《Biochemistry and Biophysics Reports》：Betanin ameliorates dextran sulfate sodium-induced colitis in mice by modulating tight junction protein expression
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本研究聚焦炎症性肠病（IBD）这一全球性健康问题，旨在探索天然色素甜菜红素（betanin）的治疗潜力。研究人员通过构建DSS诱导的小鼠结肠炎模型，系统评估了甜菜红素对疾病症状、肠道炎症及屏障功能的改善作用。结果表明，甜菜红素能够显著减轻体重下降、直肠出血和结肠组织损伤，其机制涉及抑制巨噬细胞和肠胶质细胞的活化，并上调紧密连接蛋白occludin和claudin-1的表达。该发现为开发基于天然产物的IBD治疗新策略提供了重要的临床前证据。
炎症性肠病（Inflammatory bowel disease, IBD）是一种累及胃肠道的慢性、进行性且难以预测的炎症性疾病，主要包括克罗恩病和溃疡性结肠炎。其发病率在全球范围内呈上升趋势，尤其在亚洲地区增长迅速，已成为一个重要的公共卫生问题。患者常常要忍受腹痛、直肠出血、腹泻和体重下降等一系列痛苦症状。目前，其确切发病机制尚未完全阐明，但肠道黏膜的持续性炎症和紧密连接（tight junction）结构破坏导致的肠屏障功能障碍被认为是其核心病理特征。因此，寻找能够同时抑制炎症并修复肠屏障的治疗策略，对于改善IBD患者的生活质量至关重要。在这样的背景下，来自日本金泽大学（Kanazawa University）的研究团队将目光投向了一种天然来源的化合物——甜菜红素（betanin），它是红甜菜根中的一种红色水溶性色素，已知具有强大的抗炎和抗氧化特性。那么，这种我们餐桌上可能见到的色素，能否成为对抗IBD的新武器呢？为了回答这个问题，研究人员在《Biochemistry and Biophysics Reports》期刊上发表了一项研究，系统探讨了甜菜红素在IBD小鼠模型中的保护作用及其潜在机制。
为了开展这项研究，作者主要运用了以下几种关键技术方法：
首先，他们建立了成熟的葡聚糖硫酸钠（Dextran sulfate sodium, DSS）诱导的小鼠结肠炎模型，通过给予小鼠含3% DSS的饮水来模拟人类IBD的病理特征。其次，在体评估方面，他们每日监测并记录了小鼠的体重变化和直肠出血评分，以量化疾病活动度。在实验终点，他们通过测量结肠长度并进行组织病理学评分（采用苏木精-伊红（H&E）染色）来评估结肠的结构损伤程度。最后，在机制探索层面，他们广泛应用了免疫组织化学技术，使用针对巨噬细胞标记物IBA1、肠胶质细胞标记物GFAP以及紧密连接蛋白claudin-1和occludin的特异性抗体，对结肠组织切片进行染色，并利用图像分析软件（ImageJ/Fiji）对阳性信号的表达水平进行半定量分析，从而在蛋白水平上揭示甜菜红素的作用靶点。
研究结果
1. 甜菜红素改善DSS诱导的结肠炎症状与病理损伤
研究团队首先评估了甜菜红素对DSS诱导的结肠炎小鼠整体表型的影响。如图1所示，DSS处理从第7天开始导致小鼠体重显著下降，并引发直肠出血。然而，无论是腹腔注射还是口服甜菜红素，都能显著改善DSS引起的体重下降和直肠出血。进一步的病理学分析发现，DSS处理导致结肠明显缩短和远端结肠严重的组织学损伤，包括黏膜溃疡、隐窝及杯状细胞丢失以及炎性细胞浸润。如图2所示，与DSS组相比，甜菜红素联合治疗组小鼠的结肠长度得到显著保留，组织病理学评分也大幅降低。这些结果表明，甜菜红素能有效缓解DSS诱导的结肠炎临床症状和结肠组织损伤。
2. 甜菜红素抑制结肠炎症
鉴于炎症是IBD的核心，研究人员探究了甜菜红素对结肠局部炎症的影响。他们发现，DSS处理显著提升了远端结肠中巨噬细胞标记物IBA1和肠胶质细胞标记物GFAP的表达水平，这表明巨噬细胞浸润和肠胶质细胞被激活。而如图3所示，甜菜红素的联合治疗显著降低了IBA1和GFAP的表达水平。这一发现说明，甜菜红素能够抑制DSS诱导的结肠黏膜炎症反应，包括减少炎性细胞（如巨噬细胞）的浸润并调节肠胶质细胞的活化状态。
3. 甜菜红素上调紧密连接蛋白表达
肠屏障功能的破坏是IBD发病的关键环节，而紧密连接蛋白（如claudin和occludin）的表达下调与此密切相关。本研究显示，DSS处理降低了远端结肠中claudin-1和occludin的表达（其中occludin的下调具有统计学显著性）。然而，如图4所示，甜菜红素联合治疗能够维持这两种紧密连接蛋白的表达水平，使其接近对照组和单独甜菜红素组的水平。这一结果强烈提示，甜菜红素可能通过维持紧密连接蛋白的表达来支持上皮屏障功能，从而修复被DSS破坏的肠道屏障。
研究结论与意义
本研究的发现表明，甜菜红素治疗能够有效缓解DSS诱导的小鼠结肠炎症状，并抑制结肠炎症。更重要的是，它还能上调结肠组织中关键紧密连接蛋白（claudin-1和occludin）的表达。这些结果共同提示，甜菜红素具有通过恢复上皮屏障完整性来改善IBD相关病理的潜力。
在讨论中，作者将甜菜红素的作用置于更广泛的背景下进行分析。他们指出，控制炎症是IBD治疗的核心目标，而多种植物化学物质（phytochemicals）因其抗炎特性显示出治疗潜力。甜菜红素可能通过将免疫反应向抗炎表型转变来减轻炎症，且不损害上皮修复机制。对于肠屏障功能的修复，研究指出多种促炎细胞因子和氧化应激会破坏紧密连接，而像甜菜红素这样的植物化学物质能够改善其表达。此外，甜菜红素对肠胶质细胞活化标记物GFAP表达的抑制作用，提示其抗炎作用可能也涉及对肠胶质细胞活性的调节。
作者也客观讨论了本研究的局限性，例如采用的急性（12天）结肠炎模型无法完全模拟人类IBD慢性、反复发作的特性。同时，他们探讨了甜菜红素可能的代谢和作用机制：由于其口服吸收率低，它在肠道中可能被微生物群降解为短链脂肪酸（如丁酸和丙酸），这些代谢产物本身具有抗炎和增强屏障功能的作用，这或许是甜菜红素口服起效的间接途径。
综上所述，这项研究证实了天然色素甜菜红素在实验性结肠炎模型中具有显著的改善作用，其机制涵盖免疫调节、紧密连接保护以及对肠胶质细胞的可能调控。这为开发甜菜红素作为一种潜在的IBD辅助治疗或营养干预策略提供了重要的临床前依据，并为深入探索其具体作用通路和转化应用价值指明了方向。
