文章题目：An exploration of alginate oligosaccharides modulating intestinal inflammatory networks via gut microbiota

发表期刊：Frontiers in Microbiology

影响因子：4.5（2025）

通讯单位：烟台五洲丰农业科技有限公司

        肠道作为人体重要的消化与免疫器官，其稳态平衡与健康息息相关，而肠道菌群失衡是引发肠道炎症的关键因素之一。炎症性肠病等肠道炎症相关疾病已成为全球性公共卫生问题，严重威胁人类健康。褐藻寡糖（AOS）作为从褐藻中提取的活性物质，通过酸解或酶解等方法制备获得，不同制备方式得到的褐藻寡糖在结构和生理功能上存在差异，其因低分子量、低粘度、高水溶性等特性，在医药、食品和生物医学领域具有广泛应用前景，且在抗炎、抗菌、抗氧化和免疫调节等方面展现出诸多健康益处。本文深入探讨了褐藻寡糖通过肠道菌群调控肠道炎症网络的相关机制，为理解褐藻寡糖对肠道健康的保护作用提供了重要思路。

一、AOS通过调节肠道菌群来调控肠道稳态

        褐藻寡糖对肠道稳态的调控核心在于调节肠道菌群平衡，肠道菌群由有益菌和致病菌组成，二者的平衡状态直接影响肠道健康。褐藻寡糖能够促进益生菌的生长繁殖，益生菌可产生多种代谢产物发挥生理作用，如维生素K、B族维生素等参与微生物代谢与信号传导，维生素C、E等具有抗氧化作用，谷胱甘肽能清除活性氧对细胞的损伤，抗菌肽、防御素等在肠道先天免疫中发挥关键作用，苯乳酸可通过调节肠道菌群组成、短链脂肪酸（SCFA）产生及炎症活性改善结肠炎，挥发性有机化合物则可作为胃肠道疾病和营养状况的生物标志物。在褐藻寡糖的干预下，可显著增强Akkermansia muciniphila、Lactobacillus gasseri、Lactobacillus reuteri等益生菌的增殖，同时促进短链脂肪酸（如乙酸、丙酸、丁酸）的产生，这些短链脂肪酸通过强化肠道屏障、抑制炎症小体和自噬等方式，维护肠道稳态。此外，褐藻寡糖还能刺激Bacteroides、Lachnospiraceae等产短链脂肪酸细菌的增殖，增加Ruminococcaceae、Coprococcus 等菌群的丰度，进一步优化肠道菌群结构。

        在抵御肠道细菌感染方面，褐藻寡糖展现出显著作用。它可诱导益生菌产生生物表面活性剂、过氧化氢、胞外多糖等物质，这些产物凭借抗菌、抗粘附和抗生物膜形成等特性，有效抵御致病菌感染。同时，褐藻寡糖能直接降低Escherichia、Shigella、Peptoniphilus等致病菌的丰度，减少其产生的细菌毒素、透明质酸酶等有害物质对肠道的损伤，从而降低肠道感染和腹泻的发生风险。研究发现，褐藻寡糖制成的薄膜对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等常见致病菌及部分致病真菌具有抗菌活性，还能保护肠道屏障免受产肠毒素大肠杆菌的损伤，其与益生菌联合使用时，在预防腹泻方面表现出协同效应。

图1 褐藻寡糖（AOS）通过调节肠道菌群对肠道稳态的影响（A）AOS通过增加益生菌的比例对肠道稳态发挥保护作用，（B）AOS通过降低有害病原体的比例对肠道稳态发挥保护作用

        褐藻寡糖还能通过调节肠道菌群提升肠道的抗氧化能力。它可提高肠道内部分菌群的发酵水平，增加Clostridium orbiscindens、Ruminococcus gnavus等菌群的丰度，这些菌群能产生谷胱甘肽、抗坏血酸、尿酸等抗氧化物质，增强肠道抗氧化性能，抵抗不良应激。同时，褐藻寡糖通过增加Roseburia、Bifidobacterium、Akkermansia等益生菌的丰度，促进短链脂肪酸产生，而乙酸、丙酸、丁酸等短链脂肪酸可通过激活相关信号通路，提升肠道的抗氧化活性，修复氧化应激造成的肠道损伤。

二、AOS通过改变肠道菌群的代谢产物来调节肠道炎症网络

        在抗炎方面，褐藻寡糖通过调节肠道菌群组成，降低与肠道炎症相关的致病菌丰度，减少炎症因子的产生。它能下调Enterobacteriaceae、Enterococci、Bacteroidetes等菌群的丰度，这些菌群可能通过诱导肠道炎症、增加肠道通透性等方式危害肠道健康。同时，褐藻寡糖可调节细胞因子信号的关键整合因子，如AMPK和NF-κB p65，通过改变这些因子的活性，减少IL-1β、TNF-α、IL-6等促炎细胞因子的水平，增加抗炎细胞因子IL-10的表达，从而缓解肠道炎症反应。在多种动物模型中，褐藻寡糖均展现出通过调节肠道菌群平衡，改善炎症性肠病相关症状的作用。

表1 褐藻寡糖对肠道革兰氏阴性菌群及细胞因子的影响

表2 褐藻糖胶寡糖对肠道革兰氏阳性菌群及细胞因子的影响

        褐藻寡糖对肠道炎症网络的调控还涉及对辅助性T细胞及相关细胞因子的影响。肠道炎症网络与Th1、Th2、Th9、Th17、Th22及调节性T（Treg）细胞密切相关，这些细胞分泌的细胞因子在肠道炎症过程中发挥重要作用（见图2A）。通过蛋白质-蛋白质相互作用网络分析发现，IL-1β、IL-2、IL-4、IL-6、IL-10和TNF-α等是关键枢纽基因，与肠道炎症和健康密切相关（见图2B）。褐藻寡糖通过调节肠道菌群，间接影响这些辅助性T细胞的平衡及细胞因子的分泌，例如，它可改变Th1/Th2平衡，抑制IgE产生，下调Th17细胞及相关细胞因子水平，增强Treg细胞的免疫抑制活性。不同益生菌菌株在褐藻寡糖的作用下，可通过调节辅助性T细胞亚群的反应，参与肠道炎症的预防和改善，如Bifidobacterium adolescentis可通过刺激Treg/Th2反应改善炎症性肠病，Lactobacillus acidophilus可调节Th17/Treg细胞平衡抑制炎症性肠病发展。

图2 褐藻寡糖可能通过增加益生菌的有益代谢物在肠道炎症免疫过程中发挥作用。（A）AOS可能通过影响辅助性T细胞、调节性T细胞（Treg）及其分泌的细胞因子来改善肠道炎症网络。（B）蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络通过String网络服务构建

        尽管褐藻寡糖在调控肠道炎症网络方面展现出诸多积极作用，但相关机制仍存在未明确之处。目前，褐藻寡糖与益生菌或致病菌直接相互作用的具体机制尚未完全阐明，肠道菌群细胞膜上可能存在褐藻寡糖受体，这一受体的发现将为解析相关机制提供关键线索。此外，褐藻寡糖的抗粘附特性与致病菌粘附菌毛之间的关联等问题，也有待进一步研究探索。

总结

        综上所述，褐藻寡糖凭借其抗氧化、抗炎等特性，在维护肠道健康方面发挥着重要作用。它通过调节肠道菌群平衡，促进益生菌生长繁殖、抑制致病菌丰度，进而增强肠道屏障功能、抵御细菌感染、提升肠道抗氧化和抗炎能力，同时通过肠道菌群代谢产物间接调控辅助性T细胞及相关细胞因子，改善肠道炎症网络。这些发现为深入理解褐藻寡糖对肠道炎症的保护作用提供了重要理论依据，但褐藻寡糖与肠道菌群相互作用的具体机制仍需更多研究加以明确。未来，随着相关研究的不断深入，褐藻寡糖有望在肠道炎症相关疾病的预防和治疗中发挥更大的作用，为人类肠道健康提供新的保障。

        原文链接：https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1072151

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作者：汪浩

审核：李全才、邵萌

编辑：郭青云

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