从墨角藻中提取的褐藻多糖硫酸酯改善成年C57BL/6小鼠结肠炎相关的神经炎症和焦虑样行为

Fucoidan Extracted from Fucus vesiculosus Ameliorates Colitis-Associated Neuroinflammation and Anxiety-like Behavior in Adult C57BL/6 Mice.

作者信息Xiaoyu Song, Na Li, Xiujie Li, Bo Yuan, Xuan Zhang, Sheng Li, Xiaojing Yang, Bing Qi, Shixuan Yin, Chunxue Li, Yangting Huang, Ben Zhang, Yanjie Guo, Jie Zhao, Xuefei Wu
PMID41590739
期刊Mar Drugs
发布时间2026-01-14
DOI10.3390/md24010042

实验完整度

研究包含DSS诱导的急性UC动物模型,以及肠道病理、炎症因子、NLRP3表达、胶质细胞激活、BBB蛋白、神经元损伤和行为学等多维度检测,但未进行BBB通透性功能和肠道菌群分析,缺乏体内外机制验证。

主要模型

C57BL/6J小鼠DSS诱导急性溃疡性结肠炎模型

重点核对

模型:3.5% DSS溶液自由饮用5天诱导急性UC 干预:褐藻多糖硫酸酯200 mg/kg口服灌胃,每天一次,持续14天(DSS前7天预处理+DSS期间7天) 分组:对照组(生理盐水灌胃+纯净水)、UC模型组(生理盐水灌胃+3.5% DSS饮水)、褐藻多糖硫酸酯处理组(褐藻多糖硫酸酯灌胃+3.5% DSS饮水) 样本量:每组10只小鼠(n=10),行为学测试n=10,部分检测n=3-5 行为学:旷场实验(5分钟)和高架十字迷宫(3分钟)

摘要

褐藻多糖硫酸酯是一种来源于海洋褐藻的复杂硫酸化多糖,具有广泛的生物活性,包括抗凝血、抗肿瘤、抗病毒、抗炎和降脂作用。在多种脑部疾病模型(如帕金森病和抑郁症)中,褐藻多糖硫酸酯具有神经保护作用。然而,关于褐藻多糖硫酸酯对肠源性神经炎症及相关行为变化的影响研究甚少。与其他褐藻相比,来源于墨角藻的褐藻多糖硫酸酯在体内表现出更好的神经保护作用,在体外具有更强的自由基清除活性。来源于海带的褐藻多糖硫酸酯可改善老年小鼠急性溃疡性结肠炎相关的行为障碍。评估在急性结肠炎小鼠模型中,给予褐藻多糖硫酸酯对肠道和脑部炎症的影响具有重要意义。褐藻多糖硫酸酯治疗改善了DSS诱导的肠道病理,降低了肠道和大脑中的炎症介质表达,并激活了UC小鼠的肠道巨噬细胞和皮层小胶质细胞。它还保护了肠道黏膜屏障和血脑屏障,防止了神经元损伤,同时减轻了UC小鼠的焦虑样行为。这些结果表明,补充褐藻多糖硫酸酯可能有助于预防脑部疾病,如抑郁症和帕金森病,可能涉及肠脑轴相关机制,因为褐藻多糖硫酸酯抑制了肠源性神经炎症。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
墨角藻来源的褐藻多糖硫酸酯能否减轻成年小鼠DSS诱导的结肠炎相关的肠脑炎症和焦虑样行为?
核心机制
褐藻多糖硫酸酯通过抑制肠道和大脑中的炎症反应,降低NLRP3表达,抑制肠道巨噬细胞和脑小胶质细胞激活,保护肠道屏障和血脑屏障,从而减轻神经炎症和焦虑样行为,其作用可能涉及肠脑轴调节。
主要证据
DSS诱导的结肠炎小鼠中,褐藻多糖硫酸酯显著改善结肠缩短、黏膜损伤,降低结肠和皮层TNF-α、IL-6蛋白及TNF-α、IL-1β、IL-6 mRNA水平,降低NLRP3蛋白表达,抑制Iba1阳性细胞激活,恢复claudin-5表达,保护NeuN阳性神经元,并改善旷场和高架十字迷宫中的焦虑样行为。
研究意义
结果表明褐藻多糖硫酸酯可能是管理UC及其相关神经精神合并症的有前景的治疗候选药物,并提示其可能通过肠脑轴机制预防脑部疾病如抑郁症和帕金森病,但需进一步机制研究证实因果关系。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立DSS诱导的急性结肠炎小鼠模型

模拟溃疡性结肠炎的肠道炎症和相关的神经炎症及行为变化

成年雄性C57BL/6J小鼠随机分为对照组、DSS模型组和褐藻多糖硫酸酯处理组。DSS组和褐藻多糖硫酸酯处理组自由饮用3.5% DSS溶液5天诱导急性结肠炎。褐藻多糖硫酸酯处理组在DSS诱导前7天和期间7天,每天一次口服灌胃200 mg/kg褐藻多糖硫酸酯。

2

评估肠道病理变化

验证褐藻多糖硫酸酯对DSS诱导的肠道损伤的保护作用

测量结肠长度,进行H&E染色观察肠黏膜形态和炎症细胞浸润,并通过免疫荧光检测紧密连接蛋白ZO-1和claudin-5的表达。

3

检测外周和脑部炎症因子水平

评估褐藻多糖硫酸酯对DSS诱导的系统性和神经炎症的影响

通过ELISA检测结肠、皮层和血清中TNF-α和IL-6蛋白水平,并通过qPCR检测皮层TNF-α、IL-1β和IL-6 mRNA水平。

4

检测NLRP3蛋白表达

探讨褐藻多糖硫酸酯对炎症小体相关蛋白NLRP3的影响

通过Western blot检测结肠和皮层组织中NLRP3蛋白表达水平,并进行相关性分析。

5

检测胶质细胞激活

评估褐藻多糖硫酸酯对肠道巨噬细胞和脑小胶质细胞激活的影响

通过Western blot检测结肠Iba1表达,并通过免疫荧光检测结肠Iba1阳性细胞和皮层小胶质细胞。

6

评估血脑屏障完整性

验证褐藻多糖硫酸酯对DSS诱导的血脑屏障损伤的保护作用

通过免疫荧光检测大脑皮层中紧密连接蛋白claudin-5的表达。

7

评估神经元损伤

探讨褐藻多糖硫酸酯对DSS诱导的皮层神经元损伤的保护作用

通过NeuN和DAPI免疫荧光染色观察皮层神经元数量和形态。

8

行为学测试

评估褐藻多糖硫酸酯对DSS诱导的焦虑样行为的改善作用

在DSS处理结束后,进行旷场实验和高架十字迷宫测试,记录中心区域进入次数、停留时间和移动距离,以及开放臂进入次数和停留时间。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
褐藻多糖硫酸酯Sigma-AldrichF8190
葡聚糖硫酸钠盐MP Biomedicals--
RIPA裂解液----
BCA蛋白定量试剂盒Keygen Biotech--
蛋白酶抑制剂混合物----
磷酸酶抑制剂混合物----
PVDF膜----
牛血清白蛋白----
SDS缓冲液----
β-肌动蛋白抗体Abcamab6276
Iba1抗体Abcamab178846
NeuN抗体Abcamab177487
ZO-1抗体Abcamab221547
Claudin-5抗体Abcamab131259
NLRP3抗体HUABIOSC06-23
羊抗兔IgG(H+L)交叉吸附二抗,Alexa Fluor™ 488Thermo Fisher ScientificA32731
羊抗小鼠IgG(H+L)高交叉吸附二抗,Alexa Fluor™ Plus 555Thermo Fisher ScientificA32727
辣根过氧化物酶标记二抗----
SCG-W3000 PLUS凝胶分析软件Servicebio3.3.2
ImageJ软件--1.8.0
Trizol试剂Thermo Fisher Scientific--
HiScript II Q RT SuperMix反转录试剂盒Vazyme--
ChamQ Universal SYBR qPCR Master MixVazyme--
Bio-Rad CFX ManagerBio-Rad--
3D Histech数字病理系统3DHistech--
Leica CM1850冷冻切片机Leica Biosystems--
抗荧光淬灭封片剂Coolaber--
TNF-α ELISA试剂盒Elabscience--
IL-6 ELISA试剂盒Elabscience--
酶标仪Thermo Fisher Scientific--
EthoVision XT 11.5行为学分析软件Noldus Information Technology--
GraphPad Prism 8.0----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型建立
小鼠品系、性别、年龄、DSS浓度、DSS分子量、DSS处理时间
阅读提示:Materials and Methods: Animal Treatment and Behavioral Testing
药物干预
褐藻多糖硫酸酯来源、剂量、给药途径、给药频率、给药持续时间、预处理时间
阅读提示:Materials and Methods: Reagents, Animal Treatment and Behavioral Testing
行为学测试
旷场实验观察时间、高架十字迷宫观察时间、双盲条件、行为指标定义
阅读提示:Materials and Methods: Animal Treatment and Behavioral Testing
炎症因子检测
ELISA检测的组织和血清来源、qPCR引物序列、内参基因
阅读提示:Materials and Methods: ELISA, Quantitative Real-Time Polymerase Chain Reaction; Supplementary Tables S1 and S2
蛋白表达分析
Western blot的蛋白上样量、凝胶浓度、抗体稀释度、内参抗体
阅读提示:Materials and Methods: Western Blot; Primary and Secondary Antibodies; Supplementary Figures S1–S3