进肠道免疫反应，改善肠道内的免疫功能。如图8所示，相较于NC组，MC组的所有SCFAs水平均极其显著下降（

P＜0.000 1），这是UC患者和模型的普遍特征，直接源于肠道菌群失调和结肠上皮细胞代谢紊乱。经苦荞苗粉干预后，SCFAs总含量和各SCFAs水平均有某些特定的程度的升高。这可能是苦荞苗粉通过提供大量可发酵型膳食纤维，有效促进产SCFA菌增殖和代谢活动，明显提升结肠内SCFAs（尤其是丙酸和丁酸）水平。在提升丙酸、丁酸和SCFAs总含量方面，TL组的提升效果（P＜0.000 1）优于TH组（P＜0.01），这原因是过高的膳食纤维含量超过特定小鼠肠道菌群的发酵能力，导致部分纤维未被充分的利用，以及苦荞苗粉中的黄酮在高剂量时可能对某些产SCFA菌产生轻微抑制作用，而在低剂量时能够发挥益生元协同作用。因此，需进一步研究其剂量-效应关系。

通过Spearman相关性热图分析脾脏指数、DAI评分、促炎细胞因子、炎症信号通路关键蛋白和SCFAs之间的关系，结果如图9所示。在DSS诱导的结肠炎中，包括Proteobacteria、Desulfobacterota、

Escherichia-Shigella、norank_f__Desulfovibrionaceae在内的有害细菌相对丰度与促炎细胞因子水平、脾脏指数、DAI评分和免疫炎症通路关键蛋白（p65、IκBα）的表达呈正相关，与SCFAs（乙酸、丙酸和丁酸）的水平呈负相关。相反，有益菌Lactobacillus、Lachnospiraceae_NK4A136_group的相对丰度与促炎细胞因子水平、脾脏指数、DAI评分和免疫炎症通路关键基因的表达呈负相关，与SCFAs含量呈正相关。根据结果得出，苦荞苗粉干预可能是通过改善肠道微生物群结构，促进SCFAs的产生，进而抑制关键的NF-κB炎症信号通路，降低促炎细胞因子水平，最终缓解DSS诱导的结肠炎症状和组织损伤。

苦荞苗粉有着非常丰富的膳食纤维，且含有一定质量的黄酮类成分，是一种可挖掘利用的苦荞资源。通过苦荞苗粉对DSS诱导小鼠结肠炎的保护作用研究之后发现，苦荞苗粉可使UC小鼠体质量显著增加，DAI评分下降，脾脏指数下降，结肠长度更趋近于正常小鼠，且结肠炎症浸润和隐窝受损情况得到一定的改善，并使结肠中促炎细胞因子TNF-α、IL-1β和IL-6的表达量和NF-κB信号通路磷酸化水平降低。同时，苦荞苗粉可通过降低有害菌

实习编辑：梁雯菁；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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