肠上皮细胞是一种单细胞层,构成了对抗外部环境的最大和最重要的屏障。它起到选择性渗透作用,允许营养素、电解质和水的吸收,同时保持对肠腔内毒素、抗原和肠道菌群的有效防御。在过去十年中,人们越来越清晰地认识到肠黏膜屏障功能损伤与炎症性疾病发生之间的关系。体外和体内动物研究表明肠道通透性受多种因素调控,包括外源因素、上皮细胞凋亡、细胞因子和免疫细胞等。同时免疫诱导的肠屏障功能障碍被认为是炎症性肠病(IBD)和糖尿病在内的多种自身免疫和炎性疾病的关键。肠道是肠道内复杂微生物群落生活的场所,肠道菌群在这个场所内不断产生潜在的致病菌、毒素和大量来源丰富的抗原。肠道内的致病菌、过度增殖的条件致病菌在与肠上皮细胞之间复杂的、不间断的相互作用往往会导致肠道屏障功能紊乱、液体和电解质转运异常以及诱发炎症反应。肠道病原体可通过与细胞表面结合直接破坏肠道屏障分子并诱导紧密连接蛋白表达的改变。除正常肠道菌群外,病原体产生的毒素和蛋白酶也可以促进细胞损伤和细胞凋亡、改变上皮离子转运并破坏紧密连接和细胞骨架。这时,附着在肠上皮的阻隔肠上皮细胞与肠道菌群及其代谢物接触的黏液层便成了研究的关键。本实验以SD大鼠溃疡性结肠炎为模型,研究葛根素对肠黏膜屏障损伤和炎性疾病的恢复机制。实验结果表明,葛根素的补充显著降低了大鼠肠腔和结肠黏液层中因溃疡性结肠炎发生而升高的黏蛋白利用菌的总相对丰度和Bacteroides、Ruminococcus 1、Eubacterium brachy group等携带黏蛋白切割和转运体基因且较对照组而言爆发性增长的属的相对丰度,间接地保护了肠上皮免受致病菌及其代谢物的侵蚀,且降低了黏蛋白的消耗,为结肠杯状细胞的功能恢复提供了喘息的时间。另一方面,葛根素的补充显著增加了结肠干细胞分化为杯状细胞的数量,增强了杯状细胞的分泌功能和对黏蛋白的分泌量,显著提升了结肠黏液层的厚度和致密性,进一步阻隔了肠道致病菌及其代谢物与肠上皮的接触,为屏障损伤的恢复提供了充足的时间和安全的空间。再者葛根素通过对肠道菌群和共生菌群结构的调节,显著增加了肠腔短链脂肪酸的产量,为肠上皮细胞和杯状细胞提供了充足的能量。综上所述,每日补充葛根素可以通过调节肠道菌群和共生菌群,刺激结肠杯状细胞分化、分泌,增加黏液层厚度,进而修复肠黏膜屏障损伤、缓解相关的炎性疾病。