FSHW | 蠶蛹肽通過修復腸道屏障功能和調節腸道菌群減輕葡聚糖硫酸鈉誘導的小鼠潰瘍性結腸炎

本文系Food Science and Human Wellness原創編譯，歡迎分享，轉載請授權。

Introduction

炎癥性腸病（IBD）屬于是一種慢性的長期的腸道炎癥疾病。目前，IBD的患病率在全世界范圍內仍然在逐年增加。有研究曾經報道，IBD在歐洲和北美洲的許多國家的人口中的患病率超過0.3%，并且，亞洲、非洲和南美洲的IBD病例也在不斷增加。而潰瘍性結腸炎（UC）作為IBD的一種，其發病機制目前仍未被詳細闡明。但越來越多的研究已經證實了UC的發生與環境因素和遺傳相關。在UC患者中，腸道中通常會伴隨嚴重的炎癥反應以及腸粘膜的結構損傷與功能喪失。

目前，UC的治療主要依靠于一些藥物，例如免疫抑制劑、生物制劑和一些抗生素。盡管這些藥物可以緩解UC的癥狀，但這些治療藥物也存在一些明顯的缺點，例如，治療周期長、不良副作用，較強的藥物依賴性以及肝膽和眼部的并發癥的發生。因此，對于患者來說，修復腸道損傷，減輕患者痛苦是UC治療的主要目的。

腸道菌群是腸道中一個極其復雜的微生物系統，在維持腸道健康方面有著非常重要的作用。而大量的研究已經證實了腸道微生物群的失調與結腸炎的嚴重程度有著重要關系。一般來說，在UC患者的腸道中會發現微生物群的結構和組成的改變，而這種變化又進一步促進了UC的發生和發展。腸道微生物群的穩態在維持腸道健康和改善UC癥狀中發揮著關鍵作用。

食物來源的蛋白質或肽在改善UC方面的良好益處正在被逐漸證實。研究發現，食物來源的蛋白質或肽能夠通過減輕炎癥反應、改善氧化應激、調節腸道免疫穩態、保護腸道屏障和調節腸道微生物群等途徑改善實驗性UC模型。而來自蠶蛹（Bombyx mori）的肽在先前的研究中被發現具有抗腫瘤、抗氧化和抗炎等功能活性。在先前的研究中發現，蠶蛹肽（SPP）對結腸癌具有一定的抑制作用。而惡性的結腸炎可能會導致結腸癌的發生。因此推測SPP可能對結腸炎具有一定的改善作用。

在本文中，主要研究了SPP對實驗性UC小鼠的腸道屏障和腸道微生物群的影響。研究結果或許能夠為SPP應用于結腸炎的輔助治療提供一些證據。

Results and Discussion

SPP可減輕UC小鼠的臨床癥狀和體征

使用DSS誘導建立小鼠UC模型，動物實驗方案如圖1A所示?。在DSS組中，小鼠表現出明顯的結腸炎癥狀和體征，包括體質量減輕、血便和腹瀉。與Control組相比，DSS組小鼠體質量從第12天開始明顯下降（圖1D）。此外，在DSS組中，DAI評分顯著高于Control組，并且小鼠的結腸長度顯著縮短（圖1B，C）。這些結果表明，通過DSS誘導成功建立了小鼠急性結腸炎模型。此外，在SPP治療組中，三個劑量的SPP給藥均降低了小鼠的DAI評分（圖2B），并在一定程度上阻止了體質量減輕和結腸長度縮短（圖1C，E）。進一步，利用H&E染色來評價SPP對DSS導致的結腸損傷的影響。H&E染色結果顯示，DSS組的結腸組織損傷程度最大，隱窩完全丟失，并伴隨炎癥因子浸潤。而SPP組和MS組的結腸組織形態相較于DSS組有明顯改善（圖2A）。SPP能夠逆轉DSS對小鼠結腸組織的損傷。組織學損傷評分結果顯示，SPP-H組的改善作用最為明顯（圖2C）。總而言之，SPP以劑量依賴性方式減輕DSS誘導的小鼠急性UC。

圖1 SPP減輕了DSS誘導的小鼠急性UC

圖2 SPP對UC小鼠結腸組織學損傷的影響

SPP降低了UC小鼠血清和結腸的炎癥標志物含量

為了證明SPP對UC小鼠炎癥的影響，測定了小鼠血清和結腸組織中炎癥標志物（TGF-β1、COX-2、iNOS、MPO、NO）的含量（圖3）。結果表明，在DSS組中觀察到TGF-β1、COX-2、iNOS、MPO、NO的含量顯著增加。與DSS組相比，SPP和MS治療顯著降低了TGF-β1、COX-2、iNOS、MPO、NO的含量。有趣的是，SPP以劑量依賴性方式降低UC小鼠血清和結腸組織中的炎癥標志物含量，并且其作用效果優于MS組。

圖3 SPP對小鼠炎癥標志物含量的影響

SPP改善結腸炎小鼠腸道屏障的完整性

腸道屏障損傷是UC的重要病理特征之一。通過RT-qPCR和蛋白質印跡分析測定了UC小鼠結腸組織中緊密連接（TJ）蛋白的表達水平。結果發現，與Control組相比，DSS組中ZO-1、caludin-1、caludin-3、occludin、E-cadherin1的RNA表達量和ZO-1、caludin-1、occludin、E-cadherin1蛋白含量均顯著降低。而在補充SPP和MS后,這些蛋白的含量和RNA表達量均有所增加（圖4，5）。盡管SPP-L組與DSS組并無顯著性差異，但SPP-H組均顯著增加了這些蛋白的含量和RNA表達量，并且SPP-H組的增加效果與MS組相當。

圖4 SPP對小鼠結腸組織中腸道屏障功能相關RNA表達水平的影響

圖5 SPP對小鼠結腸組織中腸道屏障功能相關蛋白含量的影響

SPP增加UC小鼠腸道中SCFAs含量

SCFAs作為腸道菌群的代謝產物，可以通過抑制炎癥和保護腸上皮屏障來維持腸道功能。通過使用GC-MS法檢測了UC小鼠腸道內容物中SCFAs的含量。結果顯示，與Control組相比，DSS組中的總SCFA、過氧乙酸和戊酸顯著降低。但在SPP-H組中發現，SPP顯著增加了總SCFA、過氧乙酸、異戊酸和戊酸的含量（圖6）。這表明SPP能夠在一定程度上增加UC小鼠腸道中SCFAs含量。

圖6 SPP對UC小鼠腸道中SCFAs含量的影響

SPP對小鼠腸道菌群結構的影響

為了研究SPP對腸道微生物群的組成和多樣性的影響，對Control組、DSS組和SPP-H組小鼠的盲腸內容物進行了16S rRNA基因測序和分析。結果顯示，OTU聚類后，Control組、DSS組和SPP-H組中分別檢測出了1067、1004、1049個OUT，其中Control組、DSS組和SPP-H組中特有的OUT數量分別為398、371、347個（圖7A、B）。α-多樣性用于顯示每個組微生物群落的豐富性和多樣性。α-多樣性分析結果顯示，與Control組相比，SPP顯著降低了DSS組的ACE指數（圖7D）。而與DSS組相比，SPP顯著增加了SPP-H組的Shannon指數（圖7C）。另外，SPP還在一定程度上增加了Simpson指數和Chao1指數，但并無顯著性差異（圖S1）。這些結果表明DSS引起了UC小鼠盲腸微生物群多樣性的下降，SPP處理則增加了UC小鼠盲腸微生物群的多樣性。主成分分析（PCA）結果顯示，DSS和SPP處理對UC小鼠的微生物組成有一定的影響（圖7E）。圖7F和圖7G分別展示了門和屬水平上前10名微生物群的相對豐度。可以看出，門和屬水平上特定細菌的豐度也受到SPP的影響。例如，相較于DSS組，SPP干預后，門水平上Bacteroidota的豐度降低，Desulfobacterota和Verrucomicrobiota的豐度升高；屬水平上Muribaculaceae、Lactobacillus、Dubosiella和Prevotellaceae_UCG-001的豐度升高。并且Bacteroidota和Lactobacillus的相對豐度相較于DSS組有明顯變化（圖7H）。另外Firmicutes/Bacteroidota（F/B）比值的降低是腸道菌群失衡的一個重要特征，而該值在DSS組中降低（圖7I）。以上結果表明，DSS改變了UC小鼠腸道微生物的組成和多樣性，而SPP能在一定程度上改善這種變化。

圖7 SPP改變了UC小鼠腸道微生物群的組成

為了鑒定組間顯著差異的微生物物種，通過線性判別分析結合效應大小測量（LEfSe）顯著差異物種，結果如圖8所示。從門到屬共獲得47個類群，其中Control組21個類群，DSS組11個類群，SPP-H組15個類群。豐度差異最顯著的類群分別為Control組的Coriobacteriales、Coriobacteriia、Eggerthellaceae、Actinobacteriota和Enterorhabdus，DSS組的Prevotellaceae_UCG_001和Prevotellaceae，以及SPP-H組的Lachnospiraceae_NK4A136_group、Desulfovibrionaceae、Desulfovibrionales、Desulfovibrionia和Desulfobacterota。

圖8 SPP對UC小鼠腸道微生物群結構的影響

Conclusion

總之，本研究表明，SPP能夠減輕UC小鼠的結腸炎癥并修復腸道屏障功能損傷。SPP還通過增加腸道微生物群的α-多樣性、提高Bacteroidetes和Lactobacillus的豐度來恢復了UC小鼠的腸道菌群失調，并且增加了腸道中SCFAs的濃度。這些發現表明，SPP能減輕結腸炎的發展，可能是一種很有前景的UC預防和輔助治療的天然保健食品。

01

第一作者

周亞西，北京聯合大學食品科學與工程2021級碩士研究生。研究方向：食物營養與功能食品。在國內外期刊公開發表學術論文10篇，其中SCI收錄8篇。

02

通信作者

閆文杰，博士，北京聯合大學生物化學工程學院教授。北京聯合大學保健食品功能檢測中心主任，北京聯合大學保健食品和食藥同源及新食品原料教授團隊負責人，生物活性物質與功能食品北京市重點實驗室主任。主持和參加國家和省部級等縱向項目10 余項，主持橫向項目30 余項，發表文章150 余篇；授權7項專利，主編和參編著作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.

本文編譯內容由作者提供

編輯：梁安琪；責任編輯：孫勇

封面圖片：圖蟲創意