《Food Research International》：Maillard conjugation potentiates the barrier-restoring activity of collagen peptides and galactooligosaccharides by remodeling the gut metabolic profile
编辑推荐：
摘要麦拉德共轭物CP-GOS-Mc通过调节肠道菌群组成和代谢产物（如乙酸、色氨酸等）显著缓解DSS诱导结肠炎，并增强肠屏障修复能力。
刘展辉|范泽凯|陈冰|肖正远|杜一欣|韩凯宁|董世远
中国海洋大学三亚海洋研究所，三亚572024，中国
摘要
本研究探讨了由胶原蛋白肽和半乳寡糖制成的美拉德 conjugates（CP-GOS-Mc）对DSS诱导的结肠炎的缓解作用，以及它们对肠道微生物群组成和代谢谱的影响。研究结果表明，CP-GOS-Mc及其物理混合物（CP-GOS）在缓解结肠炎方面比单独使用GOS更有效。值得注意的是，美拉德 conjugation使CP-GOS保持了其抗炎作用，并进一步增强了其恢复肠道屏障功能的能力，这体现在ZO-1表达水平升高、黏液分泌增加以及LPS浓度降低。同时，与CP-GOS相比，CP-GOS-Mc在增加产生短链脂肪酸（SCFAs）的菌属（如Lachnospiraceae_NK4A136_group和Alistipes）的数量方面更为有效，并且特别富集了Clostridia、Oscillospirales和Ruminococcaceae。这种微生物群的变化与乙酸（10.65%）和总SCFAs（10.64%）水平的显著增加有关。非靶向代谢组学分析显示，与DSS组相比，CP-GOS-Mc显著提高了肠道中氨基酸衍生物代谢物的水平，包括色胺（5.52倍）、5-羟色胺（36.40%）和γ-氨基丁酸（71.92%）。相关性分析进一步表明，Alistipes和Clostridia的数量以及乙酸和色胺的水平与ZO-1表达水平和黏液分泌呈显著正相关，而与LPS浓度呈负相关。本研究表明，美拉德 conjugation增强了胶原蛋白肽和半乳寡糖在缓解结肠炎方面的有益效果，突显了其作为结肠炎管理食品策略的潜力。
引言
溃疡性结肠炎（UC）是一种慢性、非特异性的终身性炎症性肠病（IBD），主要影响结肠和直肠（Le Berre等人，2023年）。临床表现通常包括约90%患者的直肠出血或血便，以及其他常见症状，如腹痛和体重下降（Le Berre等人，2023年；McCoubrey等人，2024年）。目前，常规的治疗策略包括5-氨基水杨酸（5-ASA）、皮质类固醇、免疫调节剂和抗肿瘤坏死因子药物（Burger & Travis，2011年）。然而，这些方法的临床应用常常受到副作用、生物利用度低或成本高的限制（Liu等人，2023年）。因此，人们对基于食品的干预措施的需求日益增长，因为这些措施通常耐受性较好且适用范围更广（Kennedy等人，2024年）。
美拉德反应（MR）是一种非酶促褐变反应，主要发生在碳水化合物的活性羰基与蛋白质/肽中的赖氨酸和精氨酸残基的自由氨基之间。赖氨酸和精氨酸残基参与美拉德反应以及形成的糖基化结构可以降低蛋白质被胃和肠道蛋白酶降解的敏感性（Zhang等人，2020年）。基于这一特性，通过美拉德反应生成的共轭物可以作为将蛋白质与益生元碳水化合物一起输送到结肠的新功能成分（Urango等人，2024年）。补充高比例的可发酵碳水化合物与色氨酸可以抑制大肠杆菌将色氨酸转化为吲哚的过程，从而促进其他微生物利用色氨酸产生抗炎代谢物，如吲哚乳酸和吲哚丙酸（Sinha等人，2024年）。这表明，适当的比例的可发酵碳水化合物与氨基酸可以通过调节微生物氨基酸代谢来增强膳食纤维的健康益处，这可以通过补充具有这种组成的美拉德 conjugates来实现。此外，我们之前的研究表明，与单独使用半乳寡糖（GOS）相比，由鱼肽和GOS制成的美拉德 conjugates显著增加了大鼠近端和远端结肠中的短链脂肪酸（SCFAs）水平，表明它们的发酵持久性更强（Jin等人，2018年）。UC通常起源于直肠，然后扩展到近端结肠，伴随肠道微生物失调、肠道屏障破坏和免疫失调（Le Berre等人，2023年）。糖酵解发酵通常发生在近端结肠，这反映了远端结肠中可发酵纤维的可用性较低和益生元效果较弱（Canfora等人，2019年）。相比之下，美拉德 conjugates具有延长的发酵性，可延伸到远端结肠，导致远端结肠中的SCFAs水平显著升高（Jin等人，2018年）。这一特性使它们能够更好地针对UC的主要病变部位。尽管有这些前景，但直接探索它们在缓解UC方面的潜力的研究仍然有限。
为了进一步研究我们之前开发的鱼肽和GOS的美拉德 conjugates，本研究用鱼源胶原蛋白肽（CP）替代了鱼肽，以探究它们在缓解DSS诱导的结肠炎方面的潜力。CP富含脯氨酸残基，使其对大多数肽酶具有抗性，更有可能以生物活性肽片段的形式到达后肠（Misiura & Miltyk，2019年）。特定的CP，如Pro-Hyp，已被发现可以降低DSS诱导的结肠促炎细胞因子的水平（Zhu等人，2018年）。Pro-Hyp可以被肽转运蛋白1（PEPT1）吸收（Aito-Inoue等人，2007年），而PEPT1可以在远端结肠表达（Wuensch等人，2013年），表明CP有可能直接作用于UC的病变部位。鱼加工副产品，如鱼骨、鱼鳞和鱼皮，富含有机胶原基质，使其成为替代哺乳动物来源胶原蛋白的重要新兴来源（Jafari等人，2020年）。据报道，来自鱼鳞和鱼皮的CP可以通过恢复肠道微生物失调、抑制NF-κB/MAPK信号通路和改善早期结肠细胞周期停滞来缓解结肠炎（Fu等人，2025年；Xin等人，2025年）。总体而言，通过美拉德反应将鱼源CP与GOS结合可能是一种更有前景的策略，既能缓解结肠炎，又能拓宽其应用范围。
我们最近的研究表明，由罗非鱼鳞CP和GOS制成的美拉德 conjugates（CP-GOS-Mc）比单独使用CP具有更强的消化抗性，并且在体外消化后仍保持强大的抗氧化活性和促进测试益生菌生长的能力（Liu等人，2025年）。基于我们之前的发现，本研究探讨了CP-GOS-Mc对DSS诱导的结肠炎小鼠的缓解作用。为了进一步阐明其机制，我们结合了16S rRNA基因测序、SCFAs定量和非靶向代谢组学分析，以研究CP-GOS-Mc是否通过纠正肠道微生物失调和相关代谢紊乱来缓解结肠炎。本研究旨在阐明CP-GOS-Mc的抗结肠炎作用的机制基础，从而为其作为溃疡性结肠炎管理膳食干预措施的潜在应用提供科学依据。
材料
半乳寡糖（GOS，纯度≥80%）由新 Francisco（云浮市）生物技术有限公司（中国广州）慷慨提供。蛋白质含量为91%的胶原蛋白肽（CP）由海南华彦胶原蛋白技术有限公司（中国海口）提供。硫酸葡聚糖钠（DSS，分子量：36,000-50,000）购自MeilunBio?（中国大连）。TNF-α、IL-1β、IL-6和脂多糖（LPS）ELISA试剂盒购自上海酶公司
CP-GOS-Mc的特性
如图1A所示，加入GOS后，CP的特征峰从3277 cm?1红移至3294 cm?1，表明CP与GOS引入的羟基之间形成了氢键（Li等人，2023年）。在CP-GOS-Mc的O-H伸缩（4000–3100 cm?1）和酰胺I（1700–1600 cm?1）区域观察到的红移分别反映了羟基的转移和含羰基化合物的形成（例如，Amadori重排产物）
讨论
尽管研究表明美拉德 conjugation可以增强传统碳水化合物益生元促进肠道中有益细菌增殖和产生有益代谢物的能力（Jin等人，2018年；Peled等人，2024年），但目前尚不清楚这种有益效果是否发生在患有结肠炎的宿主体内，并是否有助于缓解结肠炎。本研究证明，CP-GOS和CP-GOS-Mc的效果明显优于单独使用GOS
结论
总之，CP和GOS的混合物比单独使用GOS更有效地缓解结肠炎。值得注意的是，通过美拉德反应制备的CP和GOS的共轭物保持了CP-GOS在缓解结肠炎症状、炎症和肠道微生物失调方面的有益效果，同时通过重塑肠道代谢谱进一步增强了修复肠道屏障的能力，特别是通过促进有益微生物代谢物的积累
动物伦理声明
所有涉及动物的实验程序均获得了中国海洋大学食品科学与工程学院动物伦理审查委员会的批准（批准编号SPXY2025061007），并严格遵循国际公认的动物研究指南进行。
作者贡献声明
刘展辉：撰写——原始草案、方法学、数据分析。范泽凯：资源获取、方法学、实验设计。陈冰：实验设计。肖正远：实验设计。杜一欣：实验设计。韩凯宁：撰写——审稿与编辑、方法学、实验设计。董世远：撰写——审稿与编辑、项目管理、资金筹集。未引用的参考文献
ALjahdali和Carbonero，2019
ALJahdali等人，2017
Barker，1981
Chen等人，2025
Gu等人，2022
Gu、Zhang、Han和Chen，2022
Li等人，2024
Li等人，2024
Wang等人，2023
Wang等人，2023
Zhang等人，2024
Zhang等人，2024
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
本工作得到了海南省科技专项基金（ZDYF2023XDNY062）的支持。
