Исследование профилактики и механизма действия полисахаридов листьев моринги при лечении язвенного колита у мышей
Язвенный колит (ЯК) - это сложное неспецифическое рецидивирующее заболевание толстой кишки, которое часто приводит к изъязвлению и изъязвлению слизистой оболочки толстой кишки, частым болям в животе, диарее, ректальным кровотечениям и другим клиническим симптомам. Из-за своей рецидивирующей и трудноизлечимой природы он серьезно влияет на нормальную жизнь пациента и повышает риск развития вторичной инфекции и рака толстой кишки. Эрик и др. установили, что патогенез ЯК тесно связан с нарушением барьерной функции кишечника и изменениями в кишечном микроокружении. Когда слизистый барьер кишечника поврежден, иммунные клетки в ламине кишечника подвергаются воздействию внешних антигенов и патогенов, и активированные иммунные клетки вызывают воспалительную каскадную реакцию в организме, заставляя подмножества Т-клеток опосредовать неспецифические Th2 иммунные ответы. В то же время TLR4 передает сигнал адаптерному белку MyD88, что приводит к активации NF - κ B и способствует экспрессии провоспалительных факторов, таких как интерлейкин-1 β (IL-1 β) и фактор некроза опухоли - α (TNF - α), нарушая иммунный гомеостаз кишечника и дополнительно повреждая эпителиальные клетки кишечника. В то же время состав микробиоты кишечника оказывает значительное влияние на развитие и функционирование иммунной системы. При нарушении соотношения полезных и патогенных бактерий в кишечнике в организм попадают токсины, кишечные бактерии и антигены, что усиливает воспаление слизистой оболочки кишечника и чрезмерный ответ на оксидативный стресс у пациентов с ЯК. Это позволяет предположить, что вмешательства, направленные на факторы воспаления и микробиоту кишечника, являются эффективными целями для профилактики и лечения ЯК.

Моринга олейфера, родом из Индии, широко культивируется в тропических и субтропических регионах Африки и Азии. В последние годы она широко культивируется в китайских регионах Юньнань и Гуанси. В 2012 году Министерство здравоохранения Китая утвердило его в качестве нового ресурсного продукта питания и важного пищевого ресурса как для медицины, так и для питания в Китае. Питательная ценность листьев моринги чрезвычайно высока. Длительное употребление в пищу листьев моринги может укрепить иммунную систему человека, а также оказать определенное профилактическое действие. Основными биологически активными компонентами этого растения являются полифенолы, флавоноиды и полисахариды, которые оказывают значительное противовоспалительное, антиоксидантное и противоопухолевое действие. В настоящее время существует относительно мало сообщений о полисахаридах листьев Moringa oleifera (MOLP) как на отечественном, так и на международном уровне, и они по-прежнему ограничиваются оптимизацией традиционных процессов экстракции и анализом химического состава. Профилактическое и терапевтическое воздействие MOLP на энтерит пока не ясно. Поэтому в данном эксперименте мы использовали индукцию DSS для создания мышиной модели ЯК и наблюдали улучшающий эффект MOLP на воспалительную реакцию и кишечную микробиоту у мышей с острым колитом. Цель - выяснить механизм профилактического и терапевтического действия MOLP на ЯК, чтобы предложить идеи для фармакологических исследований и клинического лечения заболеваний с использованием MOLP.

 

В последние годы уровень заболеваемости ЯК в мире растет год от года. По сравнению с европейскими странами, уровень заболеваемости ЯК в Китае растет быстрее. Современная медицина часто использует глюкокортикоиды, препараты салициловой кислоты и иммунодепрессанты для лечения ЯК в клинической практике, но легкость рецидивов и серьезные побочные эффекты после отмены препаратов делают этот вопрос острым в медицинском сообществе. С постоянным расширением клинического применения растительные полисахариды из чистых природных источников привлекают внимание своей безопасностью, доступностью, противовоспалительной активностью и эффективным иммуноукрепляющим действием. Как один из эффективных активных ингредиентов листьев моринги, полисахариды из листьев моринги были изучены на предмет их функциональной активности, в основном сфокусированной на снижении уровня липидов в крови, сахара в крови, противоопухолевом и антиоксидантном действии. Чтобы изучить профилактическое и терапевтическое действие MOLP на энтерит, на основе DSS была создана модель ЯК и проведено ее лечение. Результаты показали, что после моделирования у мышей наблюдались такие симптомы, как диарея, кровавый стул, потеря веса, увеличение баллов по шкале DAI и сокращение длины толстой кишки, что свидетельствует об успешном моделировании и значительном эффекте. После лечения MOLP потеря веса мышей UC может быть значительно улучшена, оценка DAI может быть снижена, повреждение слизистой оболочки толстой кишки и воспалительная инфильтрация могут быть облегчены, уровни провоспалительных факторов IL-1 β, TNF - α, HMGB1 в сыворотке крови и толстой кишке мышей могут быть снижены, уровень противовоспалительного фактора IL-10 может быть повышен, фосфорилирование P65 и I κ B α может быть подавлено для предотвращения чрезмерной активации сигнального пути TLR4/NF - κ B, поддержания гомеостаза кишечной микробиоты и оказания профилактического и терапевтического эффекта на ЯК путем подавления воспалительной реакции организма и регулирования структуры кишечной микробиоты мыши.
Воспалительные цитокины являются неотъемлемой частью возникновения и развития ЯК. Они вырабатываются иммунными клетками, стимулируют пролиферацию антиген-специфических эффекторных клеток и опосредуют местное и системное воспаление через взаимодействие между иммунными клетками. В обычных условиях макрофаги слабо реагируют на воспалительные сигналы и с меньшей вероятностью будут способствовать их выработке в иммунокомпрометированных клетках. Однако во время начала ЯК активированные макрофаги и дендритные клетки выделяют различные цитокины, такие как TNF - α, INF - γ, IL-1 β, IL-10 и т.д., чтобы регулировать воспалительный ответ. Регуляция или чрезмерная активация этих цитокинов может привести к дисбалансу Т-клеток и Treg/Th1, Th2, Th17, способствуя накоплению нейтрофилов в местах воспаления, снижению секреции электролитов в эпителиальных клетках, повышению проницаемости мембран и дальнейшему усилению воспалительной реакции. Препараты и натуральные средства, используемые для лечения ЯК, могут эффективно устранять дисбаланс концентрации и экспрессии воспалительных факторов. Сяо и др. обнаружили, что общие алкалоиды Sophora alopecuroides могут облегчить воспаление, регулируя уровни провоспалительных факторов IL-1 β, IL-23 и IL-17 у мышей с ЯК и повышая уровень противовоспалительного фактора IL-10. В данном исследовании путем определения IL-1 β, TNF - α, HMGB1 и IL-10 в сыворотке крови мышей с ЯК было установлено, что MOLP может значительно подавлять экспрессию провоспалительных факторов и повышать уровень противовоспалительных факторов. В то же время для выявления тканевых факторов воспаления использовалась технология количественной флуоресцентной ПЦР в реальном времени, и результаты показали, что MOLP может эффективно ослаблять экспрессию IL-1 β, TNF - α, HMGB1 мРНК в тканях толстой кишки мышей UC и повышать экспрессию IL-10 мРНК. Кроме того, МПО является характерным ферментом нейтрофилов, гемоглобиназой, секретируемой нейтрофилами или макрофагами в определенных тканях, и входит в семейство пероксидаз гема. Степень инфильтрации тканей нейтрофилами можно оценить по активности МПО в тканях толстой кишки мышей. Результаты показали, что MOLP может значительно подавлять активность MPO у мышей UC и уменьшать количество нейтрофилов в тканях толстой кишки. Генерация факторов воспаления и повышение активности МПО, о которых говорилось выше, тесно связаны с основным положением сигнального пути TLR4/NF - κ B. TLR4 играет важную роль в распознавании патогенных микроорганизмов и контроле приобретенных иммунных реакций в рамках врожденного иммунитета. Когда TLR4 активируется, сигнал передается адаптерному белку MyD88, вызывая фосфорилирование, убиквитинирование и деградацию I κ B, высвобождая димеры NF κ B p50/p65. Активированные димеры попадают в ядро и немедленно инициируют транскрипцию различных цитокинов, что приводит к увеличению количества IL-1 β, TNF - α и т.д., вызывая сохранение и дальнейшее распространение воспаления. Чжан и др. обнаружили, что сигнальный путь NF - κ B в толстой кишке мышей с ЯК был чрезмерно активирован, и целенаправленное ингибирование активации сигнального пути NF - κ B было эффективно для облегчения ЯК. Исследование показало, что по сравнению с группой Con активность MPO в тканях толстой кишки мышей группы DSS была значительно повышена, а экспрессия белков TLR4 и MyD88 была значительно увеличена. Белки p-P65 и p-I κ B α были повышены, а соотношение p-P65/P65 и p-I κ B α/I κ B α также увеличилось. После лечения MOLP вышеуказанная аномальная экспрессия была эффективно подавлена, что указывает на то, что MOLP может оказывать профилактическое и терапевтическое воздействие на ЯК путем ингибирования чрезмерной активации сигнального пути TLR4/NF - κ B и подавления аномальной экспрессии факторов воспаления.
В нормальных условиях кишечник обладает полной барьерной функцией. Микробиота кишечника, а также эпителиальный слой кишечника, слизистый слой и лимфатическая система кишечника образуют механический, химический и биологический барьеры слизистой оболочки кишечника, которые могут предотвратить проникновение патогенных антигенов в организм и поддерживать нормальное функционирование. Когда в кишечнике возникает воспаление, нарушается микробиота кишечника, разрушается кишечный барьер и повышается кишечная проницаемость. Вредные бактерии и их метаболиты, такие как эндотоксины, попадают в кровоток, еще больше усугубляя повреждение эпителиальных клеток слизистой оболочки и слизистого барьера, образуя порочный круг, который приводит к рецидивирующему ЯК. В данном исследовании изучалось влияние MOLP на микробиоту кишечника мышей с ЯК с помощью секвенирования генов 16S рРНК. Было установлено, что MOLP может увеличить разнообразие микробиоты кишечника мышей с ЯК, восстановить соотношение Campylobacter и Bacteroidetes, регулировать относительное обилие различных видов микробиоты и способствовать восстановлению структуры микробиоты кишечника до нормального уровня. Две наиболее распространенные филы в пищеварительной системе - Firmicutes и Bacteroidetes. Исследования показали, что количество Firmicutes и Bacteroidetes в организме мышей, страдающих колитом, значительно снижено, а лечение MOLP значительно улучшает дисбаланс двух доминирующих групп бактерий. Это сходно с результатами, полученными Sun et al. о том, что полисахариды фиолетового батата могут смягчить снижение соотношения Firmicutes и Bacteroidetes у мышей с ЯК, вызванное моделированием DSS, предполагая, что увеличение доли этих двух доминирующих бактериальных групп может оказывать защитное действие на мышей с колитом. Дальнейший анализ исследований показал, что бутират может обеспечивать кислую среду в кишечнике для подавления роста вредных бактерий, поддерживать электролитный баланс и способствовать восстановлению воспаления слизистой оболочки. Бутират в основном вырабатывается бактериями Firmicutes в кишечнике. Увеличение количества Firmicutes оказывает защитное действие на воспаление кишечника. Данное исследование показало, что MOLP может способствовать увеличению количества Firmicutes у мышей UC, стимулировать микробную активность полезных бактерий и подавлять рост патогенных бактерий.
Результаты этого эксперимента показывают, что в мышиной модели ЯК, вызванной DSS, MOLP может значительно облегчить укорочение толстой кишки, потерю веса и повышенный балл DAI у мышей ЯК, снизить уровни провоспалительных цитокинов IL-1 β, TNF - α, и HMGB1 в сыворотке крови и тканях толстой кишки мышей с ЯК, регулировать чрезмерную активацию TLR4/NF - κ B, а также регулировать разнообразие, состав и относительное обилие кишечной микробиоты у мышей с ЯК, оказывая тем самым профилактическое и защитное действие на ЯК. Следующим шагом в будущем станет изучение роли MOLP в ЯК с различных точек зрения, таких как химические барьеры и иммунные барьеры. Данное исследование призвано дать новые идеи для разработки и использования листьев моринги и противовоспалительных эффектов МОЛП.