《Journal of Functional Foods》：Low-molecular-weight fucoidan alleviates DSS-induced colitis in mice through modulation of the NF-κB and MAPK pathways-related mRNA and protein expression
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当前结肠炎药物治疗常伴随不良反应与耐药性问题。本研究旨在探究酸降解法制备的源自Kjellmaniella crassifolia（厚叶裙带菜）的低分子量岩藻聚糖硫酸酯（LMWF）对葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的小鼠结肠炎的缓解效应及机制。所制备的LMWF具备低分
当前结肠炎药物治疗常伴随不良反应与耐药性问题。本研究旨在探究酸降解法制备的源自Kjellmaniella crassifolia（厚叶裙带菜）的低分子量岩藻聚糖硫酸酯（LMWF）对葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的小鼠结肠炎的缓解效应及机制。所制备的LMWF具备低分子量和高硫酸根含量的关键结构特征，与其抗结肠炎活性密切相关。研究结果显示，LMWF可显著减轻DSS诱导的体重下降、疾病活动指数（DAI）升高及结肠缩短，同时富集肠道菌群。机制层面，LMWF可在mRNA与蛋白水平调控炎症介质表达：降低促炎细胞因子（IL-6、IL-1β、TNF-α、NLRP3）与氧化应激标志物丙二醛（MDA），提升抗炎因子IL-10及抗氧化标志物过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）。F1与F2组分均表现出显著保护作用，其中F2高剂量组（100 mg·kg?1·day?1）因在特定指标中呈现略优趋势而发挥相对更佳的治疗效果。
研究背景
结肠炎作为一种由多因素引发的结肠黏膜炎症性疾病，在工业化进程加速的中国呈现发病率上升趋势。现有标准疗法以氨基水杨酸类、皮质类固醇等药物为主，但长期使用易引发不良反应与耐药性。天然活性成分因疗效确切且毒性较低，成为结肠炎干预策略的研究热点。岩藻聚糖硫酸酯（Fucoidan）是一种富含岩藻糖残基的硫酸化多糖，广泛存在于褐藻与棘皮动物中，具备抗炎、抗肿瘤及抗氧化等生物活性。然而天然岩藻聚糖硫酸酯因分子量大、结构复杂导致消化道吸收率低，经降解获得低分子量岩藻聚糖硫酸酯（LMWF）可改善这一缺陷。Kjellmaniella crassifolia（厚叶裙带菜）相较于普通褐藻具备更高的岩藻聚糖含量与更低的杂单糖水平，是制备高纯度富岩藻糖低分子量岩藻聚糖硫酸酯的理想原料。本研究假设LMWF的抗结肠炎功效具有分子量依赖性，与其结构特征密切相关，并通过抑制炎症信号通路与维持肠道菌群稳态发挥治疗作用，以期为结肠炎相关疾病的治疗策略开发提供理论依据。
主要技术方法
研究采用酸降解法处理厚叶裙带菜源岩藻聚糖硫酸酯，经Bio-Gel P10凝胶柱层析分离纯化获得不同组分。通过苯酚硫酸法、比浊法、高效液相色谱（HPLC）及液相色谱-质谱联用（LC-MS）等技术完成组分的总糖含量、硫酸根含量、单糖组成与分子量表征。动物实验选用雄性C57BL/6小鼠构建DSS诱导的结肠炎模型，设置空白对照组、模型对照组、阳性药柳氮磺吡啶（SASP）组及不同剂量LMWF干预组。采用苏木精-伊红（HE）染色观察结肠组织病理变化，酶联免疫吸附测定（ELISA）检测血清炎症因子与氧化应激指标，实时荧光定量PCR（RT-qPCR）与蛋白质印迹法（Western Blot）分析NF-κB与MAPK通路相关基因与蛋白表达，16S rRNA基因高通量测序评估肠道菌群结构变化，气相色谱-质谱联用（GC-MS）检测短链脂肪酸（SCFA）含量。
研究结果
3.1 低分子量岩藻聚糖硫酸酯的分离纯化
经Bio-Gel P10凝胶柱层析分离，从酸降解产物中获得4个活性组分F1、F2-1、F2-2、F2-3。其中F2-1、F2-2、F2-3分子量相近且均以岩藻糖为主要成分，合并命名为F2用于后续实验，F1作为较高分子量组分同步开展研究。
3.2 化学成分分析
盐酸降解显著降低岩藻聚糖分子量：F1分子量为2.16×105Da，F2各亚组分分子量均低于1000 Da。所有分离组分总糖含量较原组分升高，硫酸根含量降低，且随分子量降低呈升高趋势。F2各亚组分岩藻糖占比均超过90%，证实其为高纯度富岩藻糖低分子量组分。
3.3 体重与疾病活动指数变化
DSS诱导后模型组小鼠体重增长率显著低于空白组，疾病活动指数（DAI）显著升高。LMWF干预组（尤其是高剂量组）可显著缓解体重下降并降低DAI评分，表明其可剂量依赖性地减轻肠道炎症，疗效与阳性药SASP相当。
3.4 结肠长度变化
模型组小鼠结肠长度显著短于空白组，提示结肠纤维化与损伤。LMWF干预组结肠长度显著增加，且高剂量组粪便形态与盲肠颜色接近正常，证实其可缓解结肠病理改变。
3.5 炎症细胞因子调控
模型组血清促炎因子（IL-6、IL-1β、TNF-α、NLRP3）水平显著升高，抗炎因子IL-10水平降低。LMWF干预组可剂量依赖性地逆转上述异常，高剂量组对炎症因子的调控效果最优。
3.6 氧化应激水平调控
模型组血清抗氧化酶（CAT、SOD、GSH-Px）活性显著降低，氧化损伤标志物MDA含量升高。LMWF干预组可显著提升抗氧化酶活性并降低MDA含量，F2高剂量组在提升CAT与SOD活性方面表现最优。
3.7 肠道黏蛋白MUC-2含量变化
模型组肠道黏蛋白MUC-2含量显著降低，提示黏液屏障受损。LMWF干预组MUC-2含量显著回升，证实其可通过修复黏液屏障缓解结肠炎。
3.8 结肠组织病理损伤改善
HE染色显示模型组结肠上皮层缺失、黏膜损伤、炎性细胞浸润、隐窝与杯状细胞耗竭。LMWF干预组可不同程度减轻上述病理改变，高剂量组上皮、黏膜、隐窝及杯状细胞结构基本恢复正常。
3.9 结肠组织mRNA表达调控
模型组结肠组织IL-10 mRNA表达显著降低，促炎因子相关基因表达升高。LMWF干预组可调控上述基因表达，高剂量组效果更优，提示其通过抑制NF-κB、MAPK及下游靶点MAPKAPK2（MK2）的mRNA表达，下调促炎因子基因转录。
3.10 结肠组织蛋白表达调控
模型组NF-κB、p38MAPK及MK2蛋白表达显著升高。LMWF干预可降低上述蛋白表达，但基因与蛋白表达变化趋势不完全一致：F2高剂量组p38MAPK与MK2 mRNA表达最低，而F1高剂量组对应蛋白表达最低。这可能与不同分子量岩藻聚糖的作用位点差异有关——高分子量F1主要通过膜受体介导转录后调控，低分子量F2则凭借更高细胞通透性进入细胞核调控基因转录。
3.11 肠道屏障完整性保护
模型组紧密连接蛋白ZO-1与Claudin-4（CLDN4）表达显著降低，提示肠道屏障完整性受损。LMWF干预可剂量依赖性地提升二者表达，证实其可保护肠道上皮紧密连接完整性。
3.12 肠道菌群失衡恢复
模型组肠道菌群OTU丰度显著降低，变形菌门（Proteobacteria）占比从4.71%激增至92.35%，厚壁菌门（Firmicutes）与拟杆菌门（Bacteroidetes）占比下降，F/B比值升高。LMWF干预可增加OTU丰度，提升有益菌（如S24–7科、毛螺菌科Lachnospiraceae）占比，降低致病菌（如肠杆菌科Enterobacteriaceae）占比，F2高剂量组菌群结构最接近空白组。
3.13 短链脂肪酸含量变化
模型组结肠乙酸、丙酸、丁酸及总短链脂肪酸（SCFA）含量显著降低。LMWF干预可不同程度提升SCFA含量，F2高剂量组丁酸含量甚至高于空白组，这与该组产丁酸菌（厚壁菌门）丰度增加直接相关。
讨论与结论总结
研究证实F1与F2组分均对结肠炎具有显著保护作用，且F2高剂量组在DAI评分、通路相关mRNA表达、MUC-2含量、短链脂肪酸水平及部分炎症与抗氧化指标上优于F1高剂量组。这种优势源于F2极低的分子量（<1000 Da）与较高的硫酸根含量：低分子量赋予其更低的溶液黏度与更高的肠道可及性，便于扩散至肠黏膜表面；高硫酸根含量与高岩藻糖纯度则充分暴露活性位点，利于结合TLR4等模式识别受体调控下游抗炎信号。研究局限性在于未能精确区分分子量、硫酸根含量与岩藻糖纯度的独立贡献，且缺乏人体数据支持。综上，低分子量岩藻聚糖硫酸酯可通过调控NF-κB与MAPK通路相关基因及蛋白表达，提升短链脂肪酸水平以增强肠道通透性与屏障完整性，有效缓解小鼠结肠炎病理特征。该研究为开发低分子量岩藻聚糖硫酸酯作为结肠炎天然治疗药物提供了结构基础与机制依据。
