FSHW | GABA抑制荔枝类甜蛋白诱导的细胞促炎介质释放，发挥抗炎作用

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Introduction

荔枝是我国南方特产水果，千年古树至今仍正常开花结果，其果肉富含营养成分，具有独特的风味和口感而广受消费者喜爱。然而，有消费者认为吃荔枝容易引起“上火”现象（如出现喉咙疼痛、口腔炎症等症状），限制了荔枝的消费。

近年来，研究小组发现荔枝中的一种成分——类甜蛋白（Litchi thaumatin-like protein，LcTLP），可以诱导RAW264.7巨噬细胞过量产生NO、TNF-α、IL-1β和IL-6等促炎介质因子，引发细胞炎症；同时，一定剂量的LcTLP灌胃会导致小鼠体内产生炎症相关的不良反应，包括肝脏过量表达炎症因子、炎症信号通路激活和肠道菌群的失调。故过量吃用荔枝可能引致的“上火”，推测与LcTLP促炎活性有关。然而，在实践中观察到荔枝产地的消费者及经常吃用荔枝的消费者却极少出现“上火”的现象，故对吃用荔枝是否会引致“上火”，一直存在争议。因此，荔枝中的成分和“上火”现象之间的关联性一直吸引着研究人员的想象力。

研究小组前期研究发现荔枝果肉含有丰富的GABA，其含量可达100 mg/100 mL果汁，GABA作为荔枝果肉中含量最高的氨基酸，占其中总氨基酸组分的四分之一以上，是一种具有富GABA功能性食品开发潜力的水果。GABA是一种非蛋白氨基酸，是哺乳动物体内重要的神经递质，具有重要的生理功能，大量的研究工作已证实其有助眠、舒缓紧张情绪、抗抑郁等健脑功能，2009年被列入新资源食品原料名录。随着研究的深入，GABA的降血压、抗氧化和抗炎等功能也逐渐受到关注。有研究指出GABA可以通过抑制LPS诱导的RAW264.7巨噬细胞中iNOS、IL-1β和TNF-α的水平进而发挥抗炎作用。此外，GABA还被证明对四氯化碳诱导的急性肝损伤具有一定的保护作用。基于上述研究工作基础，研究小组通过建立体内外实验炎症模型，结合多种生物学手段来深入的探究GABA用于干预LcTLP诱导的细胞炎症反应及其机制，旨在为进一步明析荔枝的成分与食用荔枝可能引致的‘上火’这一现象之间的潜在联系及可能的解决策略。

Results

GABA抑制LcTLP诱导的RAW264.7巨噬细胞的炎症

RAW264.7 巨噬细胞加入浓度为20，100，500 μg/mL的GABA，随后用100 ng/mL的LcTLP刺激细胞，建立体外细胞炎症模型。结果发现GABA可通过调控 NF-κB和MAPKs 等信号通路，显著降低 细胞中促炎介质的表达。图1展示了GABA处理对RAW264.7巨噬细胞中的NO释放量、IL-6的表达量以及NF-κB和MAPKs信号通路上的关键蛋白表达的影响，包括p-p65、p65、p-IκB、p-p38、p-38、p-JNK、JNK、、p-ERK、ERK等。图1A和1B表明，GABA处理可以有效抑制LcTLP导致的细胞中促炎因子水平的升高，并且总体上呈现剂量依赖性。这一结果初步表明， GABA对LcTLP诱导的炎症反应具有显著的抑制作用 。图1C显示了由Western blot测定的NF-κB信号通路关键蛋白的表达，三个浓度的GABA处理组以剂量依赖的方式显著降低了p-p65和p-IκB的表达，表明GABA可以有效阻断巨噬细胞中NF-κB信号通路的转导。图1D则是MAPKs通路成员的蛋白表达变化，p38、JNK和ERK的磷酸化在GABA处理组被抑制，其中，中高浓度的GABA（100和500 μg/mL）抑制效果最佳。

图1 GABA对巨噬细胞中的促炎介质和炎症信号通路的影响

iNOS和COX-2是巨噬细胞中两种重要的功能性酶，通常被用作评价炎症程度的关键指标。图2A和图2B显示，与未处理组NC细胞相比，LcTLP诱导细胞会导致iNOS和COX-2的含量急剧增加，经三个浓度GABA预处理均显著抑制iNOS的升高。100和500 μg/mL的GABA均显著抑制了COX-2的过量表达。

图2C显示了荧光显微镜下细胞核和Ca2+的荧光强度和位置。经LcTLP处理后，细胞中的Ca2+荧光强度较NC组显著增强，说明LcTLP处理会导致细胞外的Ca2+大量流入胞内，从而使细胞中的Ca2+发生富集，细胞内的Ca2+的过量富集会导致NF-κB通路被调节蛋白激酶激活。而经GABA预处理的细胞内的绿色荧光强度明显降低，说明GABA能通过有效抑制Ca2+的内流来发挥其抗炎活性。

GABA对LcTLP诱导的小鼠肝脏炎症及肠道菌群的影响

GABA对LcTLP诱导的小鼠肝脏炎症和氧化应激也具有良好的改善作用，并通过重塑肠道菌群的组成和丰度来抑制炎症的发展。图3A和3B显示了GABA对小鼠肝脏中炎症程度和氧化损伤的影响。结果表明，50和200 μg/mL的GABA灌胃可以显著降低小鼠肝脏中TNF-α和MDA水平，进一步在体内证明了GABA的抗炎和抗氧化活性。图3C-F则显示了GABA对小鼠肠道菌群的调节作用。Lactobacillus、Parasutterella、Dubosiella和Marvinbryantia是小鼠肠道中的几种重要微生物，其与肠道稳态、炎症的发生和发展及肠道中多种代谢物生成息息相关。一定剂量的LcLTP导致小鼠肠道中上述微生物丰度发生改变，而GABA处理逆转了这一趋势。这一结果暗示肠道菌群可能作为GABA在机体发挥作用的潜在靶点，但目前仍需提供更充分的证据来证实这一假设。后续研究小组将继续对该结果进行进一步验证和深入挖掘，以期为解开‘荔枝与上火’之谜提供更多的科学理论依据。

图3 GABA对小鼠肝脏炎症、氧化应激及小鼠肠道菌群的调控作用

Conclusion

上述研究结果可知，荔枝类甜蛋白LcTLP可以诱导RAW264.7巨噬细胞过量产生促炎介质因子引发炎症，而GABA预处理则对LcTLP诱导的炎症反应具有显著的抑制作用。这意味着荔枝果肉尽管存在促炎蛋白LcTLP，但因果肉中同时含有GABA，可以发挥抗炎作用。这也许可以解释荔枝产地的消费者因经常吃用荔枝，有可能因更多的受惠于GABA，故极少出现炎症“上火”的现象。本研究为食用荔枝导致‘上火’这一科学问题提供新的见解和问题解决的策略，同时可能为GABA在功能食品中的开发和应用提供理论指导。

第一作者

王尧，男，工学博士，现为广州医科大学附属第六医院在站博士后，主要研究方向为食品功能成分的提取、分离纯化和活性评价，炎症的信号通路和作用机制等研究。参与国家自然科学基金、国家荔枝龙眼产业技术体系加工岗位科学家团队项目、广东省、广州市科技项目及王老吉企业合作项目等多项，在国内外期刊公开发表学术论文6篇，其中以第一作者在食品学科权威期刊发表中科院一区SCI论文2篇。

通信作者

胡卓炎，博士，教授，博士生导师。1983年至今一直从事食品科学与工程领域的教学和研究工作。曾任华南农业大学食品学院副院长，国家荔枝龙眼产业技术体系加工技术岗位科学家。2003-2005年为香港政府输入内地人才赴香港理工大学合作科研和攻读博士学位。现兼任广东省食品学会监事长、广东省非物质文化遗产专家委员会委员、广东省制冷学会理事、《现代食品科技》及《制冷》杂志编委等。研究方向：食品加工与保藏；天然产物活性成分表征与功能评价。主持完成国家农业部荔枝龙眼产业技术体系加工技术岗位科学家团队项目（2011.1-2021.12）；科技部星火计划重点项目、广东省及广州市重点项目等十多项。国家科学技术奖评审专家，国际期刊Food Hydrocolloids、Carbohydrate Polymers、Food Research International等杂志审稿人。曾获广东省科技进步二等奖；广东省农业推广二等奖、中国罐头行业科学技术奖和优秀技术专家称号。在《食品科学》及Journal of Agricultural and Food Chemistry、Food Research International、Journal of Food Engineering、Carbohydrate Polymers等国内外期刊上发表论文近200篇。

γ-Aminobutyric acid alleviates litchi thaumatin-like protein-induced inflammation and reduces gut microbial translocation

Yao Wanga, Dongwei Wanga, Kai Wanga, Min Zhaob, Cizhou Lib, Yu Wangb, Xuwei Liua, Lei Zhaoa, Zhuoyan Hua,*

a Guangdong Provincial Key Laboratory of Food Quality and Safety, College of Food Science, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China

b Guangzhou Wanglaoji Lychee Industry Development Co., Ltd., Guangzhou 510623, China

*Corresponding author.

Abstract

Previous research reported litchi thaumatin-like protein (LcTLP) could lead to inflammation, which is a factor causing the adverse reactions after excessive intake of litchi. As a main amino acid in litchi pulp, γ-aminobutyric acid (GABA) was found with anti-inflammatory effect. Therefore, this study aimed to investigate the effects of GABA on LcTLP-induced inflammation through RAW264.7 macrophages and C57BL mice models. In vitro study showed GABA could effectively regulate the level of inflammatory cytokines (interleukin (IL)-1β, IL-6, IL-10, and prostaglandin E2) and Ca2+ in cells, and inhibit the phosphorylation of p65, I κB, p38, c-Jun N-terminal kinase (JNK) and extracellular signal-regulated kinase (ERK). These results indicate GABA alleviated inflammation through nuclear factor-κB and mitogen-activated protein kinase pathway signaling pathways. In vivo experiment was performed to verify the anti -inflammatory effect of GABA, and the results demonstrated that GABA reduced the inflammation and oxidative stress in the liver of LcTLP-treated mice, as it down-regulated the pro- inflammatory cytokines, malondialdehyde, aspartate transferase, and alanine transaminase. The relative expression of phosphorylated p38, JNK and ERK in mice liver with GABA treatment were reduced to 65%, 39% and 80% of the control group, respectively. Furthermore, GABA treatment enriched probiotic bacteria and decreased pathogenic bacteria in mice gut, which reveals GABA could effectively reduce the translocation of gut microbiota.

Reference:

WANG Y, WANG D W, WANG K, et al. γ-Aminobutyric acid alleviates litchi thaumatin-like protein-induced inflammation and reduces gut microbial translocation[J]. Food Science and Human Wellness, 2024, 13(5): 3043-3053. DOI:10.26599/FSHW.2022.9250251.

本文编译内容由作者提供

编辑：梁安琪；责任编辑：孙勇

封面图片来源：图虫创意

为深入探讨未来食品在大食物观框架下的创新发展机遇与挑战，促进产学研用各界的交流合作，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心及中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志主办，西华大学食品与生物工程学院、四川旅游学院烹饪与食品科学工程学院、西南民族大学药学与食品学院、四川轻化工大学生物工程学院、成都大学食品与生物工程学院、成都医学院检验医学院、四川省农业科学院农产品加工研究所、中国农业科学院都市农业研究所、四川大学农产品加工研究院、西昌学院农业科学学院、宿州学院生物与食品工程学院、大连民族大学生命科学学院、北京联合大学保健食品功能检测中心共同主办的“第二届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会”即将于2025年5月24-25日在中国 四川 成都召开。

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