一种能够缓解结肠炎的天然产物——海藻酸钠寡糖

最近，通过服用益生菌、益生元和天然产物影响肠道微生态，进而改善肠道相关疾病的研究越来越受到研究学者们的关注。有研究表明，海藻酸钠寡糖（AOS）能够改善一种常见的肠道疾病——结肠炎，但在治疗的过程中一般是三种结构的AOS混合用药。为了指导AOS在食品或药物生产中的定向生产和精确应用，本研究对三种结构的AOS如何影响结肠炎发展以及作用效果进行了探究，结果表明MAOS是预防和缓解DSS诱导的结肠炎以及改变肠道菌群组成的积极贡献者。

近几年，关于益生菌、益生元和天然产物影响胃肠道微生物的研究越来越多，进而发现微生态结构的改变与疾病之间存在密切联系。海藻酸钠是从褐藻类的海带或马尾藻中提取碘和甘露醇之后的副产物，而海藻酸钠寡糖（AOS）是从海藻酸钠降解中得到的天然产物，被认为有抗氧化、抗炎症、抗细胞凋亡及增殖的作用，按其单体序列可分为三种类型：MAOS、GAOS和HAOS。然而，三种不同类型的AOS对微生物群甚至健康的影响并不相同，具体调节机制尚不明确。该研究在体内结肠炎模型和体外产肠毒素大肠杆菌(ETEC)攻毒细胞模型中探索了AOS的结构-功能关系，并将相关研究成果——Alginate oligosaccharide structures differentially affect DSS-induced colitis in mice by modulating gut microbiota发表在《Carbohydrate Polymers》杂志中。

动物试验结果表明，不同结构的AOS对小鼠DSS引起的结肠炎均有不同程度的改善。与炎症模型组相比，MAOS显著减轻了DSS诱导的结肠炎以及结肠缩短的情况，缓解小鼠结肠出血和水肿；HAOS对炎症也有一定改善，但不增加结肠长度；GAOS对炎症改善情况并不明显，仅降低了组织学评分，没有观察到HAOS和GAOS在组织病理学水平对炎症的明显改善。此外，MAOS显著降低了血清中IL-6和IL-8的水平，显著升高了总SCFAs的血清浓度；HAOS仅明显降低血清IL-6水平；而GAOS未能改善上述血清生化指标。因此，MAOS是对结肠炎小鼠调节效果最好的一种海藻酸钠寡糖。

肠道屏障功能受损是引起肠道疾病的元凶之一，所以肠道屏障的修复对肠道微生物群的正向调节以及疾病的缓解有积极作用。研究发现，MAOS可促进claudin-1、ZO-1和occludin等紧密连接蛋白的表达，但HAOS和GAOS处理并未发现显著改善，仅提高了ZO-1荧光水平。因此，MAOS衍生的微生物群比HAOS-或GAOS-衍生的微生物群对整体肠道屏障的恢复更好。

HAOS、MAOS和GAOS给药后，小鼠肠道微生物群在门和属水平上显示出不同的分布。研究结果表明，MAOS组小鼠具有最多的特有OTUs，肠道微生物群的α多样性最高。在属水平上，与对照组相比，MAOS处理显著增加了12个属的丰度，包括Desulfovibrio、Lachnoclostridium、Ruminococcus和Oscillibacter等；HAOS处理显著改变了粪便微生物群中7个属的丰度，包括阿克曼氏菌属(Akkermansia)、瘤胃球菌属(Ruminococcus)和Parabacteroides；GAOS干预也明显改变了7个属的丰度，乳杆菌属(Lactobacillus)的丰度显著降低。

通过LEfSe分析发现， MAOS处理的小鼠中，梭菌、厚壁菌门、乳杆菌科、乳杆菌属和乳杆菌目富集，GAOS处理的小鼠中，Coriobacteriia、Rikenellaceae和Alistipes富集，只有uncultured Bacteroidales和Eubacterium在HAOS组中富集。在MAOS和HAOS/GAOS组之间观察到与“聚糖生物合成和代谢”、“耐药性:抗微生物”和“辅因子和维生素代谢”相关的KEGG途径的显著差异，表明MAOS处理后小鼠体内微生物群落与HAOS和GAOS相比表现出不同的功能。

除此之外，该研究进一步分析发现，MAOS处理降低了IL-6、IL-8、DAO(P < 0.0001)(图7C)和TMAO的浓度，并上调了总SCFA含量，表明MAOS在调节血清代谢物方面具有积极作用。

在该研究中，比较了不同结构AOS对结肠炎的影响，结果发现不同结构的AOS在调节结肠炎方面具有不同的功能：MAOS比HAOS或GAOS更有效地抑制DSS诱导的结肠炎，在修复受损屏障、改善炎症因子、调节肠道菌群平衡方面效果最好。MAOS明显诱导了微生物群落结构的变化，提高了肠道微生物群的多样性和丰度，而HAOS和GAOS改变了肠道菌群的组成，但未能改变其多样性和丰度。

鉴于MAOS在调节微生物群方面的独特优势，MAOS诱导的微生物群可以作为可能的超级供体制备成微生物制剂，进一步深入探索MAOS衍生的菌群代谢产物，以寻求治疗微生物紊乱引起的肠道疾病的新治疗策略。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0144861723002710