本文系Food Science and Human Wellness原創編譯，歡迎分享，轉載請授權。

Introduction

氧化應激（OS）狀態會產生許多氧化中間產物，這些產物可以直接或間接損害DNA、蛋白質和脂質。它們能誘發基因突變、蛋白質變性和生成脂質過氧化物，被認為可能是導致人類衰老和疾病的危險因素。腸道由于其持續暴露在腔內環境中的特性，更容易受到氧化應激的影響。這可能會影響消化和吸收過程，并可能導致許多腸道疾病的發生。目前，人們已經使用外源性抗氧化劑，如沒食子酸丙酯、丁基羥基甲苯和丁基羥基茴香醚等，來改善生物體在關鍵生命階段的氧化還原狀態。這些階段包括斷奶期、腸道發育不全期以及攝入量減少等情況，這些情況都可能導致內源性抗氧化劑合成不足。然而，這些合成抗氧化劑存在許多副作用。因此，人們越來越關注尋找具有抗氧化活性的天然物質。

綠豆是一種直立的一年生草本植物，具有幫助胃腸消化、清熱解毒、養胃護肝等生理活性功能。綠豆皮作為綠豆加工過程中的一種副產物，同樣含有許多活性物質。多糖作為綠豆皮的重要活性物質，已被證明具有抗氧化、免疫調節和抑菌等活性。前期的研究發現堿提醇沉法從綠豆皮中提取得到的多糖（MBP）具有較高的抗氧化能力和自由基清除能力。較好的抗氧化性能可能使多糖通過調節氧化應激標志物和抑制活性氧衍生的氧化應激來對抗各種疾病。因此，研究MBP緩解腸道OS是很有意義的。

越來越多的研究發現，多糖能夠減輕細胞的氧化損傷程度。此外，RNA測序（RNA-seq）是近年來發展起來的一種技術，其以高通量的方式進行轉錄組分析應用，可以獲得轉錄組基因信息，也可用于差異表達基因分析和功能預測。RNA-seq 技術可以讓我們從基因的結構和功能中掌握很多的信息，其中包括特定生物過程以及相關疾病的發病機制。近年來，生物信息學工具迅速興起并被應用于大規模數據的分析。特別是 RNA-seq 被廣泛用于研究多糖的生物活性，因為它可以在較少的樣本中檢測到范圍更廣的表達水平，其結果還支持技術復制和生物復制，具有高重復性的優勢。這將有利于我們對MBP緩解腸道細胞氧化應急的相關機制研究。

南昌大學食品學院的陳帥碩士，謝建華研究員等通過在本研究中建立IEC-6細胞的氧化損傷模型。通過測定氧化應激相關指標及MAPK/Nrf2、NF-κB信號通路蛋白表達，評價MBP的保護作用。然后，基于RNA-seq技術和特異性抑制劑實驗，進一步驗證MBP對IEC-6細胞氧化損傷的保護作用及其分子機制。

Results and Discussion

對H2O2誘導的IEC-6細胞的保護作用

首先通過H2O2誘導IEC-6細胞發生氧化損傷，用CCK-8試劑盒測定細胞活力以評估損傷模型的可行性。通過細胞活力、超氧化物歧化酶（SOD）和丙二醛（MDA）的數值來評估MBP緩解IEC-6細胞氧化損傷的效果。如圖1A、1B和1C所示，MBP在0-100 μg/mL內對細胞沒有毒性，500 μmol/L的H2O2能使IEC-6細胞達到半致死率，MBP（20~80 μg/mL）能有效增加H2O2誘導的IEC-6細胞的細胞活力，且具有劑量依耐性。圖1D和1E表明，MBP可以恢復抗氧化酶的活性以及減少過氧化物的產生，圖2說明了MBP能調節異常的ROS水平。這些結果都表明，MBP可能通過提高抗氧化酶活力，減少過氧化物的產生以及維持細胞內ROS的水平來減緩細胞氧化損傷，以達到保護細胞的效果。

圖1 MBP對H2O2誘導IEC-6細胞氧化損傷的保護效果

圖2 MBP對細胞ROS產生水平的影響

可能的影響機制

MAPK信號通路廣泛存在于各種細胞中，并參與了生物體的許多生命活動，主要參與細胞生長、分化、生存、凋亡和病理過程相關。MAPK信號通路可以調節Nrf2與其抑制蛋白Keap1的解離，而解離的Nrf2對細胞保護系統有激活作用。NF-κB是一種普遍存在的轉錄因子，受不同的刺激因素調節，包括缺氧、生長因子和化療藥物。NF-κB的轉錄一旦被激活，可以刺激生長因子、趨化因子、細胞周期控制、炎癥相關基因、逃避凋亡和細胞衰老。因此，NF-κB 在調控細胞氧化損傷方面具有關鍵作用。如圖3和圖4所示，相對于模型組，MBP預處理后的細胞中的蛋白表達均有顯著變化。這些結果表明MBP可能是通過MAPK/Nrf2以及NF-κB通路緩解細胞氧化損傷。

圖3 MAPK通路蛋白的表達

圖4 NF-κB和Nrf2通路蛋白的表達

基于RNA-s

RNA-Seq和特異性抑制劑對相關機制進行驗證

使用RNA-seq來分析其可能的潛在機制，對數據進行GO和KEGG富集分析。圖5E-G的數據表明，與空白組相比，模型組改變的功能類別主要為生物過程(調節發育過程、動物器官發育)，說明H2O2可能通過影響生物發育過程，在發育過程中對一些重要的器官造成損傷，這些因素可能導致腸道氧化損傷。而對比模型組，MBP組主要改變的功能類別是細胞組分(胞內、胞內細胞器)，胞內是MBP減輕H2O2誘導的IEC-6細胞氧化損傷的重要途徑，并且可能是通過以特定方式影響胞內細胞器和胞內環境發揮作用。圖5H-J的KEGG分析中，結果發現H2O2影響蛋白磷酸酶的活性和細胞轉錄因子的表達，導致細胞信號傳導不足和細胞凋亡。

考慮到MAPK和NF-κB信號通路廣泛存在于各種細胞中，在本實驗的結果中它們也被顯著富集，差異基因的數量也很高。因此，采用添加特異性蛋白抑制劑的手段對其機制進行了驗證（圖6）。結合此前的結果證實MBP 確實可以減輕 H2O2誘導的 IEC-6 細胞氧化損傷，并通過 MAPK和 NF-κB 通路調節細胞的氧化損傷，增強 IEC-6 細胞對H2O2誘導的氧化損傷的防御作用。然而，MAPK 信號通路是否像假設的那樣在 Nrf2通路的上游被激活，以及哪個信號觸發了Nrf2與Keap1(其組成型抑制劑)的分離，還是有其他潛在的途徑仍有待研究。因此，需要更可靠和深入的研究來揭示多糖在腸道疾病中的抗氧化機制。

圖5 RNA-seq分析

圖6 添加特異性蛋白抑制劑后相關蛋白表達

Conclusion

這些結果證實MBP可以減輕H2O2誘導的IEC-6細胞氧化損傷。MBP預處理可通過調控細胞氧化還原狀態，提高細胞抗氧化功能，并可能通過MAPK/Nrf2/Keap1和NF-κB信號通路激活保護機制，減輕細胞氧化損傷。本研究有助于進一步了解MBP抗氧化應激的潛在機制，可作為治療或保護腸道氧化應激的一種潛在治療工具。

第一作者簡介

陳帥，南昌大學食品學院2020級碩士研究生，主要研究方向為食品生物活性物質。在讀期間，以第一作者在Food Hydrocolloids、Food Science and Human Wellness等SCI一區發表學術論文3 篇，獲2023年南昌大學食品學院優秀畢業生，目前在華中農業大學攻讀食品科學與工程博士學位。

通信作者簡介

謝建華，南昌大學贛江特聘教授，研究員，博士生導師，美國普渡大學（Purdue University）博士后?，F任南昌大學食品科學與資源挖掘全國重點實驗室副主任、國際食品創新研究院副院長。入選國家高層次人才特殊支持計劃科技創新領軍人才、國家高層次人才特殊支持計劃青年拔尖人才，享受國務院政府特殊津貼專家、江西省百千萬人才工程，江西省首批青年“井岡學者”，江西省杰出青年人才資助計劃等。兼任中國農學會農產品貯藏加工分會常務理事、中國青年科技工作者協會理事、生物醫藥專業委員會委員；Journal of Functional Foods、Food Science and Human Wellness、《未來食品科學》等國內外學術期刊副主編、編委，Critical Reviews in Food Science and Nutrition、Food Chemistry、Food Hydrocolloids、Carbohydrate Polymers等30多個國際權威期刊審稿人。主要研究方向為食品化學與營養學、食品生物活性成分結構與功能。近年來主持國家重點研究計劃項目、國家自然科學基金及省部級項目20余項；在國內外重要期刊上發表論文200余篇，其中SCI論文180余篇（75%為本領域一區刊物），迄今發表的SCI論文被引用11 200余次，H指數50，多篇文章被評為ESI高被引論文和熱點論文，申請或授權國家發明專利20余件，主編/參編著作5 部（其中2 部為國家級規劃教材）、譯著1 部，英文專著2 章，獲江西省自然科學一等獎、二等獎等省部級以上獎勵5 項。

Alkali-extracted polysaccharides from mung bean skin possess protective effect on H2O2-induced IEC-6 cells: the role of NF-κB and MAPK signaling pathways

Shuai Chena, Liuming Xiea, Pingwei Wena, Qiang Yua, Yi Chena, Hanyu Lua, Ting Chena, Xin Taoa, Jianhua Xiea,b,*

a State Key Laboratory of Food Science and Resources, Nanchang University, Nanchang 330047, China

b International Institute of Food Innovation Co., Ltd., Nanchang University, Nanchang 330200, China

*Corresponding author.

Abstract

Intestinal oxidation-reduction balance is essential to protect host health. Research on the underlying mechanisms of oxidation homeostasis can provide conditions to the treatment or protection of intestinal oxidative stress. Therefore, the mechanism of polysaccharide (MBP) with alkali-extracted from mung bean skin in alleviating oxidative damage induced by H2O2-induced in intestinal epithelial cells (IEC)-6 cells was explored. Results indicated that MBP effectively mitigated the H2O2-induced decrease in IEC-6 cell viability, restored superoxide dismutase (SOD) activity, lowered malondialdehyde (MDA) content, and decreased reactive oxygen species (ROS) level. Western blotting showed that MBP may mitigate oxidative damage through NF-κB, MAPK and Nrf2 signaling pathway, and RNA sequencing (RNA-seq) analysis confirmed that MBP can protect cells by regulating MAPK and NF-κB signaling pathways. Moreover, the results of the inhibitor experiment also support the above hypothesis. These results verified that MBP has the capacity to mitigate oxidative damage induced by H2O2 in IEC-6 cells through MAPK and NF-κB signaling pathway. The study showed that MBP can assist preventing intestinal diseases relating to oxidative stress, which could facilitate the development of functional foods.

Reference:

CHEN S, XIE L M, WEN P W, et al. Alkali-extracted polysaccharides from mung bean skin possess protective effect on H2O2-induced IEC-6 cells: the role of NF-κB and MAPK signaling pathways[J]. Food Science and Human Wellness, 2024, 14(1): 9250006. DOI:10.26599/FSHW.2024.9250006.

文章翻譯由作者提供

編輯：王佳紅；責任編輯：孫勇

封面圖片：圖蟲創意

為貫徹落實《中共中央國務院關于全面推進美麗中國建設的意見》《關于建設美麗中國先行區的實施意見》和“健康中國2030”國家戰略，全面加強農業農村生態環境保護，推進美麗鄉村建設，加快農產品加工與儲運產業發展，實現食品產業在生產方式、技術創新、環境保護等方面的全面升級。由 中國工程院主辦， 中國工程院環境與輕紡工程學部、北京食品科學研究院、湖南省農業科學院、岳麓山工業創新中心承辦， 國際食品科技聯盟（IUFoST）、國際谷物科技協會（ICC）、湖南省食品科學技術學會、洞庭實驗室、湖南省農產品加工與質量安全研究所、中國食品雜志社、中國工程院Engineering編輯部、湖南大學、湖南農業大學、中南林業科技大學、長沙理工大學、湘潭大學、湖南中醫藥大學協辦的“ 2025年中國工程院工程科技學術研討會—推進美麗鄉村建設-加快農產品加工與儲運產業發展暨第十二屆食品科學國際年會”，將于2025年8月8-10日在中國 湖南 長沙召開。

長按或微信掃碼進行注冊