腸道粘液屏障損傷使細菌與上皮緊密接觸，導致腸道炎癥，因此，屏障恢復是緩解腸道炎癥的一種很有希望的策略。
2024年4月發表在Acta Pharm Sin B上的題為“Abelmoschus manihot polysaccharide fortifies intestinal mucus barrier to alleviate intestinal inflammation by modulating Akkermansia muciniphila abundance”的文章中，作者發現黃蜀葵多糖 （AMP） 能夠通過增加粘液產生來強化腸道粘液屏障，這在AMP介導的結腸炎改善中起著至關重要的作用。
研究對象：小鼠
技術方法：小鼠實驗，灌胃，HE染色，qRT-PCR，微生物組，轉錄組
圖片摘要：
1.AMP減輕急性腸胃炎小鼠的腸道炎癥并恢復粘液屏障
作者用DSS造模后，分別使用不同濃度AMP喂養小鼠，結果表明，與模型組相比，高濃度組（400mg/kg）的小鼠腹瀉較輕，且體重恢復更快，結腸炎造成的結腸縮短和脾腫大也有所改善（圖1A-D）。組織切片結果顯示，腸道粘液屏障相關的MUC2分泌和杯狀細胞數量在多糖組中增加，并以劑量依賴性方式增加腸黏液屏障的厚度（圖1E-J）。HE染色結果中，高劑量的AMP顯著改善了腸道炎癥（圖1K-L）。
圖1 AMP緩解了急性結腸炎小鼠模型中的腸道炎癥
為了確認AMP是否改善了杯狀細胞功能，作者評估了內質網（ER）應激和MUC2的O-糖基化相關基因的表達，結果顯示，DSS造成的ER應激相關基因表達改變被AMP處理改善，O-糖基化核心基因的下調也被恢復（圖2A-C）。腸粘膜的損傷可能導致微生物的入侵，共聚焦成像結果中，模型組的腸道微生物群與腸上皮細胞之間的距離縮短，AMP阻止了腸道微生物的侵入（圖2D-E）。
這些結果表明，AMP強化了DSS誘導的結腸炎小鼠的腸道粘液屏障。
圖2 AMP改善了結腸炎小鼠的粘液屏障功能
2.AMP改善慢性結腸炎小鼠的粘液屏障功能
作者隨后誘導了慢性結腸炎小鼠模型（圖3A），與急性模型小鼠一致，AMP處理后，小鼠對DSS誘導的慢性結腸炎的易感性降低，DAI評分，糞便含水量和結腸長度，和遠端結腸的組織病理學均有所改善（圖3B-E）。
在腸道粘液屏障損傷的研究中，模型組的腸黏液分泌減少，AMP顯著恢復了腸黏液的厚度，也阻止了腸道微生物進入腸上皮細胞（圖3F-I）。
這些數據表明，AMP恢復腸道粘液屏障功能可以緩解急性和慢性的結腸炎。
圖3 AMP減輕了慢性結腸炎小鼠的腸道炎癥
3.粘液屏障增強在AMP介導的結腸炎改善中起著至關重要的作用
MUC2是腸道粘液屏障的重要組成部分，其缺乏會導致屏障損傷，進而誘發自發性結腸炎。前述實驗中的數據表明，MUC2蛋白和mRNA轉錄水平在AMP處理中有所恢復，為了進一步確認這是否和腸道炎癥的改善有關，作者使用MUC2敲除小鼠進行了后續研究（圖4A）。
與野生型小鼠相比，敲除鼠的小鼠體重增加較低，且DAI，糞便含水量和結腸萎縮的嚴重程度增加，杯狀細胞萎縮，黏液層變薄，導致炎性細胞浸潤和促炎細胞因子分泌（圖4B-H），而AMP并無顯著改善。
這些數據表明，粘液分泌增強在AMP介導的結腸炎改善中起著至關重要的作用。
圖4 粘液分泌增強在AMP介導的結腸炎改善中起關鍵作用
4.AMP對粘液產生的影響取決于IL-10而不是IL-22
IL-22是可以觸發針對腸道屏障損傷免疫反應的細胞因子，但AMP對其并無影響。IL-10是另一種重要的抗炎因子，能夠被AMP處理影響。在IL-10敲除小鼠中，造模后出現的結腸炎癥狀并沒有被AMP改善，黏液層的改善作用也失效了（圖5A-G）。這證明了IL-10在粘液產生和結腸炎改善中的關鍵作用。流式細胞儀檢測結果中，結腸固有層中的IL-10陽性細胞顯著減少（圖5H-I），AMP顯著增加了固有層中陽性T細胞和B細胞的比例（圖5J-K）。
這些數據表明，AMP以IL-10依賴性方式改善腸道炎癥和粘液屏障功能。
圖5 AMP對粘液產生的影響取決于IL-10
5.AMP改善腸道菌群失調并增加嗜黏蛋白阿克曼菌的豐度
從急性結腸炎小鼠的糞便16S檢測結果顯示，造模后腸道菌群的α多樣性顯著降低，AMP小鼠的均勻度和多樣性高于DSS組，結腸炎菌群構成的改變也被AMP改善（圖6A-D）。相對豐度分析結果，疣微菌門的細菌在AMP組中富集（圖6E）。此外，嗜黏蛋白阿克曼菌的豐度在DSS中降低，AMP顯著恢復了其豐度（圖6F-H）。
這些結果表明，AMP可以恢復腸道微生物群的穩態，并特異性調節嗜黏蛋白阿克曼菌的豐度。
圖6 AMP改善了腸道微生物群失調并增加了嗜黏蛋白阿克曼菌的豐度
6.AMP對粘液產生的IL-10分泌的影響取決于嗜黏蛋白阿克曼菌
通過使用廣譜抗生素混合物處理小鼠，作者直接評估腸道微生物在AMP生物功能中的作用（圖7A）。在抗生素處理小鼠中，促炎細胞因子產生減少，MUC2轉錄和粘液厚度減少，近端結腸杯狀細胞受損，然而，抗生素沒有治療效果（圖7B-F）。抗生素處理后IL-10轉錄降低，而AMP無法逆轉該趨勢，也無法保護粘液屏障。這些數據表明，AMP通過調節結腸炎小鼠的腸道微生物群來修復腸道粘液屏障。
為了證實嗜黏蛋白阿克曼菌的作用，作者給抗生素處理的野生型小鼠進行了單菌灌胃，隨后輔以AMP給藥，這顯著增加了腸黏液層的厚度（圖7J-K），盡管腸道微生物缺失后AMP誘導的IL-10促進作用消失，但嗜黏蛋白阿克曼菌灌胃定值后，這種作用得以恢復（圖7B-L）。
這些發現表明，嗜黏蛋白阿克曼菌在AMP對腸道粘液產生和IL-10分泌的影像中起關鍵作用。
圖7 AMP對粘液產生和IL-10分泌的影響取決于嗜黏蛋白阿克曼菌
7.AMP通過上調微生物基因的表達，調節細胞生長和能量代謝，直接促進嗜黏蛋白阿克曼菌的生長
為了進一步闡明AMP對嗜黏蛋白阿克曼菌的影響，作者進行了體外培養，在添加了粘蛋白的BHI培養基中，AMP促進了細菌的生長，在無粘蛋白的培養基中生長緩慢（圖8A-B）。細菌的轉錄組測序結果顯示，AMP處理后，與細胞生長和能量代謝相關的基因表達上調。功能分析結果表明，上調的基因主要參與細胞壁、膜生物合成、蛋白質翻譯以及碳水化合物轉運和代謝（圖8C-E）。
這些數據表明，AMP能通過調節微生物基因直接增強嗜黏蛋白阿克曼菌的生長和代謝功能。
圖8 AMP通過上調微生物基因表達直接促進嗜黏蛋白阿克曼菌的生長
在這項研究中，作者通過小鼠實驗和多組學數據證明，AMP能夠通過恢復結腸炎小鼠嗜黏蛋白阿克曼菌的豐度，來促進IL-10的分泌，從而促進MUC2分泌，改善腸道粘液屏障功能，并最終改善結腸炎小鼠的腸道炎癥。
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