虾青素通过增强肠道屏障功能并抑制氧化应激与炎性小体激活减轻葡聚糖硫酸钠诱导的结肠炎

虾青素（ASTX）是一种来源于雨生红球藻（Haematococcus lacustris）的叶黄素类类胡萝卜素（xanthophyll carotenoid），具有显著的抗氧化和抗炎活性；然而，其对肠道屏障功能障碍以及炎性小体驱动性炎症的免疫药理学作用仍未得到充分阐明。本研究采用肠上皮细胞模型和葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的结肠炎小鼠模型，考察了ASTX的保护作用及其潜在机制。在暴露于白细胞介素-6（IL-6）的分化型Caco-2单层细胞中，ASTX可显著提高跨上皮电阻（TEER），降低细胞旁通透性，并伴随紧密连接蛋白ZO-1和occludin的恢复。在DSS诱导的结肠炎小鼠中，口服ASTX可显著缓解体重下降、疾病活动度及结肠缩短，并改善组织病理学特征，包括黏膜炎症、上皮损伤、隐窝结构及杯状细胞密度。从机制上看，ASTX激活了Nrf2/Keap1信号通路，提高了全身性超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽（GSH）水平，并降低了髓过氧化物酶（MPO）活性，提示氧化应激得到减轻。此外，ASTX抑制了NLRP3炎性小体活化，表现为NLRP3、ASC、caspase-1和IL-1β表达下降，同时全身性IL-6和TNF-α水平降低。综上，这些结果表明，ASTX可通过增强上皮屏障完整性、缓解氧化应激并抑制炎性小体介导的炎症信号传导，对实验性结肠炎发挥免疫药理学保护作用，提示其在炎症性肠病治疗中具有潜在应用价值。

该论文发表于《Journal of Functional Foods》，聚焦天然酯化虾青素（astaxanthin，ASTX）在炎症性肠病中的保护作用及其机制。炎症性肠病（IBD）主要包括溃疡性结肠炎和克罗恩病，其核心病理基础涉及肠上皮屏障破坏、氧化应激失衡以及黏膜免疫异常激活。当前临床常用的氨基水杨酸制剂、糖皮质激素及生物制剂虽然能够缓解炎症，但仍存在疗效不完全、不良反应明显以及长期用药负担等问题。因此，开发兼具安全性和多靶点调节特征的天然活性成分，已成为IBD干预研究的重要方向。虾青素作为一种具有较强抗氧化和抗炎活性的叶黄素类类胡萝卜素，既往已在心血管、代谢和神经退行性疾病研究中显示出生物学潜力，但其对肠屏障功能障碍及炎性小体相关炎症的整合作用机制仍缺乏系统证据。基于此，研究人员围绕“屏障保护—氧化还原稳态—炎性小体调控”这一连续病理链条，系统评估了天然酯化ASTX在体外和体内模型中的综合保护效应。

方法上，研究人员采用分化21 d的Caco-2单层细胞建立体外肠上皮屏障模型，以IL-6诱导炎症性屏障损伤，检测跨上皮电阻（TEER）、FITC-葡聚糖（FD-4）通透性以及ZO-1、occludin蛋白表达。体内部分采用7周龄雄性C57BL/6小鼠建立5%DSS急性结肠炎模型，分为对照组、DSS组、ASTX低剂量组、ASTX高剂量组和5-ASA阳性对照组；通过疾病活动指数（DAI）、结肠长度、脾脏大小、内镜观察、H&E/PAS染色、血清炎症与抗氧化指标以及结肠组织蛋白免疫印迹分析评价干预效果。

在研究结果部分，论文首先给出“3.1. ASTX restores epithelial barrier function in vitro”。研究人员发现，ASTX本身及其与IL-6联用均未影响Caco-2细胞活力，说明所用浓度范围内无明显细胞毒性。IL-6处理显著降低TEER并增加细胞旁通透性，提示屏障完整性受损；而ASTX自50 μg/mL起即可呈浓度依赖性恢复TEER并降低FD-4通量。与此同时，IL-6下调的紧密连接蛋白ZO-1与occludin表达被ASTX明显恢复。该部分结果表明，ASTX可在炎症刺激条件下维持上皮紧密连接复合体稳定，从而保护肠上皮屏障功能。

“3.2. ASTX alleviates clinical symptoms of DSS-induced acute colitis”部分从整体动物表型证实了ASTX的抗结肠炎作用。DSS处理后，小鼠出现进行性体重下降、腹泻、粪便隐血、结肠明显缩短以及脾肿大，提示急性炎症性结肠损伤已成功建立。ASTX口服干预后，体重下降幅度减轻，DAI显著下降，结肠长度得到恢复，脾脏增大也有所缓解。组织学层面，DSS引起上皮结构破坏、隐窝损伤、黏膜厚度降低及炎性细胞浸润，而ASTX处理明显改善上述病理表现。PAS染色进一步显示，DSS导致杯状细胞显著减少，ASTX则可恢复杯状细胞数量。说明ASTX不仅减轻临床症状，还可保护结肠组织结构并改善黏液屏障相关细胞成分。

“3.3. ASTX repaired intestinal barrier function in mice with DSS-induced acute colitis”进一步将体外发现延伸至体内。研究人员通过口服FD-4后检测血清荧光强度评估肠道通透性，结果显示DSS组血清FD-4显著升高，表明肠屏障渗漏增加；ASTX处理可明显降低该指标。进一步的蛋白免疫印迹证实，DSS显著下调结肠组织中ZO-1和occludin表达，而ASTX能够逆转这一变化。因此，ASTX在DSS结肠炎中对屏障功能的修复并非仅限于形态学层面，而是同时体现在功能性通透性控制和分子水平的紧密连接维持。

“3.4. ASTX reduces MPO activity and oxidative stress in DSS-induced acute colitis mice”集中阐释了ASTX的抗氧化机制。DSS显著升高结肠组织髓过氧化物酶（MPO）活性，提示局部中性粒细胞相关炎症及氧化损伤增强；ASTX能够降低MPO活性。血清层面，DSS使超氧化物歧化酶（SOD）活性和总谷胱甘肽（GSH）水平下降，说明全身抗氧化防御能力减弱；ASTX处理后，上述指标得到恢复，且低剂量组在部分参数上表现较突出。分子机制方面，DSS上调Keap1并降低磷酸化Nrf2（p-Nrf2）水平，而ASTX抑制Keap1表达并提高p-Nrf2水平，提示其通过激活Nrf2/Keap1轴增强内源性抗氧化应答。由此可见，ASTX对结肠炎的保护与氧化还原稳态重建密切相关。

“3.5. ASTX improves abnormal protein of NLRP3 inflammasome-related factors and modulates pro-inflammatory cytokine levels in DSS-induced acute colitis mice”揭示了ASTX对炎性小体信号的抑制作用。DSS显著提高结肠组织中NLRP3、ASC、IL-1β、pro-caspase-1及cleaved caspase-1的表达，提示NLRP3炎性小体被激活并促进促炎级联反应。ASTX处理后，这些蛋白水平均明显下降。与此同时，DSS升高的血清IL-6和TNF-α也被ASTX显著抑制。该结果说明，ASTX不仅改善局部结肠组织中的炎性小体过度活化，也减轻了全身性促炎细胞因子反应，从而在炎症放大环节发挥重要制动作用。

讨论部分强调，本研究的意义在于以体外肠上皮模型和体内DSS急性结肠炎模型相结合的方式，建立了天然酯化ASTX对IBD相关关键病理环节的整合性证据链。研究人员指出，所用ASTX并非纯化结晶形式，而是来源于雨生红球藻、经超临界CO₂提取并以橄榄油标准化的天然酯化油树脂，这一制剂特征可能影响其氧化稳定性、脂质相容性和肠道处理特征。论文同时谨慎指出，本研究虽观察到Nrf2/Keap1激活和NLRP3炎性小体抑制，但尚未借助抑制剂、基因敲低或敲除模型证明直接因果关系，因此现阶段更适宜将其界定为“通路相关性证据”。此外，作者还总结了研究局限，包括仅使用雄性小鼠、采用急性DSS模型、给药方式偏预防性，以及缺乏长期安全性、药代动力学和不同ASTX制剂间的直接比较。

研究结论部分可译为：综上所述，本研究结果表明，这种天然来源的酯化虾青素可通过改善上皮屏障完整性、恢复抗氧化平衡并调节炎症相关信号通路，对急性结肠炎发挥保护作用。研究结果进一步提示，来源于雨生红球藻（H. lacustris）的天然ASTX有望作为一种基于功能食品（functional food）的策略，用于支持肠道健康并减轻结肠炎相关损伤。然而，仍需进一步开展机制研究和临床研究，以验证其治疗适用性并明确其在炎症性肠病管理中的作用。

总体而言，这项研究的核心贡献在于证明天然酯化ASTX能够同时作用于肠上皮屏障、氧化应激应答和NLRP3炎性小体炎症信号这三大关键病理节点，从而对DSS诱导的实验性结肠炎产生多层次保护效应。其意义不仅在于丰富了ASTX在肠道炎症领域的免疫药理学证据，也为功能性食品来源活性成分干预IBD提供了较为完整的实验基础。