《Food Research International》：Xylo-oligosaccharide supplementation exacerbates colitis susceptibility in mice via taurine depletion
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XOS长期摄入加剧小鼠DSS诱导性溃疡性结肠炎，短期则无负面影响，微生物多样性下降及胆汁酸代谢紊乱是关键机制，补充牛磺酸可逆转病理变化并促进肠道修复。
李一文|孔浩村|李彩明|李丹阳|顾正宝|李兆峰
江南大学食品科学与资源国家重点实验室，中国无锡214122
摘要
木寡糖（XOS）被广泛用作功能性食品成分和添加剂。然而，长期摄入XOS对肠道炎症的影响及其潜在机制尚未完全阐明。本研究调查了XOS补充对C57BL/6J小鼠对DSS诱导的溃疡性结肠炎（UC）易感性的影响，并探讨了其潜在机制，特别关注肠道微环境和胆汁酸（BAs）的代谢。实验结果表明，12周的XOS饮食干预显著加重了小鼠的UC症状。相比之下，在UC诱导期间短期补充XOS并未导致疾病严重程度的进一步增加。微生物群分析显示，长期摄入XOS降低了肠道微生物多样性，并改变了微生物组成，尤其是减少了Ileibacterium和Family_XIII_AD3011_group，同时增加了Bifidobacterium的数量。此外，XOS扰乱了胆汁酸代谢，导致牛磺酸（TAU）和牛胆酸水平显著下降。为了验证这些代谢变化的相关性，在12周的XOS饮食后补充了TAU。TAU补充显著缓解了UC症状，改善了组织病理学结果，并通过上调Olfm4和Clu等基因促进了上皮再生，同时恢复了具有已知上皮保护功能的总胆汁酸和特定胆汁酸水平。这些发现表明，尽管XOS具有有前景的益生元特性，但长期补充可能会破坏肠道稳态并加重UC。
引言
木寡糖（XOS）是一种水溶性膳食纤维，由2到10个D-木糖单元通过β-1,4-糖苷键线性连接而成（Zhou等人，2024年）。XOS的工业生产主要通过多糖的降解实现，方法包括自水解、酸或碱催化水解和酶促水解（Chen等人，2021年）。作为一种代表性的益生元，XOS选择性地刺激有益肠道细菌（如Bifidobacterium）的生长，同时抑制机会性病原体（如Salmonella）的增殖（Pang等人，2021年）。由于其良好的益生元效果和出色的加工稳定性，XOS已被欧盟和中国的国家卫生健康委员会批准作为食品成分和添加剂。它被广泛用于婴儿配方奶粉、发酵乳制品、谷物基饮料和功能性健康食品中（Bresson等人，2018年；Penksza等人，2020年）。此外，XOS似乎通过多种机制调节炎症，包括维持肠道微生物群稳态、增强肠道屏障、抑制促炎信号通路和促进抗炎代谢产物的生成（Li等人，2021年；Li等人，2021年；Wang等人，2021年）。然而，长期摄入XOS对肠道炎症的影响尚未完全阐明。
溃疡性结肠炎（UC）是一种慢性炎症性肠病（IBD），其特征是反复发作的炎症和溃疡，主要影响结肠和直肠的黏膜和黏膜下层（Ordás等人，2012年）。UC可能是由多种因素复杂相互作用引起的，包括环境影响、宿主饮食和生活方式、遗传倾向、免疫反应以及肠道微生物群的变化（Sun等人，2021年）。许多研究表明，膳食纤维对UC的管理有益。在一项涉及缓解期UC患者的交叉研究中，低脂高纤维饮食被证明可以减少炎症和肠道菌群失调的标志物，并提高整体生活质量（Fritsch等人，2021年）。菊粉已被证明可以改变结肠炎患者的特征性肠道微生物群，并通过抑制TLR4/MyD88/NF-κB信号通路来缓解实验性结肠炎（Niu等人，2024年）。果寡糖通过依赖肠道微生物群的机制调节色氨酸代谢来缓解UC（Yang等人，2024年）。然而，由于膳食纤维在化学组成、物理化学特性和生理效应方面的巨大差异，特定类型膳食纤维对UC的影响仍存在争议。Paudel等人报告称，含有瓜尔胶的饮食显著增强了肠道中Bifidobacterium的定植，但同时也导致结肠IL-18水平下降，从而增加了结肠炎症的易感性（Paudel等人，2024年）。此外，未发酵的β-果聚糖纤维据报道会在某些IBD患者中加剧炎症，可能是由于这些个体中发酵纤维的微生物群减少（Armstrong等人，2023年）。因此，不同类型膳食纤维对IBD的具体调节作用及其潜在机制需要通过严格的基础和临床研究进一步探讨。
本研究系统地调查了长期XOS补充对小鼠肠道微生态环境和UC易感性的影响。对长期摄入XOS的小鼠进行了牛磺酸（TAU）干预，并从肠道胆汁酸（BAs）代谢和肠道上皮干细胞再生的角度分析了TAU调节XOS诱导的有害效应的潜在机制。
实验部分
小鼠实验和饮食配方
C57BL/6J小鼠饲养在江南大学实验动物中心的SPF级动物实验室的屏障系统中。饲养室的温度保持在20–26°C，相对湿度为40–70%，噪音水平低于60 dB，光照强度为15–20 LX。光照周期为12小时光照和12小时黑暗。小鼠饮食由江苏协通医药生物工程有限公司（中国江苏）定制配制。长期摄入XOS加剧了DSS诱导的结肠炎
本研究旨在评估长期XOS饮食干预对急性UC进展的影响。6周大的小鼠被喂食标准饮食或含有6% XOS（w/w）的饮食，持续12周，之后收集粪便样本。然后通过饮用水中添加2.5%的DSS来诱导急性UC。在DSS诱导期间，XOS组继续接受XOS补充饮食（图1a）。值得注意的是，与模型组相比，XOS组表现出
讨论
XOS是一类公认具有益生元效果的可发酵膳食纤维（Gibson等人，2017年）。过去几十年的大量研究表明了它们的有益效果，这导致它们在功能性食品、动物饲料和临床应用中的广泛应用，特别是在预防和支持治疗腹泻和便秘等胃肠道疾病方面（Paschoa等人，2024年；Trifan等人，2019年；Yin等人，2019年）。尽管可发酵
CRediT作者贡献声明
李一文：撰写——原始草稿，研究，正式分析。孔浩村：撰写——审阅与编辑，验证，研究。李彩明：研究，数据管理。李丹阳：数据可视化，数据管理。顾正宝：监督，资源获取，资金筹集。李兆峰：资源获取，资金筹集，概念构思。
伦理声明
动物实验得到了江南大学动物伦理委员会的批准（批准编号：JN.No20230615c0721017[268]，JN.No20240430c0400605[202]和JN.No20240915c0960109[439]）。本研究不需要发表同意书。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
本工作得到了中国国家重点研发计划（项目编号：2022YFF1100600/2022YFF1100602）、国家自然科学基金（项目编号：32472281）以及江南大学食品科学与资源国家重点实验室研究计划（项目编号：SKLF-ZZA-202404）的支持。
