FSHW | 蚕蛹肽通过修复肠道屏障功能和调节肠道菌群减轻葡聚糖硫酸钠诱导的小鼠溃疡性结肠炎

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Introduction

炎症性肠病（IBD）属于是一种慢性的长期的肠道炎症疾病。目前，IBD的患病率在全世界范围内仍然在逐年增加。有研究曾经报道，IBD在欧洲和北美洲的许多国家的人口中的患病率超过0.3%，并且，亚洲、非洲和南美洲的IBD病例也在不断增加。而溃疡性结肠炎（UC）作为IBD的一种，其发病机制目前仍未被详细阐明。但越来越多的研究已经证实了UC的发生与环境因素和遗传相关。在UC患者中，肠道中通常会伴随严重的炎症反应以及肠粘膜的结构损伤与功能丧失。

目前，UC的治疗主要依靠于一些药物，例如免疫抑制剂、生物制剂和一些抗生素。尽管这些药物可以缓解UC的症状，但这些治疗药物也存在一些明显的缺点，例如，治疗周期长、不良副作用，较强的药物依赖性以及肝胆和眼部的并发症的发生。因此，对于患者来说，修复肠道损伤，减轻患者痛苦是UC治疗的主要目的。

肠道菌群是肠道中一个极其复杂的微生物系统，在维持肠道健康方面有着非常重要的作用。而大量的研究已经证实了肠道微生物群的失调与结肠炎的严重程度有着重要关系。一般来说，在UC患者的肠道中会发现微生物群的结构和组成的改变，而这种变化又进一步促进了UC的发生和发展。肠道微生物群的稳态在维持肠道健康和改善UC症状中发挥着关键作用。

食物来源的蛋白质或肽在改善UC方面的良好益处正在被逐渐证实。研究发现，食物来源的蛋白质或肽能够通过减轻炎症反应、改善氧化应激、调节肠道免疫稳态、保护肠道屏障和调节肠道微生物群等途径改善实验性UC模型。而来自蚕蛹（Bombyx mori）的肽在先前的研究中被发现具有抗肿瘤、抗氧化和抗炎等功能活性。在先前的研究中发现，蚕蛹肽（SPP）对结肠癌具有一定的抑制作用。而恶性的结肠炎可能会导致结肠癌的发生。因此推测SPP可能对结肠炎具有一定的改善作用。

在本文中，主要研究了SPP对实验性UC小鼠的肠道屏障和肠道微生物群的影响。研究结果或许能够为SPP应用于结肠炎的辅助治疗提供一些证据。

Results and Discussion

SPP可减轻UC小鼠的临床症状和体征

使用DSS诱导建立小鼠UC模型，动物实验方案如图1A所示 。在DSS组中，小鼠表现出明显的结肠炎症状和体征，包括体质量减轻、血便和腹泻。与Control组相比，DSS组小鼠体质量从第12天开始明显下降（图1D）。此外，在DSS组中，DAI评分显著高于Control组，并且小鼠的结肠长度显著缩短（图1B，C）。这些结果表明，通过DSS诱导成功建立了小鼠急性结肠炎模型。此外，在SPP治疗组中，三个剂量的SPP给药均降低了小鼠的DAI评分（图2B），并在一定程度上阻止了体质量减轻和结肠长度缩短（图1C，E）。进一步，利用H&E染色来评价SPP对DSS导致的结肠损伤的影响。H&E染色结果显示，DSS组的结肠组织损伤程度最大，隐窝完全丢失，并伴随炎症因子浸润。而SPP组和MS组的结肠组织形态相较于DSS组有明显改善（图2A）。SPP能够逆转DSS对小鼠结肠组织的损伤。组织学损伤评分结果显示，SPP-H组的改善作用最为明显（图2C）。总而言之，SPP以剂量依赖性方式减轻DSS诱导的小鼠急性UC。

图1 SPP减轻了DSS诱导的小鼠急性UC

图2 SPP对UC小鼠结肠组织学损伤的影响

SPP降低了UC小鼠血清和结肠的炎症标志物含量

为了证明SPP对UC小鼠炎症的影响，测定了小鼠血清和结肠组织中炎症标志物（TGF-β1、COX-2、iNOS、MPO、NO）的含量（图3）。结果表明，在DSS组中观察到TGF-β1、COX-2、iNOS、MPO、NO的含量显著增加。与DSS组相比，SPP和MS治疗显著降低了TGF-β1、COX-2、iNOS、MPO、NO的含量。有趣的是，SPP以剂量依赖性方式降低UC小鼠血清和结肠组织中的炎症标志物含量，并且其作用效果优于MS组。

图3 SPP对小鼠炎症标志物含量的影响

SPP改善结肠炎小鼠肠道屏障的完整性

肠道屏障损伤是UC的重要病理特征之一。通过RT-qPCR和蛋白质印迹分析测定了UC小鼠结肠组织中紧密连接（TJ）蛋白的表达水平。结果发现，与Control组相比，DSS组中ZO-1、caludin-1、caludin-3、occludin、E-cadherin1的RNA表达量和ZO-1、caludin-1、occludin、E-cadherin1蛋白含量均显著降低。而在补充SPP和MS后,这些蛋白的含量和RNA表达量均有所增加（图4，5）。尽管SPP-L组与DSS组并无显著性差异，但SPP-H组均显著增加了这些蛋白的含量和RNA表达量，并且SPP-H组的增加效果与MS组相当。

图4 SPP对小鼠结肠组织中肠道屏障功能相关RNA表达水平的影响

图5 SPP对小鼠结肠组织中肠道屏障功能相关蛋白含量的影响

SPP增加UC小鼠肠道中SCFAs含量

SCFAs作为肠道菌群的代谢产物，可以通过抑制炎症和保护肠上皮屏障来维持肠道功能。通过使用GC-MS法检测了UC小鼠肠道内容物中SCFAs的含量。结果显示，与Control组相比，DSS组中的总SCFA、过氧乙酸和戊酸显著降低。但在SPP-H组中发现，SPP显著增加了总SCFA、过氧乙酸、异戊酸和戊酸的含量（图6）。这表明SPP能够在一定程度上增加UC小鼠肠道中SCFAs含量。

图6 SPP对UC小鼠肠道中SCFAs含量的影响

SPP对小鼠肠道菌群结构的影响

为了研究SPP对肠道微生物群的组成和多样性的影响，对Control组、DSS组和SPP-H组小鼠的盲肠内容物进行了16S rRNA基因测序和分析。结果显示，OTU聚类后，Control组、DSS组和SPP-H组中分别检测出了1067、1004、1049个OUT，其中Control组、DSS组和SPP-H组中特有的OUT数量分别为398、371、347个（图7A、B）。α-多样性用于显示每个组微生物群落的丰富性和多样性。α-多样性分析结果显示，与Control组相比，SPP显著降低了DSS组的ACE指数（图7D）。而与DSS组相比，SPP显著增加了SPP-H组的Shannon指数（图7C）。另外，SPP还在一定程度上增加了Simpson指数和Chao1指数，但并无显著性差异（图S1）。这些结果表明DSS引起了UC小鼠盲肠微生物群多样性的下降，SPP处理则增加了UC小鼠盲肠微生物群的多样性。主成分分析（PCA）结果显示，DSS和SPP处理对UC小鼠的微生物组成有一定的影响（图7E）。图7F和图7G分别展示了门和属水平上前10名微生物群的相对丰度。可以看出，门和属水平上特定细菌的丰度也受到SPP的影响。例如，相较于DSS组，SPP干预后，门水平上Bacteroidota的丰度降低，Desulfobacterota和Verrucomicrobiota的丰度升高；属水平上Muribaculaceae、Lactobacillus、Dubosiella和Prevotellaceae_UCG-001的丰度升高。并且Bacteroidota和Lactobacillus的相对丰度相较于DSS组有明显变化（图7H）。另外Firmicutes/Bacteroidota（F/B）比值的降低是肠道菌群失衡的一个重要特征，而该值在DSS组中降低（图7I）。以上结果表明，DSS改变了UC小鼠肠道微生物的组成和多样性，而SPP能在一定程度上改善这种变化。

图7 SPP改变了UC小鼠肠道微生物群的组成

为了鉴定组间显著差异的微生物物种，通过线性判别分析结合效应大小测量（LEfSe）显著差异物种，结果如图8所示。从门到属共获得47个类群，其中Control组21个类群，DSS组11个类群，SPP-H组15个类群。丰度差异最显著的类群分别为Control组的Coriobacteriales、Coriobacteriia、Eggerthellaceae、Actinobacteriota和Enterorhabdus，DSS组的Prevotellaceae_UCG_001和Prevotellaceae，以及SPP-H组的Lachnospiraceae_NK4A136_group、Desulfovibrionaceae、Desulfovibrionales、Desulfovibrionia和Desulfobacterota。

图8 SPP对UC小鼠肠道微生物群结构的影响

Conclusion

总之，本研究表明，SPP能够减轻UC小鼠的结肠炎症并修复肠道屏障功能损伤。SPP还通过增加肠道微生物群的α-多样性、提高Bacteroidetes和Lactobacillus的丰度来恢复了UC小鼠的肠道菌群失调，并且增加了肠道中SCFAs的浓度。这些发现表明，SPP能减轻结肠炎的发展，可能是一种很有前景的UC预防和辅助治疗的天然保健食品。

01

第一作者

周亚西，北京联合大学食品科学与工程2021级硕士研究生。研究方向：食物营养与功能食品。在国内外期刊公开发表学术论文10篇，其中SCI收录8篇。

02

通信作者

闫文杰，博士，北京联合大学生物化学工程学院教授。北京联合大学保健食品功能检测中心主任，北京联合大学保健食品和食药同源及新食品原料教授团队负责人，生物活性物质与功能食品北京市重点实验室主任。主持和参加国家和省部级等纵向项目10 余项，主持横向项目30 余项，发表文章150 余篇；授权7项专利，主编和参编著作8部。

Silkworm pupa peptide ameliorates dextran sulfate sodium-induced colitis by enhancing gut barriers and modifying gut flora

Yaxi Zhou1, Diandian Wang1, Hao Duan, Shiqi Zhou, Jinhong Guo, Yu Guo, Jian Zhao, Wenjie Yan*

Beijing Key Laboratory of Bioactive Substances and Functional Food, College of Biochemical Engineering, Beijing Union University, Beijing 100023, China

1 Both authors contributed equally.

*Corresponding author.

Abstract

The anti-inflammatory properties of silkworm pupa peptide (SPP) have been recognized for their potential benefits in colitis treatment. However, the underlying mechanism of SPP in colitis animal models remains unclear. The objective of our work was to investigate the improving effect and the mechanism of action of SPP on a mouse model of dextran sulfate sodium (DSS)-induced colitis. The findings suggested that SPP effectively eased ulcerative colitis (UC) symptoms in mice by decreasing disease activity index, ameliorating histopathological injury, and decreasing serum and colonic markers of inflammation. In addition, our research findings demonstrated that SPP restored intestinal barrier function by increasing the production of tight junction proteins such as zonula occludens-1 (ZO-1), claudin-1, claudin-3, occludin, and adherens junction protein E-cadherin1. Further, SPP supplementation enhanced the concentration of short-chain fatty acids and positively altered the makeup of the gut bacteria in the mice’s gut. These findings underscore SPP’s ability to slow the progression of colitis and point to its possible use as a functional component in dietary supplements for the prevention of early-stage colitis.

Reference:

ZHOU Y X, WANG D D, DUAN H, et al. Silkworm pupa peptide ameliorates dextran sulfate sodium-induced colitis by enhancing gut barriers and modifying gut flora[J]. Food Science and Human Wellness, 2025, 14(2): 9250050. DOI:10.26599/FSHW.2024.9250050.

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