研究背景

蔗糖是目前应用最广泛、可及性最高的营养型甜味剂，全球消费量始终保持较高水平。鉴于大量研究证实，高水平蔗糖的摄入与多种代谢性疾病，心血管疾病及消化道疾病有较高关联性，蔗糖的使用成为了全球公共卫生系统关注的重要健康问题。

临床研究表明，糖的使用量与其对健康的危害成正相关关系，坚持低糖饮食可以减少肠易激患者的胃肠道症状。虽然目前对于IBD患者的膳食指南中提出，应尽量减少添加糖的摄入，但减少糖摄入量和肠道疾病的缓解是否存在直接联系以及其中机制仍然存在争议和疑问。在一项队列研究中观察到CD患者糖摄入量增加，然而糖的摄入与IBD之间的关联系数却为零。因此，明确蔗糖摄入量与肠道健康的关系，并探索其中的机制，是我们为消费者以及疾病患者提供科学适宜的蔗糖用量指导的重要内容，也是我们亟待解决的课题。

南开大学王硕教授团队以推荐摄入量为基准，系统地评价了三种剂量的蔗糖摄入对DSS诱导的小鼠结肠炎的影响和作用。希望通过对小鼠的体重、DAI评分、结肠组织病理形态、炎症细胞因子、肠道微生物组成以及短链脂肪酸 (Short Chain Fatty Acids，SCFAs) 的检测，阐明不同剂量蔗糖的摄入对小鼠结肠炎的影响及其作用机制。

研究过程与结果

为了明确不同剂量蔗糖干预下对小鼠结肠炎的影响，实验参照添加糖的推荐摄入量设置低中高三个剂量组，进行了为期28天的动物实验。结果表明低剂量蔗糖的干预缓解了小鼠结肠炎症状，而高剂量蔗糖干预恶化了小鼠结肠炎症状。

图1. 不同剂量蔗糖对结肠炎小鼠表观症状的影响。

炎症细胞因子的表达水平上升是结肠炎的重要标志之一。为了进一步的探究不同剂量蔗糖干预对结肠炎症水平的影响，对结肠组织中的IL-6，TNF-α以及IL-1β基因的表达水平进行了检测。结果表明，摄入蔗糖的剂量可能与炎症水平具有剂量依赖关系。随着蔗糖摄入的增加，炎症水平提升。

为了进一步评价结肠的病理损伤，我们进行了H&E染色实验，并测定了肠道紧密连接蛋白的表达水平。结果如图2所示，低剂量的蔗糖通过改善肠道屏障的损伤抑制了炎症的进展，而高剂量的蔗糖加重了肠道屏障的损伤，并进一步加速了炎症因子的侵入。

图2. 不同剂量蔗糖对结肠炎小鼠炎症水平及肠道屏障的影响。

肠道菌群的组成可以显著影响小鼠结肠炎的发展，在结肠炎的发生发展以及治疗中均具有重要的作用。实验结果表明，不同剂量的蔗糖摄入改变了结肠炎小鼠的肠道菌群组成，并带来代谢途径和信号交流的改变。通过PICRUST分析， LOW组和DSS组之间存在5条不同的功能途径。LefSe分析结果表明，在DSS组中，Lachnospiraceae，Akkermansia和 Lactobacilluswere菌属占主导地位。Lachnospiraceae_NK4A136_group，Ruminococcaceae 以及 Rhodospirillales 菌属的丰度在HI组较高。先前的研究中证实 Erysipelotrichaceae，Bifidobacterium，Faecalibaculum，Bacteroides 以及 Romboutsia 等菌属具有产生短链脂肪酸的潜在能力。

图3. 不同剂量蔗糖对结肠炎小鼠肠道菌群的影响。

因此，实验测定了小鼠粪便中短链脂肪酸的含量，如图4，相比于DSS组，5种短链脂肪酸的含量在LOW组显著上升，且数据具有统计差异性。此外，LOW组的短链脂肪酸与MID组和HI组也具有差异显著性。而MID组与HI组的短链脂肪酸产生情况相似，这可能与两组之间相似的肠道微生物结构相关。

图4. 不同剂量蔗糖对结肠炎小鼠短链脂肪酸的影响。

考虑到短链脂肪酸对PPAR-γ的激活作用，分别通过qPCR和免疫荧光对结肠组织中PPAR-γ的含量进行了检测。结果表明，PPAR-γ的表达不论在基因还是蛋白水平，在LOW组显著上升。而与DSS相比，HI组的PPAR-γ表达显著下调。PPAR-γ作为配体激活的转录因子，可参与MAPK和NF-κB信号通路的激活。通过Western blot测定了小鼠结肠组织中不同蛋白的表达。结果表明，LOW组高水平的PPAR-γ能有效抑制MAPK/NF-κB信号通路的磷酸化水平，这表明高剂量的蔗糖干预促进了炎症的发展，加重了小鼠结肠炎的炎症状态。

图5. 不同剂量蔗糖对结肠炎小鼠PPAR-γ/MAPK/NF-κb信号通路的影响。

综上，不同剂量的蔗糖干预下，对DSS诱导的小鼠结肠炎产生了不同的影响，蔗糖摄入对结肠炎的缓解或恶化作用与剂量密切相关。低剂量摄入蔗糖，纠正了肠道菌群组成的失衡，改善了肠道菌群的功能紊乱，一定程度激活机体对于糖的代谢活力，增强了短链脂肪酸的产生。高剂量的蔗糖摄入，导致肠道菌群紊乱更加严重。综上所述，不同剂量的蔗糖干预可能通过对肠道菌群的结构和功能的不同影响，改变短链脂肪酸的产生情况，并差异化的调节PPAR-γ和MAPK/NF-κB信号通路，最终影响DSS诱导的小鼠结肠炎。

图6. 不同剂量蔗糖干预对结肠炎小鼠的差异化影响及潜在机制。

作者简介

第一作者

张雪娇 博士

河北农业大学食品科技学院

毕业于南开大学医学院，就职于河北农业大学食品科技学院，硕士生导师。

研究方向：食品营养组分的健康效应，膳食营养素对常见慢性疾病的干预及作用机制。

通讯作者

王硕 教授

南开大学

南开大学特聘杰出教授、博士生导师。国家杰出青年基金获得者、长江学者特聘教授、国家万人计划科技领军人才、教育部“新世纪优秀人才支持计划”人员、国家“百千万人才工程”国家级人选、IUFoST国际食品科学院Fellow、IUFoST执委。“安全科学与工程”第七届学科评议组成员、国家食品安全标准审评委员会委员、国家食品风险评估专家委员会委员、中国营养学会营养与保健食品分会委员、中国营养保健食品协会肠道微生物专业委员会委员、享受国务院特殊津贴。

王硕教授近年来主要致力于食品营养与健康、食品安全、食品加工过程控制等方向研究，在肠道免疫、能量代谢和机体免疫，基于膳食成分与肠道微生物的互作，母乳功能成分、膳食功能因子与营养素的分泌代谢规律和健康效应，功能纳米材料食品安全精准体外检测和体内可视化研究方法，纳米抗体免疫检测理论和检测技术，加工食品营养素消化性和生物可利用性，加工危害物减控机制及健康危害控制等方面开展大量工作。王硕教授以第一作者或通讯作者身份在国内外知名SCI学术刊物上发表论文791篇，总他引次数14218次，H指数70。2015-2023年连续九年入选Elsevier发布的中国高被引学者榜单。主持和参与出版了9部食品领域专著，获得50余项发明专利授权。近五年先后承担了国家重点研发计划、国家自然科学基金、教育部和人事部等国家级重大科研项目30余项。获得国家科技进步二等奖1项，国家专利优秀奖1项，天津市科技进步一等奖1项，天津市专利金奖1项，教育部、天津市自然科学和科技进步二等奖4项。

原文出自 Nutrients 期刊：https://www.mdpi.com/1711176

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/nutrients

Nutrients 期刊介绍

主编：Lluis Serra-Majem, University of Las Palmas de Gran Canaria, Spain; Maria Luz Fernandez, University of Connecticut, USA

期刊主题涵盖常量营养素、微量营养素、生物活性营养素、运动营养、公共卫生和饮食相关疾病等学科领域。

2023 Impact Factor：4.8 

2023 CiteScore：9.2

Time to First Decision：17.5 Days

Acceptance to Publication：2.5 Days