《Food Bioscience》：An Evaluation of
Tetrastigma hemsleyanum Leaves: Digestion, Absorption and Anti-inflammatory Effects via an
In Vitro Digestion-Caco-2-HT-29 Model
編輯推薦：
研究采用體外模擬消化結合Caco-2細胞模型，系統探討Tetrastigma hemsleyanum葉（THL）的消化吸收特性及其抗炎機制。結果表明THL經消化后釋放的6種可吸收成分通過Caco-2細胞模型驗證其腸道轉運能力，并顯著抑制TNF-α誘導的HT-29細胞炎癥反應，其機制涉及Keap1/Nrf2通路激活及HO-1表達上調，為建立“消化-吸收-活性”研究范式提供新證據。
肖麗華|畢欣|薛艷華|潘峰|張華|蔣莉|孫勇
中國江西省南昌市南昌大學食品科學與資源國家重點實驗室，郵編330047
摘要
Tetrastigma hemsleyanum的葉子（THL）是一種傳統的可食用和藥用多年生植物，以其多樣的生理活性而聞名，包括在體內對潰瘍性結腸炎的有效性。本研究采用了一種結合模擬消化模型和Caco-2細胞單層模型的綜合體外方法，探討了THL中生物活性成分的消化和吸收過程。此外，我們還在人類結直腸腺癌細胞系（HT-29細胞）炎癥模型中評估了THL體外消化成分的抗炎特性和機制。研究發現，THL中的六種成分可以被Caco-2細胞吸收和轉運。盡管在消化過程中抗氧化能力有所下降（主要是由于酚類和黃酮類化合物的丟失），但消化后的THL仍具有顯著的抗炎活性。消化后的THL通過Kelch樣ECH相關蛋白1（Keap1）/核因子紅系2相關因子2（Nrf2）通路（可能通過血紅素加氧酶-1（HO-1）介導）減輕了HT-29細胞中的腫瘤壞死因子-α（TNF-α）誘導的炎癥。通過整合體外消化、吸收和抗炎模型，本研究建立了一個“消化-吸收-生物活性”的研究范式，為THL在胃腸道中的命運和生物活性提供了基礎性的見解。
引言
Tetrastigma hemsleyanum是傳統醫學和飲食實踐中使用多年的多年生植物。Tetrastigma hemsleyanum的葉子（THL）富含多酚類化合物，尤其是槲皮素和山柰酚等黃酮類物質、綠原酸和咖啡酸等酚酸以及白藜蘆醇衍生物。這些生物活性成分顯著增強了其抗氧化和抗炎特性，從而在清熱、解毒、保護肝臟和管理炎癥性疾病方面具有民間應用價值。3盡管THL具有明確的藥用價值，并被廣泛用于功能性食品（如茶、口服液和含片）中，且其栽培技術也得到了成功推廣，但由于缺乏堅實的理論基礎，其產品開發仍然受到限制。因此，系統地闡明其藥理活性物質和機制是推動可持續工業發展的關鍵科學前提。目前，關于THL的研究主要集中在其地下部分的多糖上，探討了它們的免疫調節、降糖和抗菌作用。456最近，我們的團隊將研究重點轉向了其地上部分。我們進行了全面的化學分析、體內代謝研究以及體外和體內的抗腫瘤活性評估，并研究了其修復大鼠氧化損傷的潛力。127此外，我們還證明了THL酒精提取物可以緩解硫酸葡聚糖鈉（DSS）在小鼠模型中引發的潰瘍性結腸炎。機制研究表明，Keap1/Nrf2信號通路是關鍵調節因子，可能通過與多酚類成分的相互作用來調節氧化應激和炎癥通路。8盡管取得了這些進展，但其體外的抗炎機制和關鍵生物活性成分仍不完全清楚。因此，進一步研究其地上部分的生物活性物質和分子機制至關重要。本研究利用兩種互補的體外細胞模型來研究THL的轉運特性和抗炎潛力。Caco-2細胞系是一種成熟的吸收性腸上皮細胞模型，在形態和功能上與人體腸道上皮高度相似。9當細胞達到匯合狀態時，它們會分化并極化，形成具有緊密連接的單層結構，從而可以研究與口服吸收相關的被動擴散、主動轉運和代謝過程。體外Caco-2單層通透性與體內吸收數據之間的高相關性（r2 = 0.92）驗證了該模型的預測價值。10該模型已成功用于研究多種天然產物的吸收。11它非常適合評估THL生物活性成分的跨膜吸收潛力——這是研究其系統或局部生物活性的關鍵第一步。為了模擬結腸炎癥環境，我們使用了HT-29細胞系，這是一種可以分化為杯狀細胞的結直腸腺癌細胞系。與吸收性Caco-2模型不同，HT-29細胞具有分泌功能，能夠模擬結腸黏液屏障。1213更重要的是，HT-29細胞對炎癥刺激表現出更高的敏感性，這歸因于它們表面高表達的TLR4等受體14以及對IFN-γ等細胞因子的強烈反應15。這使得它們成為評估消化后THL成分抗炎活性的合適且敏感的系統。通過整合這兩種模型，我們建立了Caco-2單層模型來研究THL成分的吸收和轉運，并使用細胞因子刺激的HT-29細胞來評估其抗炎效果。這種結合體外的方法可以精確控制實驗條件，并為未來的體內研究提供基礎性的機制數據。
氧化應激源于活性氧（ROS）與機體中和能力之間的不平衡，導致細胞損傷。16它與炎癥密切相關，共同形成了一個自我持續的循環，引發并加劇了多種疾病。17Keap1/Nrf2通路是細胞防御的關鍵調節因子，能夠對抗氧化應激和炎癥。其激活可以抑制促炎性的NF-κB通路。18一個關鍵機制涉及Nrf2誘導的HO-1，它通過阻止NF-κB抑制因子IκB的降解來抑制NF-κB信號通路，從而減少炎癥基因的表達。19THL的抗炎效果可能通過Nrf2激活與NF-κB抑制之間的相互作用來介導；然而，具體機制尚未完全闡明。
因此，本研究主要關注Tetrastigma hemsleyanum的地上部分，旨在通過體外模擬消化模型和Caco-2細胞吸收模型來評估其消化和吸收過程。此外，還探討了THL在體外消化后對結腸細胞的潛在抗炎作用及其相關機制。我們首次通過整合體外消化/吸收/抗炎評估，建立了THL的“消化-吸收-生物活性”研究范式。這種方法為闡明草藥提取物的胃腸道命運和后續生物活性提供了全面的框架，為未來研究傳統上因健康益處而被消費的植物的功能特性提供了堅實的方法論基礎。
材料與試劑
Tetrastigma hemsleyanum葉子購自中國上饒紅太陽農業發展有限公司。Dulbecco改良Eagle培養基（DMEM）和磷酸鹽緩沖鹽水（PBS）購自北京Solarbio科技有限公司。胎牛血清購自Biological Industries Technology有限公司。抗Keap1、Nrf2、HO-1、NQO1、GCLC、Claudin-1、Occludin、Lamin B、GAPDH抗體購自美國馬薩諸塞州丹弗斯的Cell Signaling Technology公司。
體外消化后總酚類、總黃酮類含量和抗氧化能力的改變
我們采用體外消化模型模擬THL提取物在口腔、胃和腸道階段的傳遞過程，同時監測總酚類（TP）含量、總黃酮類（TF）含量和抗氧化能力的變化。如圖1A-B所示，經過口腔、胃和腸道消化后，TP和TF含量均逐漸下降。口腔消化后，TP從406.68 ± 2.86 mg GAE/g DW下降到364.51 ± 2.00 mg GAE/g DW，TF從216.84
討論
細胞炎癥和氧化應激密切相關，兩者以雙向方式相互影響。具有抗氧化特性的天然產物在調節炎癥過程方面顯示出巨大潛力。Tetrastigma hemsleyanum是一種傳統的藥用植物，其地上部分最近在現代食品和健康補充劑行業中受到了關注。先前的研究已經證明了THL的抗氧化和抗炎活性，
結論與局限性
本研究系統地研究了THL在胃腸道中的穩定性、其消化成分的腸道轉運及其隨后的抗炎活性。初步確定六種生物活性成分可以通過Caco-2單層進行轉運。值得注意的是，盡管在消化過程中整體抗氧化能力有所下降，但這些轉運成分在TNF-α誘導的HT-29細胞中仍表現出顯著的抗炎效果。
CRediT作者貢獻聲明
畢欣：撰寫——審稿與編輯、研究。
肖麗華：撰寫——審稿與編輯、初稿撰寫、可視化、軟件使用、項目管理、方法學、研究、數據分析、數據整理。
孫勇：驗證、監督。
潘峰：概念構思。
薛艷華：方法學。
張華：驗證、方法學。
蔣莉：研究
未引用參考文獻
33.; 34.; 35.; 40.; 41.; 42.; 45.; 46.; 48.; 49.
利益沖突
本文作者不存在任何可能影響本研究工作的利益沖突。
利益沖突聲明
作者聲明他們沒有已知的可能會影響本文工作的財務利益或個人關系。
致謝
本項目得到了江西省營養與健康管理培養項目（項目編號2023-YBPY-02）和九江細胞治療重點實驗室開放基金（項目編號JYKF2024005）的資助。
