南京农业大学食品科技学院姜帅等人在Food Frontiers期刊上发表了题为Exploring the impact of myoglobin from red meat on intestinal function: Insights from mouse and cell models（探索红肉肌红蛋白对肠道功能的影响：来自小鼠和细胞模型的见解）的研究论文（通讯作者：李春保）。
长期食用大量红肉可能会增加患癌症的风险，但其与健康的因果关系仍存在相当大的不确定性。在我们之前的研究中，肉类中肌红蛋白的过量摄入可能与结直肠损伤有关，但尚未对小肠进行相关研究。本文旨在研究肌红蛋白摄入对小鼠十二指肠和结肠肠道屏障功能的影响，并通过细胞培养实验阐明其潜在机制。肌红蛋白的高摄入量通过血红素和铁诱导氧化应激反应，改变肠上皮细胞的细胞周期和凋亡，并破坏十二指肠和结肠的肠粘膜屏障。单独的肌红蛋白水解物在HT29细胞中比在INT407细胞中更严重地诱导氧化应激和凋亡，这可能是更严重的结肠损伤的主要原因。然而，正常摄入肌红蛋白可能会通过增加有益微生物群及其代谢产物的比例来增强肠道屏障。
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图1 肌红蛋白膳食对小鼠生理和肠道状态的影响
随着喂养时间的增加，高浓度膳食肌红蛋白组（HMb）的小鼠体重和食物摄入量最低，并且食物效率最低。膳食中高剂量的肌红蛋白增加了盲肠的重量和指数。在喂养3周和8周时。仅HMb膳食会导致生长不良小鼠的表现和肠道状态的改变。这也通过更高水平的血清内毒素、DAO和D-LA直接证实，摄入过高含量的肌红蛋白，导致小鼠的肠道屏障发生损伤。
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图2 仅高肌红蛋白膳食诱导结肠粘膜屏障减弱、炎症反应和氧化应激
结肠的H & E观察显示，CON、LMb和MMb组之间没有显著差异，而在HMb组中，观察到炎症浸润和隐窝细胞数量减少。肠屏障功能主要由肠上皮细胞通过紧密连接和粘蛋白分泌维持。免疫组织化学分析显示，仅HMb组降低了结肠组织中ZO-1和MUC2的丰度，这些结果表明肠道组织损伤和肠道屏障受损，同时，高浓度膳食肌红蛋白增加了小鼠的炎症水平和氧化应激程度，HMb组具有最高的炎症因子含量和MDA、4-HNE和8-OHdG水平。
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图3 肌红蛋白消化产物对细胞活力和氧化应激的影响
进一步，将肌红蛋白水解物用于小肠细胞（INT407细胞）和结肠细胞（HT29细胞）培养体外培养实验。在培养过程中，随着膳食中肌红蛋白含量的增加，SOD活性显著降低，而MDA含量显著增加。这些间接反映了抵抗自由基损伤的能力下降和细胞脂质过氧化损伤程度的增加。有趣的是，在相同的培养条件下，HT29细胞的氧化应激水平高于INT407细胞，但HT29细胞比INT407细胞更能维持细胞活力。
氧化损伤程度和修复能力之间的不平衡导致细胞存活率降低，导致细胞凋亡或细胞周期停滞。据推测，消化产物中的游离血红素和铁通过过度的氧化应激反应引起脂质过氧化，可能极大地促进正常上皮细胞和癌症细胞的增殖。然而，适量的肌红蛋白不会影响肠细胞的正常状态。
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图4 高剂量肌红蛋白对十二指肠和结肠的影响示意图
本研究发现高摄入肌红蛋白通过血红素和铁诱导氧化应激反应，改变肠上皮细胞的细胞周期和凋亡，并破坏十二指肠和结肠的肠粘膜屏障。此外，对于结肠来说，肠道微生物群及其代谢产物也在这一过程中发挥了至关重要的作用。综合上述结果发现，正常摄入肌红蛋白不会引起肠道稳态的改变也不会对肠道健康的不利影响。这些发现为红肉摄入的剂量提供了风险评估，并为红肉摄入与肠道健康之间的关系提供了新的见解。
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原文链接
Jiang, S., Xue, D., Li, Q., Shan, K., Zhang, M., Zhou, G., & Li, C. (2024). Exploring the impact of myoglobin from red meat on intestinal function: Insights from mouse and cell models. Food Frontiers, 1-19. https://doi.org/10.1002/fft2.472
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/fft2.472
