福州大学研究生，福州大学研究生院
溃疡性结肠炎（UC）是一种特发性肠道炎症，可导致便血便稀、腹痛、体质量下降，甚至胃肠道穿孔、排泄失禁等症状，极大地危害了人们的身心健康；且UC近年来发病率持续上升，已成为全球性备受关注的问题。过量的活性氧（ROS）会破坏肠上皮细胞蛋白，进而破坏胃肠道屏障，增加肠道通透性，导致炎症的发生。很多研究表明肠黏膜中ROS的过量产生可增强炎症反应，导致黏膜损伤，加速炎症反应，发生肠溃疡。因此，清除ROS已被用作缓解UC的有效策略。
福州大学生物工程研究所黎俏灵、刘树滔*等将纳米-SOD（nano-SOD，以下简称ΔSOD）包埋于脂质体中得到L-ΔSOD，探讨L-ΔSOD改善UC模型小鼠的作用。SOD在水溶液中加热易于自组装成纳米颗粒，而脂质体包封过程简单且可重复，有利于维持蛋白质的生物活性并提高SOD在胃肠道中的稳定性，并有利于SOD靶向至炎症部位。所以本实验分析脂质体包埋ΔSOD对UC模型小鼠的改善作用，以期为UC的辅助治疗食品研发提供参考。
1、ΔSOD活力
SOD经过一定条件的加热导致α-螺旋含量显著减少、β-折叠和无序结构含量显著增加而发生变性，从而使SOD聚集体絮凝成纳米颗粒；天然的SOD活力为（26512.41±2732.09）U/mL，经2 h的加热后得到ΔSOD活力比天然SOD提高了26.81%，可能具有更高的生物活性，SOD的每个亚基的活性中心是由β-折叠互相环绕而形成的活性通道，ΔSOD活力更高可能是由于其中的β-折叠含量上升。
2、ΔSOD在Caco-2细胞中的跨膜能力
由图1可知，FITC标记的蛋白孵育Caco-2细胞3 h后，ΔSOD组跨膜能力显著提高至SOD组的（2.89±0.20）倍（P＜0.05），表明ΔSOD比SOD具有更显著的跨膜效果。有研究表明纳米颗粒能附着在细胞膜上，细胞膜内陷形成小囊，颗粒会被包围在小囊内，然后小囊从细胞膜上分离而形成小泡，通过内吞作用进入细胞内部；内吞作用包括吞噬和胞饮作用，当纳米颗粒的直径小于500 nm时，其通过胞饮作用进入细胞。相比于SOD，ΔSOD因其纳米性质具有的黏附细胞膜的能力，并由于其是纳米级颗粒，能通过胞饮作用方式更多地跨膜进入细胞。
3、ΔSOD的ROS清除能力
定量分析结果如图2A所示，正常组与模型组中ROS水平具有显著差异（P＜0.05），表明H2O2能刺激细胞产生大量的ROS。与模型组相比，SOD与ΔSOD ROS水平显著降低（P＜0.05），且SOD与ΔSOD的ROS清除效果具有显著性差异（P＜0.05）；如图2B所示，模型组和SOD组因细胞产生了大量自由基而导致荧光强度很高。相比模型组，SOD和ΔSOD均可显著降低荧光强度，而ΔSOD组荧光强度相对于SOD组弱，表明ΔSOD的清除效果更强。其原因是在相同蛋白质量浓度下ΔSOD比SOD活力高且具有更好的跨膜效果，因此ΔSOD更易进入细胞内发挥更强的自由基清除能力，进而更好地减弱荧光强度。
4、L-ΔSOD的性质表征
如表4所示，L-ΔSOD平均粒径为（276.60±1.78）nm，ζ电位为（－31.30±0.14）mV，PDI为0.254±0.014。由于纳米体系中ζ电位的绝对值越大，表明体系越稳定，因此ζ电位可作为考察纳米颗粒稳定性的指标。因此，与ΔSOD（（－11.44±1.17）mV）相比，L-ΔSOD具有较高的稳定性；L-ΔSOD的包埋率为（29.72±0.01）%，能够对ΔSOD起到一定的保护作用。
5、L-ΔSOD体外模拟胃肠道的稳定性
如表5所示，在SGF的作用下，ΔSOD的活力迅速降低，0.5 h后几乎全部失活，这表明ΔSOD易受到胃酸和胃蛋白酶的破坏与降解。而ΔSOD经脂质体包埋可以减少酶活力的损失，L-ΔSOD活力为（3157.75±206.12）U/mL，经过体外胃肠液消化后的ΔSOD活力为（1278.23±15.01）U/mL，酶活力回收率为40.90%，表明脂质体对胃肠液在一定程度上具有耐受性，有利于研究口服ΔSOD脂质体对UC症状的作用效果。
6、L-ΔSOD对UC小鼠DAI评分的影响
如图3所示，经7 d造模后，除正常组外，其余各组DAI评分均维持在一定水平，表明造模成功。以不同样品灌胃干预7 d后，各样品均可以不同程度地降低小鼠DAI评分。与模型组相比，样品组以不同程度降低小鼠的DAI改善小鼠UC，缓解小鼠便血便稀等病理学特征。其中样品组缓解UC模型小鼠的病理学特征作用依次为L-ΔSOD＞ΔSOD＞SOD＞空白脂质体。
7、L-ΔSOD对UC小鼠结肠组织形态的影响
如图4A所示，正常组结肠组织呈均匀细长状，肠壁细腻光滑有弹性，无充血肿胀现象；模型组的结肠组织呈充血肿胀状态，近盲肠端肿胀尤为明显，肠壁质地脆弱且极易断裂，肉眼可见盲肠与结肠内含血性不成形的粪便内容物；样品组的结肠组织形态相比于模型组均有不同程度的好转，结肠充血现象且肿胀程度大幅减轻，肠壁质地恢复一定的弹性且不易断裂尤其是L-ΔSOD组结肠已接近正常结肠组织形态。如图4B所示，与模型组相比，样品组的CMDI均下降，其中样品组降低小鼠CMDI的能力依次为L-ΔSOD＞ΔSOD＞SOD＞空白脂质体，表明L-ΔSOD恢复结肠组织形态为最佳。
8、L-ΔSOD对UC小鼠结肠长度和密度的影响
由图5可知，与模型组相比，样品组结肠长度增加，结肠密度降低，其中ΔSOD和L-ΔSOD改善效果最显著（P＜0.05），而空白脂质体的干预对其无显著影响（P＞0.05）。
9、L-ΔSOD对UC小鼠脾脏系数的影响
如图6所示，与模型组相比，样品组的脾脏系数均显著降低（P＜0.05），其中样品组降低UC模型小鼠脾脏系数的能力依次为L-ΔSOD＞ΔSOD＞SOD＞空白脂质体，且L-ΔSOD组的脾脏系数显著低于SOD组（P＜0.05），表明SOD通过自组装和脂质体包埋后能更有效地改善UC。
10、L-ΔSOD干预后UC小鼠结肠组织切片染色观察结果
如图7所示，正常组小鼠结肠的黏膜上皮细胞结构完整，无肿胀现象，隐窝结构规则，肠绒毛结构完整，杯状细胞含量高。模型组小鼠结肠糜烂，腺体结构破损，隐窝结构呈不规则状态，肠绒毛变形破损，杯状细胞缺失，伴有大量炎症细胞浸润。与模型组相比，SOD、L、ΔSOD组和L-ΔSOD组均有明显修复，其中ΔSOD组与L-ΔSOD组修复效果更加明显，结肠表现和正常组相似。说明各样品组对DSS诱导的UC模型中均有修复作用，各样品修复UC模型小鼠的结肠状态的效果依次为L-ΔSOD＞ΔSOD＞空白脂质体＞SOD。
11、L-ΔSOD对UC小鼠的结肠抗氧化指标的影响
如图8所示，相比模型组，L-ΔSOD中的GSH-Px活力显著增加（P＜0.05），MDA含量明显降低，说明L-ΔSOD在一定程度上能有效改善UC氧化应激。
12、L-ΔSOD对UC小鼠结肠炎症因子质量浓度的影响
如图9所示，相对于模型组，样品组均可以不同程度地降低促炎性因子释放量，其中以ΔSOD和L-ΔSOD效果最显著（P＜0.05），表明两种样品均可以通过降低促炎性因子释放量、减轻促炎性因子浸润来改善UC。
13、L-ΔSOD对UC小鼠的结肠紧密连接蛋白mRNA相对表达水平的影响
如图10所示，DSS诱导的UC模型小鼠中ZO-1和Occludin表达量显著降低，表明UC模型小鼠肠黏膜屏障受到损伤。L-ΔSOD组可以显著促进ZO-1和Occludin表达（P＜0.05），结合小鼠总体状态，结果表明L-ΔSOD可以通过促进ZO-1和Occludin表达来修复肠黏膜屏障损伤，进而改善UC。
结论
综上所述，灌胃L-ΔSOD相比于SOD、ΔSOD对于DSS诱导的UC模型小鼠有着更优异的炎症缓解效果，这可能是因为SOD经过自组装后形成的纳米颗粒具有更高的酶活力和稳定性，赋予其更强的自由基清除能力，并且脂质体对ΔSOD有良好的保护作用，使ΔSOD在胃肠道刺激下能保持良好的酶活力。因此，L-ΔSOD作为食品功能因子通过饮食干预进行预防和缓解UC症状是具有良好的应用前景。此外，目前的研究仅限于DSS诱导的小鼠急性结肠炎，还需要在其他临床UC模型中进行验证。总之，这些结果表明SOD经过自组装形成的纳米颗粒有良好的生物利用度。本研究可促进基于ΔSOD作为食品功能因子在许多其他炎症性疾病中的应用。
本文《灌胃纳米超氧化物歧化酶脂质体对小鼠溃疡性结肠炎的改善作用》来源于《食品科学》2023年44卷1期166-174页，作者：黎俏灵，李鹤年，郭静科，朱则亮，滕薇，胡雨嘉，罗圆圆，王梦田，刘树滔。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220313-141。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
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为构建多元化食物供给体系并兼顾生态环境保护，并形成以生物多样性保护促进食品生产的可持续性，北京食品科学研究院和中国食品杂志社将与北方民族大学、皖西学院、宿州学院、滁州学院于 2023年5月13-14日在中国宁夏银川 共同举办“ 生态保护与食品可持续发展国际研讨会 ”。本届研讨会将围绕新资源食品挖掘、动植物、微生物可替代蛋白、食用菌等食物资源的开发现状、重要创新进展及存在的问题开展研讨，探讨未来食品发展方向，通过展示我国生态保护与食品可持续发展等领域的最新科研成果，搭建科研单位与企业产学研结合的平台，共同促进我国食品产业发展快速踏入新里程。
Food Science of Animal Products（ISSN: 2958-4124, e-ISSN : 2958-3780）是一本国际同行评议、开放获取的期刊，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心主办，中国食品杂志社《食品科学》编辑团队运营，属于食品科学与技术学科，旨在报道动物源食品领域最新研究成果，涉及肉、水产、乳、蛋、动物内脏、食用昆虫等原料，研究内容包括食物原料品质、加工特性，营养成分、活性物质与人类健康的关系，产品风味及感官特性，加工或烹饪中有害物质的控制，产品保鲜、贮藏与包装，微生物及发酵，非法药物残留及食品安全检测，真实性鉴别，细胞培育肉，法规标准等。
投稿网址：
https://www.sciopen.com/journal/2958-4124
福州大学研究生(福州大学研究生院)
