本文系Food Science and Human Wellness原創(chuàng)編譯，歡迎分享，轉(zhuǎn)載請授權。

Introduction

IBD已經(jīng)成為對人類健康最危險的慢性疾病之一，伴隨著反復的炎癥并且無法治愈，以克羅恩病和潰瘍性結(jié)腸炎2 種主要的形式存在。通常表現(xiàn)為結(jié)腸炎癥、潰瘍、體重減輕、便血等癥狀。盡管UC的病因和發(fā)病機制尚不清楚，但是研究表明這似乎與環(huán)境、飲食和遺傳易感性等有關。

在緩解UC的策略中，通過作用于炎癥通路對抗炎癥反應是已經(jīng)被關注到的一種思路。在炎癥發(fā)生時，NF-κB,MAPK,JAK/STAT等炎癥通路信號通路被激活，進而導致大量的促炎細胞因子如TNF-α、IL-1β、IL-6等積累，造成發(fā)炎的靶組織損傷，在UC的病理中發(fā)揮重要作用。因此，阻斷炎癥通路的表達進而緩解腸道炎癥是一種有效的策略。另一方面，通過調(diào)節(jié)腸道菌群緩解UC逐漸成為研究的熱點。腸道微生物群是一個復雜的生態(tài)系統(tǒng)，在維持免疫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮著重要作用。

一些天然活性成分如多酚、多糖和多肽等，已被證明對免疫反應、腸道屏障功能和腸道微生物群之間的相互作用都有積極影響，并且對進一步改善結(jié)腸炎癥狀有顯著的效果。其中，蛋清中含有多種優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)，具有抗炎抗氧化、抗菌等多種生物活性。咸蛋清是由鴨蛋經(jīng)高鹽腌制后獲得，含有與新鮮鴨蛋相當?shù)呢S富蛋白質(zhì)，也具有很多活性物質(zhì)。然而咸蛋清在工業(yè)生產(chǎn)中一直未能得到良好的利用，因此，探究咸蛋清的活性功能，對賦予其一定的利用價值具有重要意義。

江西農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院碩士周娜、江西農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院涂勇剛教授等在本文中以咸蛋清中的活性肽為研究對象，探究了其對腸道炎癥的緩解作用。

圖1 圖文摘要

緩解DSS誘導的結(jié)腸炎小鼠癥狀

文章通過DSS喂養(yǎng)模擬小鼠腸道炎癥，DSS誘導后小鼠的體重比誘導前下降了9.34%，在最后一天比對照組下降了14.4%。口服VF-4和DR-8（50和150 mg/kg）改善了DSS誘導的小鼠體重減輕。實驗組小鼠的體重變化小于DSS組，但各組對體重減輕的影響并不顯著。同時，用DSS誘導的小鼠出現(xiàn)腹瀉和便血，導致DAI評分很高。然而，用VF-4和DR-8治療的小鼠顯示出這些癥狀的改善，疾病嚴重程度降低，結(jié)腸炎的臨床癥狀減少。DSS誘導后，DSS組小鼠出現(xiàn)充血、水腫和潰瘍，其結(jié)腸長度顯著縮短，口服VF-4和DR-8后，結(jié)腸縮短明顯改善。結(jié)腸長度恢復到1 cm以上，結(jié)腸指數(shù)恢復。我們還觀察到DSS導致小鼠脾臟肥大，DSS組小鼠的脾臟與對照組相比顯著增大?？诜煞N濃度的VF-4和高濃度的DR-8顯著降低了小鼠的脾臟重量，并與對照組相似。

圖2 VF-4和DR-8對DSS誘導的小鼠結(jié)腸炎癥狀的影響

咸蛋清肽（VF-4和DR-8）改善DSS誘導的小鼠結(jié)腸組織損傷

DSS誘導可導致腸組織結(jié)構嚴重異常，包括杯狀細胞丟失、隱窩幾乎完全消失、黏膜上皮細胞部分脫落、固有層暴露、黏膜下水腫、大量炎性細胞浸潤和纖維組織增生。然而，攝入VF-4和DR-8后，這些情況得到了顯著改善，杯狀細胞（紅色箭頭）和隱窩（黑色箭頭）的數(shù)量明顯高于DSS組，炎性細胞浸潤較少（黃色箭頭），黏膜損傷輕微（藍色箭頭）。盡管沒有明顯的劑量依賴性，但VF-4和DR-8治療的濃度都減輕了DSS誘導的結(jié)腸炎，降低了組織學評分，并證實了VF-4和DR-8對結(jié)腸炎的有益預防作用。

圖3 VF-4和DR-8對結(jié)腸炎小鼠結(jié)腸組織學變化的影響

VF-4和DR-8抑制DSS誘導的結(jié)腸炎小鼠細胞因子表達

如圖所示，DSS組小鼠結(jié)腸中IL-6和TNF-α的分泌明顯高于對照組。然而，VF-4和DR-8治療組的TNF-α分泌顯著降低。高濃度組的抑制效果明顯優(yōu)于低濃度組，盡管兩種肽之間沒有顯著差異。同時，VF-4和高濃度DR-8均顯著抑制IL-6的分泌。此外，通過qPCR檢測促炎細胞因子TNF-α、IL-6、IL-1β和INF-γ的基因表達。如圖4B所示，DSS組結(jié)腸中促炎細胞因子（IL-6、IL-1β、TNF-α、IFN-γ）的mRNA表達顯著上調(diào)，口服50或150 mg/kg VF-4和DR-8顯著降低了這些促炎細胞素的表達。

圖4 VF-4和DR-8對結(jié)腸細胞因子的影響

VF-4和DR-8抑制PI3K-Akt/NF-κB/MAPK信號傳導的激活

如圖5所示，DSS組小鼠結(jié)腸中PI3K-Akt通路被激活，磷酸化Akt的表達顯著增加，而Akt和PI3K的表達顯著降低。攝入50和150 mg/kg的VF-4和DR-8顯著抑制了磷酸化Akt的表達，導致p-Akt/Akt比值降低。此外，它還抑制了PI3K的降解。同樣，DSS在小鼠結(jié)腸中激活NF-κB信號后，2 種劑量的VF-4和DR-8均顯著抑制了NF-κB磷酸化抑制劑（IκB）和P65的表達，并降低了κB激酶抑制劑（IKK）、IκB和P65蛋白的降解。與對照組相比，DSS激活MAPK通路顯著增加了p-細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（ERK）/ERK、p-c-Jun N-末端激酶（JNK）/JNK和p-p38/p38的值（P < 0.05）。兩種濃度的VF-4都能顯著抑制JNK和P38的磷酸化表達，但僅在高濃度（150 mg/kg）下抑制ERK的磷酸化。50和150 mg/kg的DR-8均能顯著抑制ERK、JNK和P38的磷酸化，與對照組相比，抑制作用沒有顯著差異。

圖5 VF-4和DR-8對結(jié)腸炎癥中信號通路的影響

腸道微生物群組成的變化

通過測序和鑒定，從16 個樣本中獲得了118 742 個CCS序列。經(jīng)過過濾去除低質(zhì)量序列后，在97%的相似性水平上獲得了總共324 個分類操作單元（OTU）。腸道微生物群多樣性分析包括α多樣性和β多樣性，用于反映微生物的物種豐度、多樣性和相似性。如圖6A-D所示，DSS誘導后，小鼠的Chao1指數(shù)和Ace指數(shù)均有不同程度的降低，表明DSS降低了小鼠腸道菌群的豐度。然而，DSS處理增加了Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)，而樣品處理降低了該值，表明樣品處理減少了DSS引起的微生物多樣性變化。主坐標分析（PCoA）可視化了不同群體之間的微生物群落組成集群。DSS處理的小鼠和對照組之間的群落距離存在顯著差異，表明DSS改變了小鼠腸道菌群的結(jié)構。同時，實驗組樣本的分布也與DSS組相對分離，表明VF-4和DR-8也對DSS誘導的結(jié)腸炎小鼠中微生物的豐度和多樣性具有調(diào)節(jié)作用。

圖6 VF-4和DR-8對結(jié)腸炎小鼠腸道微生物群多樣性的影響

腸道微生物群的物種組成和豐富度

根據(jù)測序分類注釋的結(jié)果，分析了對照組、DSS組、VF-4組和DR-8組在門和屬水平上的腸道菌群變化。在門水平上，厚壁菌門、擬桿菌門和變形桿菌門是腸道中的優(yōu)勢菌群，占比最大（總數(shù)的96.03%），其次是Epsilonbacteraeota和脫Deferribacteres，如圖7A所示。Firmicutes（F）與Bacteroidetes（B）的比例通常是評估微生物變化的重要指標。在我們的研究結(jié)果中，DSS組的F/B比值（1.76）低于對照組（F/B 2.02）。VF-4組的F/B比為2.16，DR-8組為1.12。這表明這兩種肽對細菌群落的調(diào)節(jié)作用不同，這可能與它們的氨基酸序列有關。同時，DSS組中的Epsilonbacterota門和Deferribacteres門分別增加了7.82%和4.37%，表明DSS改變了微生物組成。基于DSS誘導，VF-4和DR-8的攝入改變了物種豐富度。在VF-4組中，F(xiàn)irmicutes的豐度增加，Deferribacteres的豐度減少。在DR-8組中，Bacteroidetes的豐度增加，Proteobacteria的豐度減少。在屬水平上，與對照組相比，DSS組主要上調(diào)了有害細菌的豐度，包括擬Bacteroides、Lachnospiraceae_NK4A136_ group和Mucispirillum。降低了有益細菌（如Lactobacillus）的豐度。然而，VF-4和DR-8治療組逆轉(zhuǎn)了DSS誘導的菌群變化，主要包括下調(diào)有害細菌，如Acinetobacter, Lachnospiraceae_NK4A136_group, Ruminiclostridium_6, Klebsiella，并上調(diào)有益細菌的相對豐度，如Lactobacillus和Blautia。此外，VF-4治療還降低了[Eubacterium]_fissicatena_group 和Bacteroides的相對豐度，DR-8治療降低Firmicutes，它們之間的相似性如圖7D所示。

圖7 微生物組成

LEfSe分析

通過線性判別分析（LDA）和效應大小（LEfSe）分析每組中的優(yōu)勢菌群，以確定腸道微生物對VF-4和DR-8的結(jié)構變化。如圖8所示，在DSS組中，Klebsiella, Ruminiclostridium_6和Lachnospiraceae_UCG_006是優(yōu)勢屬。VF-4組的優(yōu)勢菌為Clostridium, Blautia, Bacteroides_thetaiotaomicrom, Helicobacter_typhlomius。在DR-8組中，優(yōu)勢菌為Bacteroides sartorii, Parabacteroides_goldsteinii, Helicobacter, 和Eubacterium-fissicatena group。

圖8 微生物群的LEfSe分析

促炎細胞因子與主要微生物群的相關性

冗余分析（RDA）/典型對應分析（CCA）主要用于反映細菌群落或樣本與環(huán)境因素之間的關系，這是一種基于對應分析開發(fā)的排名方法。根據(jù)物種分布的變化，選擇最佳分析模型來確定TNF-α、IL-6、IL-1β和IFN-γ促炎細胞因子與微生物群組成之間的關系。如圖9A所示，這4 種促炎細胞因子與DSS組的腸道菌群呈正相關，與其他組的腸菌群呈負相關。4 種促炎細胞因子相互呈正相關，與腸道微生物組顯著相關，相關程度為IL-6>TNF-α>IL-1β>IFN-γ。然后使用Spearman算法進行相關性分析和統(tǒng)計檢驗，篩選相關性大于0.5且P值小于0.05的數(shù)據(jù)組?；赑ython繪制了相關熱圖，如圖9B所示。Acinetobacter, uncultured_bacterium_f_Lachnospiraceae, Lachnospiraceae_NK4A136_group, Ruminiclostridium_6, Klebsiella,[Eubacterium]_fissicatena_group, Mucispirillum均與TNF-α、IL-6、IL-1β和IFN-γ呈正相關，在某些屬中具有顯著性。Lactobacillus與TNF-α、IL-6、IL-1β和IFN-γ呈負相關，而Blautia與IL-1β和TNF-α呈負相關。

圖9 促炎細胞因子基因表達與屬水平微生物群的相關性分析

結(jié)論

綜上所述，本研究表明VF-4和DR-8是具有預防UC抗炎潛力的肽。一方面，VF-4和DR-8通過抑制NF-κB/MAPK/PI3K-Akt信號通路的激活和下調(diào)促炎細胞因子的基因表達來減輕炎癥。另一方面，他們調(diào)節(jié)腸道菌群，降低有害細菌的豐度，增加益生菌的相對豐度，以維持腸道健康。因此，從咸蛋清中提取的肽VF-4和DR-8可被視為治療腸道炎癥的新策略，進一步的研究應側(cè)重于探索該肽的體內(nèi)生物利用度及其機制。

作者簡介

第一作者

周娜，女，農(nóng)學碩士，主要研究方向為生物活性物質(zhì)對腸道炎癥的作用機制，以第一作者身份發(fā)表SCI論文4 篇。

通信作者

涂勇剛，男，江西農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院院長，教授，加拿大圭爾夫大學博士后，博士研究生導師，江西省“井岡學者”特聘教授，先后主持國家自然科學基金項目5 項，江西省杰出青年基金項目、江西省自然科學基金重點項目、江西省重點研發(fā)計劃重點項目等省部級項目11 項，曾在Trends in Food Science & Technology、Critical Reviews in Food Science and Nutrition、Food Hydrocolloids、Food Chemistry、Journal of Agricultural and Food Chemistry等國內(nèi)外食品科學領域雜志上發(fā)表SCI/EI論文90余篇，其中一區(qū)TOP論文50余篇。

Salted egg white derived-peptides VF-4 and DR-8 improve DSS-induced colitis in mice by inhibiting NF-κB/MAPK/PI3K-AKT signaling pathways and modulating gut microbiota composition

Na Zhoua,b,c, Na Wua,b,c, Yao Yaoa,b,c, Shuping Chena,b,c, Mingsheng Xua,b,c, Zhongping Yina,b,c, Yan Zhaoa,b,c, Yonggang Tua,b,c,*

a Jiangxi Key Laboratory of Natural Products and Functional Food, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China

b Agricultural Products Processing and Quality Control Engineering Laboratory of Jiangxi, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China

c Jiangxi Experimental Teaching Demonstration Center of Agricultural Products Storage and Processing Engineering, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China

*Corresponding author.

Abstract

Inflammation underlies many chronic diseases, and inflammatory bowel disease (IBD) is a condition characterized by long-term inflammation of the gut. Egg whites have been shown to contain many beneficial active substances. Therefore, we obtained 2 peptides from salted egg white: Val-Val-His-Phe (VF-4) and Asp-Thr-Gln-Ala-Met-Pro-Phe-Arg (DR-8). The sodium dextran sulfate (DSS)-induced mice colitis model was used to evaluate its regulatory effect on colitis in vivo. The results showed that VF-4 and DR-8 improved the clinical symptoms of DSS-induced colitis, attenuated colon tissue damage, inhibited the activation of nuclear factor kappa-B (NF-?κB)/mitogen-activated protein kinase (MAPK)/phosphoinositide 3-kinase-Akt (PI3K-AKT) signaling pathways, and inhibited the expression of inflammatory cytokines. 16S rRNA gene sequencing showed that VF-4 and DR-8 administration increased the relative abundance of intestinal beneficial bacteria including Lactobacillus, Blautia, and down-regulated the relative abundance of inflammation-related bacteria including Acinetobacter, Lachnospiraceae_NK4A136_group, Klebsiella. Moreover, the degree of correlation between pro-inflammatory cytokines and microbiota was as follows: interleukin-6 (IL-6) > tumor necrosis factor-α (TNF-α) > interleukin-1β (IL-1β) > interferon-γ (IFN-γ). In conclusion, this study suggests that salted egg white peptides VF-4 and DR-8 have a significant anti-inflammatory effect in vivo. It also provides a strategy for the treatment of IBD and a new way for the high-value utilization of salted egg white.

Reference:

ZHOU N, WU N, YAO Y, et al. Salted egg white derived-peptides VF-4 and DR-8 improve DSS-induced colitis in mice by inhibiting NF-κB/MAPK/PI3K-AKT signaling pathways and modulating gut microbiota composition[J]. Food Science and Human Wellness, 2025, 14(6): 9250136. DOI:10.26599/FSHW.2024.9250136.

本文編譯內(nèi)容由作者提供

編輯：王佳紅；責任編輯：孫勇

封面圖片：圖蟲創(chuàng)意

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