FSHW | 花色苷通过调节肠道Th17细胞反应减轻高脂肪/高胆固醇饮食小鼠的肠道屏障紊乱

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Introduction

花色苷（Anthocyanin）是一种多酚类植物化学物广泛存在于深色浆果、蔬菜中。作为一种重要的生物活性物质，人群、细胞和实验动物研究均表明，富含花色苷的食物或提取物具有抗氧化和抗炎的能力。小肠（SI）作为花色苷消化、吸收的重要器官，在对花色苷的现有研究中，研究花色苷对肠道屏障功能作用的研究较少。虽然也有研究探讨膳食花色苷对肠道屏障功能作用，但指标较为单一，如仅研究花色苷在肠道中的吸收生物活性，或花色苷对肠道通透性的影响，远不能系统的阐明花色苷对肠道屏障功能的作用。花色苷作为具有强大抗炎能力的安全、天然植物化学物，其能否通过发挥对肠道的免疫反应影响肠道屏障功能尚不清楚，其具体的作用机制亟待研究。

本研究探讨了花色苷对高脂高胆固醇（HFHC）诱导的肠道屏障功能障碍的影响，在此基础上研究了花色苷对肠道免疫功能和肠道屏障完整性的影响，包括对某些T细胞亚型的比例和炎症因子水平变化的机制观察。本研究结果进一步提示肠道免疫细胞的激活可能是肠道屏障功能障碍的重要发病机制，花色苷可通过调控STAT3-Th17-IL17A通路改善高脂饮食小鼠肠道屏障功能。

Results and Discussion

花色苷对高脂高胆固醇饮食喂养小鼠小肠屏障的影响

为探索花色苷对HFHC诱导的肠道屏障功能障碍的影响，本研究首先以正常饲料（NCD）喂养为对照组，高脂高胆固醇饲料（HFHC）喂养为模型组，以及HFHC加不同剂量花色苷（0.8，4，20，100，500 mg/kg B.W.）拌饲喂养作为干预组（以下简称HFHC+A_浓度）。结果发现20 mg/kg B.W.花色苷组开始，肠绒毛和隐窝破坏均有一定程度的减轻，炎症细胞浸润有所改善，其中500 mg/kg B.W.花色苷组较低浓度花色苷组肠绒毛和隐窝结构更趋于正常，炎症细胞浸润基本消失（图1A-D）。阿利新蓝染色显示花色苷干预后，杯状细胞数量升高（图1E-F）。

图1 花色苷改善HFHC模型小鼠肠道形态结构以及增强杯状细胞粘蛋白2的分泌

20 mg/kg B.W.花色苷开始能显著降低HFHC干预小鼠血清中LPS和LBP含量（图2A-B）。此外，免疫荧光、RT-qPCR和Western blot结果均显示，花色苷干预能显著呈剂量效应改善由HFHC引起的紧密连接蛋白表达的降低（图2C-E）。提示花色苷能有效改善肠道机械屏障功能（维持肠道结构完整、降低肠道通透性以及维持肠道上皮稳态）

图2 花色苷改善HFHC诱导的内毒素血症和肠道通透性

花色苷降低高脂高胆固醇饮食喂养小鼠肠道Th17细胞浸润及Th17相关细胞因子的分泌

从IEL、LPL、PPs和MLN分离的淋巴细胞中进行CD4+和IL-17A的细胞染色，结果发现，与NCD喂养的小鼠相比，HFHC喂养的小鼠SI中CD4+IL17A+染色增加。在IEL、LPL、PPs和MLN中，花色苷以剂量依赖的方式恢复了CD4+IL17A+阳性染色的细胞群体的比例（图3A-B）。我们进一步检测了SI中IL-17A的mRNA和蛋白表达，发现HFHC小鼠的肠道IL-17A表达显著升高，而花色苷降低了小肠组织中IL-17A蛋白的水平（图3C-D）。

图3 花色苷抑制HFHC小鼠肠道T细胞浸润及Th17相关细胞因子的分泌

花色苷抑制高脂高胆固醇饮食喂养小鼠肠道STAT3磷酸化

接下来，我们探索花色苷在改善HFHC诱导的肠道促炎免疫失调状态中的潜在潜在潜在机制。结果显示，与NCD组相比，HFHC小鼠SI中STAT3信号的表达增加，而花色苷干预显著抑制STAT3 Tyr705磷酸化（图4A-B）。

图4 花色苷抑制HFHC喂养小鼠肠道STAT3磷酸化

花色苷通过STAT3-Th17-IL17A改善高脂饮食喂养小鼠的肠道屏障功能

为进一步阐明花色苷通过调节p-STAT3/Th17发挥对高脂饮食喂养小鼠的肠道屏障功能的保护作用。向小鼠腹膜内注射AG490（500 mg/小鼠）以在体内选择性抑制p-STAT3。结果显示，花色苷干预对肠道紧密连接蛋白的恢复效果较AG490干预弱。相比HFD+AG490组，当花色苷和AG490同时干预时，并无显示出更强的恢复效果（图5A）。免疫荧光检测肠道紧密连接蛋白的结果中也观察到了相同的趋势（图5B）。与HFD组相比，花色苷和抑制剂AG490单独干预组中的杯状细胞数量均有所上升，其中以AG490干预组的效果更好，HFD+AG490组和HFD+AG490+花色苷组比较，两组杯状细胞数量无显著差异（图5C）。

图5 花色苷通过STAT3-Th17-IL17A改善高脂饮食喂养小鼠的肠道屏障功能

Conclusion

本研究表明，花色苷可能通过调节STAT3/Th17-IL17A通路，对HFHC饮食诱导的肠道损伤和炎症（特别是导致通透性增加的肠道屏障功能障碍）具有保护作用。

Anthocyanin attenuates disturbance of intestinal barrier in high fat-high cholesterol diet-challenged mice through regulating the response of T helper 17 cells

Qiannan Liua,#, Juan Pangb,#, Yi Tangc, Yiran Youa, Jiaxin Mia, Jinghe Xiaoa, Yu Chena, Wenhua Linga,d,*

a Department of Nutrition, School of Public Health, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510000, China

b Laboratory of Clinical Pharmacy and Adverse Drug Reaction, West China Hospital, Sichuan University, Chengdu 610000, China

c Department of Nutrition, The First People's Hospital of Zhaoqing, Zhaoqing 526000, China

d Guangdong Provincial Key Laboratory of Food, Nutrition and Health, Guangzhou 510000, China

# Both authors contributed equally.

*Corresponding author.

Abstract

Anthocyanin, as a typical food bioactive molecule, is capable of reversing inflammatory, oxidative and allergic condition thus contributes to intestinal health. We were wondering whether anthocyanin has influence on the infiltration of inflammatory cells into the intestinal mucosa and thus help enhancing intestinal barrier which could be damaged in some metabolic diseases. In this study, the influence of anthocyanin (administered orally) on the alterations (including structure and permeability) of the intestinal mucosa in mice in response to a high fat-high cholesterol (HFHC) diet was investigated. Primary T helper 17 (Th17) cells were isolated from mouse intestine tissues to observe the modulatory role of anthocyanin through the transcription phosphorylated STAT3 (p-STAT3). The results indicated that anthocyanin significantly alleviated HFHC-induced impairment in the intestinal structures and permeability in a dose-dependent manner; moreover, anthocyanin appeared to inhibit HFHC induced the expression of p-STAT3, thereby disturbing Th17 cell differentiation. In high-fat diet (HFD, cholesterol level non-modified)-challenged mice selective p-STAT3 inhibitor significantly reversed the effects of anthocyanin, which were decreased amount of interleukin (IL)-17A (produced and released from Th17 cells) and the protected intestinal structure/function. In summary, the results of this study suggest that anthocyanin may attenuate the damage of intestinal barrier in HFHC mice through regulating intestinal STAT3-Th17-IL-17A signal transduction pathway.

Reference:

LIU Q N, PANG J, TANG Y, et al. Anthocyanin attenuates disturbance of intestinal barrier in high fat-high cholesterol diet-challenged mice through regulating the response of T helper 17 cells[J]. Food Science and Human Wellness, 2025, 14(1): 9250024. DOI:10.26599/FSHW.2024.9250024.

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：图虫创意

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