来自Crepis lignea根部的水溶性α-D-葡聚糖的结构特征及其对黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）中由DSS（二硝基磺酸）诱导的溃疡性结肠炎的缓解作用

《Bioorganic Chemistry》：Structural characterization of a water-soluble α-D-glucan from Crepis lignea roots and its alleviation of DSS-induced ulcerative colitis in Drosophila melanogaster

从传统中药植物Crepis lignea根中分离出新型α-D-葡聚糖CLP80–1，其通过抑制肠道炎症反应、改善屏障功能及调控JAK/STAT通路减轻溃疡性结肠炎症状，代谢组学与转录组学验证其多靶点抗炎机制。

　　

钱张|王文宇|吴晨翰|杜青婷|尹伟莉|陈家恒|马健|李冲|张少杰

广东药科大学药学院，中国广州510006

摘要

溃疡性结肠炎（UC）的特点是胃肠道反复发炎，目前可用的治疗药物有限。植物来源的多糖在预防UC方面具有潜力。从传统中药植物Crepis lignea的根中分离并鉴定出一种水溶性α-D-葡聚糖（CLP80–1），其分子量为8.17×10⁵ Da。结构分析显示，其重复单元主要由→6)-α-D-Glcp-(1→和→3,6)-α-D-Glcp-(1→残基组成，其中α-D-Glcp-(1→以C-3位取代。研究了CLP80–1对Drosophila melanogaster中硫酸葡聚糖（DSS）诱导的溃疡性结肠炎的保护作用。结果表明，1%的CLP80–1处理显著提高了存活率，减轻了肠道萎缩，降低了肠道通透性，增强了肠道屏障功能，抑制了肠道干细胞（ISCs）和肠上皮细胞（EBs）的过度增殖，并抑制了肠道上皮细胞的死亡。代谢组学和转录组学分析表明，CLP80–1主要影响氨基酸代谢、TCA循环、氧化磷酸化和JAK/STAT信号通路。此外，CLP80–1降低了活性氧（ROS）水平，抑制了促炎因子的表达，并下调了JAK-STAT信号通路，从而减轻了氧化应激和炎症反应。这些发现表明CLP80–1在缓解肠道炎症方面有效，可能成为治疗肠道炎症疾病的候选药物。

引言

溃疡性结肠炎（UC）是一种慢性非特异性肠道炎症，主要影响结直肠，临床表现为腹痛、腹泻、便血和体重下降[1]，[2]。其在发达国家的发病率不断上升，在发展中国家的发病率也迅速增加，对全球健康构成了重大挑战[3]。尽管UC的确切病因尚未完全阐明，但据信与免疫系统失调、微生物群失衡、氧化应激等因素有关[4]，[5]。目前的治疗方法（氨基水杨酸盐、糖皮质激素和免疫抑制剂等）长期使用常常会导致毒性和依赖性[6]。因此，迫切需要开发更安全、更有效的治疗方法来改善UC的管理。

多糖是一类由十个以上单糖通过糖苷键连接而成的高分子聚合物[7]，对维持生物体的基本功能至关重要。它们广泛存在于植物细胞壁、微生物细胞外基质和动物结缔组织中。植物多糖存在于植物的各个部分，包括根、茎、叶、花、果实和种子中。由于其优异的生物相容性、可降解性、广泛的可获得性和安全性，它们在食品、生物医学和健康产品中具有广泛应用价值[8]。此外，植物多糖具有多种生物活性，能够发挥抗肿瘤、抗氧化、抗病毒和免疫调节作用，从而可能有助于人类健康[7]，[9]。与合成药物相比，植物多糖不仅具有多种药理活性，而且在治疗慢性炎症疾病方面具有独特的优势，因为它们的毒性低且资源可持续[10]，[11]。研究表明，来自Sagittaria sagittifolia L.的多糖PSSP-1通过修复肠道屏障、促进微生物代谢和调节肠道微生物群-MAPK/NF-κB信号通路来缓解结肠炎症状[12]。同时，Astragalus多糖通过调节Th17/Treg免疫平衡和影响RORγt/FoxP3的表达水平来抑制UC大鼠结肠的炎症反应和病理损伤[13]。这些发现强调了探索基于多糖的新药的重要性。多糖的有效性和安全性表明它们在UC治疗中具有广泛的应用潜力。

Crepis lignea（Vant.）Babc.是一种属于菊科Crepis属的多年生草本植物，在民间被称为Maweican、Tiesaoba和Xicao[14]。它主要分布在中国西南部，特别是在四川和云南省份。作为一种传统中药植物，C. lignea的根常用于民间医学中清热、解毒和调节肠道功能[15]。然而，关于C. lignea中多糖的分离、结构表征和药理活性的研究，尤其是其对UC的潜在治疗效果，尚未有报道。因此，本研究旨在从C. lignea中分离活性多糖并评估其抗UC活性。

Drosophila melanogaster是一种经过充分验证的、高度保守的、成本效益高的模型生物，适用于研究人类肠道疾病[16]。这种生物特别适合研究UC的机制和治疗策略，因为它与哺乳动物在解剖结构和分子通路方面具有相似性[17]，[18]。此外，这种果蝇引起的伦理问题较少，提供了多种遗传工具，并且世代时间短，非常适合高通量筛选天然产物药物。许多天然产物在这种模型中显示出对肠道损伤的保护作用，包括熊果酸[19]、Crocus sativus L.（藏红花）[20]、三黄丸（SHP）[21]、咖啡酸[22]和Kolaviron（来自Garcinia kola种子的生物类黄酮成分）[23]。

在本研究中，从C. lignea中获得了水溶性多糖CLP80–1。使用高效凝胶渗透色谱（HPGPC）、气相色谱-质谱（GC–MS）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）和核磁共振（NMR）光谱（¹H、¹³C、¹H–¹H-COSY、HSQC、HMBC和NOESY）对其性质和结构特征进行了分析。此外，使用硫酸葡聚糖（DSS）在Drosophila melanogaster中诱导UC模型，并探讨了C. lignea多糖对肠道炎症的保护作用。

材料与试剂

C. lignea的根由位于云南省的Anguorui Shenyuan中药有限公司提供。这些根由广东药科大学传统中药学院的药品鉴定部门进行了鉴定。样品经过干燥、粉碎后通过40目筛子筛选。十二烷基硫酸钠（SDS）、KBr、三氟乙酸（TFA）、苯酚和磷酸二氢钾（KH₂PO₄）等试剂购自

从C. lignea中分离和纯化多糖

根据葡萄糖标准曲线计算，粗C. lignea多糖CL80的糖含量为81.3%。这表明80%酒精沉淀的部分主要由多糖组成。然后通过DEAE-纤维素阴离子交换色谱法分离CL80。如图1A所示，多糖主要集中在0 M和0.05 M NaCl洗脱液中；收集这两个组分，进行透析和冻干，得到CL80–1和CL80–2。

结论

本研究采用热水提取和乙醇沉淀法从C. lignea中获得了糖含量为81.7%的粗多糖CL80。通过DEAE-纤维素阴离子交换和Sephadex-G75凝胶色谱法进一步纯化了CL80，得到CLP80–1。HPGPC分析证实CLP80–1是一种均质多糖。PMP预柱衍生化-HPLC和氨基柱色谱分析表明CLP80–1是α-D-葡聚糖。

CRediT作者贡献声明

钱张：撰写初稿、验证、项目管理、资金筹集、概念构思。王文宇：数据管理、方法学、撰写初稿。吴晨翰：验证、软件应用、方法学、数据管理。杜青婷：方法学、实验设计、数据管理。尹伟莉：验证、方法学。陈家恒：数据可视化、验证。马健：软件应用、监督。李冲：撰写与编辑、监督、项目管理、正式分析。

利益冲突声明

作者声明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

作者感谢广东省医学科学技术研究基金（编号A2024086）和广西师范大学药用资源化学与分子工程国家重点实验室（资助编号CMEMR2023-B13）的资助。