唾液酸（SA）又名燕窝酸，是一类以N-乙酰神经氨酸（Neu5Ac）为核心单体的九碳酸性单糖家族。已有研究证实，燕窝中富含的SA具备明确的抗炎活性与肠道菌群调节功能，可抑制中性粒细胞过度激活介导的炎症级联反应，并通过丝裂原活化蛋白激酶-核因子-κB/激活蛋白-1信号通路调控RAW264.7巨噬细胞的炎症应答；同时SA对肠道菌群结构具有调节作用，尤其可增加双歧杆菌属和拟杆菌属的相对丰度。当Neu5Ac通过α-2,3-糖苷键与半乳糖C3位羟基共价连接时，可生成三糖结构的3’-唾液酸乳糖（3’-SL）。作为一种重要的功能性低聚糖，3’-SL在维持婴儿肠道稳态、促进脑部发育及提升免疫力中发挥关键作用。3’-SL可被双歧杆菌等肠道优势益生菌优先代谢，生成丁酸等短链脂肪酸，能够显著增强Caco-2细胞模型的肠道屏障功能，并在减轻肠道炎症反应、改善结肠黏膜结构完整性方面表现出明确的生物学活性。
随着合成生物学技术的发展，SA和3’-SL可以通过生物合成的方式放大生产并实现量产，使其成为具备实际应用价值的功能性原料。从结构上讲，SA和3’-SL是不同的功能性碳水化合物，但这两种化合物在其结构中都具有共轭唾液酸部分。现有研究表明，SA与3’-SL均具有维持肠道健康及预防相关疾病的潜在益处。然而，3’-SL究竟是通过代谢生成SA介导其益生功能，还是依托其独特的寡糖分子结构特征及机体特异性代谢利用途径发挥作用仍尚无定论。目前，绝大多数研究仅针对单一化合物展开，缺乏在同一体内模型中系统、平行对比两者在功效强度、作用机制及代谢命运上的差异。这种直接对比研究的缺失，严重阻碍了对二者功能本质的理解，也限制了它们在精准营养领域的应用。
葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的小鼠结肠炎模型能模拟人类炎症性肠病中肠道屏障损伤、菌群失调和免疫细胞浸润的核心病理特征，适用于综合评价干预措施对多维度生理指标的影响，也是一种常见的肠道损伤的研究模型。 中南民族大学生命科学学院的 巢诚、周启文和 郭小华*等人 通过构建DSS诱导的小鼠结肠炎模型，采用SA与3’-SL对小鼠进行饮水干预，记录体质量变化、粪便性状及出血情况，并采集血清、结肠组织与内容物开展多指标检测分析，通过炎症应答、菌群结构、屏障完整性等多个维度，旨在阐明SA与3’-SL在功能机制上的共性与特性，以期为二者在肠道健康产品中的精准应用提供坚实的实验依据。
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SA与3’-SL对结肠炎的调控作用
为期21 d的预处理期间，SA与3’-SL两组之间的小鼠体质量仍无显著差异（P＞0.05）；如图2A所示，在DSS诱导期间CON组小鼠体质量持续上升，DSS组小鼠体质量呈下降趋势，第7天降至（22.45±1.27）g，而SA或3’-SL干预均明显减缓体质量下降。如图2B所示，与CON组相比，DSS组DAI显著升高（P＜0.001），而DSS+SA和DSS+3’-SL组DAI显著下降（P＜0.001）。如图2C、D所示，与CON组相比，DSS组的小鼠结肠显著缩短并伴水肿（P＜0.01）；与DSS组相比， DSS+SA和DSS+3’-SL组均可恢复结肠长度并减轻水肿。DSS+SA与DSS+3’-SL组间DAI及结肠长度差异无统计学意义（P＞0.05）。
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SA与3’-SL的摄入对结肠炎小鼠组织病理学的影响
如图3A～C所示，CON组结肠黏膜结构完整、隐窝排列规整、杯状细胞丰富、糖蛋白层连续；DSS组则出现黏膜局灶性缺损、隐窝结构破坏，伴大量中性粒细胞及单核细胞浸润，杯状细胞数量显著减少（P＜0.001），糖蛋白覆盖率明显下降。而DSS+SA组和DSS+3’-SL组黏膜完整性得到明显改善，隐窝结构恢复，炎症浸润减轻，杯状细胞数量及糖蛋白层覆盖率均显著回升。图3D的病理组织学评分进一步显示，DSS组评分显著升高（P＜0.000 1），而DSS+SA与DSS+3’-SL组的评分均显著降低（P＜0.001），提示SA与3’-SL的干预均可有效缓解DSS诱导的结肠损伤。
3
SA和3’-SL对结肠炎小鼠肠道屏障功能的影响
小鼠结肠组织切片的免疫荧光结果如图4所示，红色荧光标记Claudin-1，绿色荧光标记ZO-1，蓝色荧光标记DAPI（细胞核标志物）。与CON组相比，DSS组结肠组织的红色和绿色荧光强度明显降低，ZO-1与Claudin-1的表达水平显著下降（P＜0.000 1）；而DSS+SA组和DSS+3’-SL组与DSS组相比
如图5所示，Western blotting结果进一步表明，与CON组相比，DSS诱导后跨膜蛋白Occludin和黏蛋白MUC-2的表达量显著下降（P＜0.001）。与DSS组相比，DSS+SA和DSS+3’-SL组Occludin和MUC-2的表达量均显著提高（P＜0.001、0.05）。DSS+SA组Occludin及MUC-2表达量显著高于DSS+3’-SL组（P＜0.05）。
4
SA和3’-SL对结肠炎小鼠肠道中炎症因子表达的影响
如图6A所示，相对于CON组，DSS组小鼠结肠组织炎症因子IL-1β、IL-6、IL-18蛋白表达量显著升高（P＜0.01、0.001）；相比DSS组，DSS+SA和DSS+3’-SL组炎症因子表达量均呈下降趋势，IL-1β表达量显著降低（P＜0.05、0.01）。血清中炎症因子IL-6、IL-8、TNF-α含量如图6B所示，相比CON组，DSS组血清中炎症因子含量显著升高（P＜0.05）；相比DSS组，DSS+SA和DSS+3’-SL组IL-8、TNF-α含量显著降低（P＜0.05）。除DSS+SA组小鼠血清中IL-8含量显著高于DSS+3’-SL组（P＜0.05），DSS+SA与 DSS+3’-SL组小鼠结肠组织中炎症因子表达量无统计学差异（P＞0.05）。
5
SA与3’-SL对结肠炎小鼠粪便微生物的影响
为探究SA、3’-SL对宿主肠道菌群的影响，本研究采集DSS诱导的结肠炎小鼠新鲜粪便进行微生物组学分析。为进一步量化微生物群落的多样性，如图7A所示，与CON相比，DSS处理组的Shannon、Simpson、Chao1及ACE指数均显著降低（P＜0.05）。与DSS组相比，DSS+SA组、DSS+3’-SL组的α多样性指数均未呈现显著差异（P＞0.05）；DSS+SA组与DSS+3’-SL组相比，各项α多样性指数也无统计学差异（P＞0.05）。基于主坐标分析（PCoA）的小鼠肠道菌群β多样性分析结果如图7B所示，PCo1与PCo2分别解释了总变异的46.0%和29.4%。CON组与DSS组样本在PC1轴上明显分离，组间差异具有统计学意义（Adonis检验，R2＝0.59，P＝0.001）。与DSS组相比，DSS+SA组样本部分与其重叠，整体分布向CON组方向偏移；DSS+3’-SL组样本在PC2轴上呈现独特分布，形成一个相对独立的聚类。DSS+SA组与DSS+3’-SL组在主坐标空间中分布差异明显，后者聚类更独立，前者更接近DSS组。
线性判别分析效应量（LEfSe）分析（图7C）显示，不同处理组间存在显著的微生物群落组成差异。CON组富集的菌群主要包括乳杆菌属（Lactobacillus）、芽孢杆菌纲（Bacilli）、约氏乳杆菌（Lactobacillus johnsonii）、格氏乳杆菌（Lactobacillus gasseri）；DSS组富集疣微菌目（Verrucomicrobiales）、嗜黏蛋白阿克曼菌（Akkermansia muciniphila）、红蝽菌目（Coriobacteriales）和放线菌门（Actinobacteria）。与DSS组相比，DSS+SA组富集丹毒丝菌科（Erysipelotrichaceae）、苏黎世杆菌（Turicibacter sanguinis）；DSS+3’-SL组富集Firmicutes和果胶单核菌（Monoglobus pectinilyticus）。对比两种干预方式， DSS+SA组与DSS+3’-SL组所富集的优势菌群完全不同。
如图7D、E所示，在门水平上，CON组肠道菌群的优势菌门以厚壁菌门（Firmicutes）、疣微菌门（Verrucomicrobiota）与拟杆菌门（Bacteroidetes）为主。与CON组相比，DSS组Firmicutes相对丰度显著下降（P＜0.05），Verrucomicrobiota相对丰度显著上升（P＜0.05）。与DSS组相比，DSS+SA组Firmicutes丰度略有上升但差异不显著（P＞0.05），Verrucomicrobiota丰度轻微下降但无统计学意义（P＞0.05）；DSS+ 3’-SL组Firmicutes丰度显著回升（P＜0.05），Verrucomicrobiota丰度显著降低（P＜0.05）。DSS+SA组与DSS+3’-SL组相比：DSS+3’-SL组Firmicutes丰度显著高于DSS+SA组（P＜0.05），Verrucomicrobiota丰度则显著低于DSS+SA组（P＜0.05）。
如图7F、G所示，在种水平上，CON组的优势菌种包括约氏乳杆菌（L. johnsonii，32.17%）、鼠肠杆菌（Muribaculum intestinale，13.44%）及嗜黏蛋白阿克曼菌（A. muciniphila，16.89%）。与CON组相比，DSS组A. muciniphila丰度显著升高至46.61%（P＜0.05），苏黎世杆菌（T. sanguinis）丰度显著上升至10.57% （P＜0.05），而L. johnsonii、M. intestinale丰度明显降低。相较于DSS组，DSS+SA组A. muciniphila仍维持较高丰度水平（43.99%，P＞0.05），M. intestinale（10.15%）与T. sanguinis（13.25%）的相对丰度略有回升，但未呈现统计学差异（P＞0.05）；而DSS+3’-SL组中A. muciniphila的相对丰度显著下降至21.26% （P＜0.05），同时果胶单核菌（M. pectinilyticus，29.37%）与鼠乳杆菌（Lactobacillus murinus，13.94%）显著富集（P＜0.05）。进一步比较DSS+SA组 与DSS+3’-SL组可见：DSS+3’-SL组的A. muciniphila的相对丰度显著低于DSS+SA组（P＜0.05），而M. pectinilyticus与L. murinus的相对丰度显著高于DSS+SA组（P＜0.05）。
6
肠道菌群与其他指标的相关性分析
通过Pearson相关性热图分析差异菌群与DAI、结肠长度、杯状细胞数、组织学评分、紧密连接蛋白和黏蛋白的表达量、结肠组织及血清中炎症因子表达量之间的关系，结果如图8所示。在DSS诱导的结肠炎中，Allobaculum stercoricanis、Lactobacillus faecis、L. murinus、Lactobacillus ruminis与DAI呈显著负相关，Lactobacillus delbrueckii与黏蛋白MUC-2表达量、血清中IL-8表达量、组织学评分呈显著负相关；Atopobium parvulum、Olsenella umbonata与DAI呈显著正相关，Dubosiella newyorkensis与结肠长度呈显著正相关，Atopobium vaginae、Paraeggerthella hongkongensis、Bacteroides thetaiotaomicron、Parabacteroides goldsteinii、Sarcina ventriculi与紧密连接蛋白Occludin表达量呈显著正相关，A. vaginae、Luteolibacter algae、 P. goldsteinii与黏蛋白MUC-2表达量呈显著正相关。
7
本研究基于DSS诱导的小鼠结肠炎模型，系统探究了SA与3’-SL对结肠炎的干预效应及机制。DSS结肠炎模型能够高度重现人类肠道屏障破坏-炎症浸润-微生态失衡这一关键病理过程，是研究肠道屏障调控机制以及验证功效物质的可靠体内工具。本研究中，SA与3’-SL均展现出了显著缓解DSS诱导的小鼠肠道炎症病理损伤的能力。具体而言，二者有效改善了模型小鼠体质量下降的态势，抑制了结肠缩短的程度，并且修复了受损的结肠隐窝结构，恢复了肠道黏膜完整性。从体内实验层面进一步有力地证实了SA与3’-SL在肠道炎症干预中具有积极作用。
肠道屏障功能的完整性对于维持肠道稳态起着核心作用，而紧密连接蛋白（ZO-1、Claudin-1、Occludin）与黏蛋白MUC-2的异常表达是溃疡性结肠炎病理进展的关键机制，这二者功能一旦紊乱，便会增加肠道通透性，进而诱发屏障损伤以及炎症反应。本研究发现，SA和3’-SL均能显著上调紧密连接蛋白与黏蛋白MUC-2的表达。通过强化肠道黏液屏障，降低肠道通透性，从而有效缓解了结肠炎症状。该结果与以往的研究相符，充分证实了SA与3’-SL对肠道屏障的保护作用。此外，炎症因子异常升高是结肠炎的核心病理特征，在本研究中可以观察到，SA与3’-SL均能显著下调DSS诱导结肠炎小鼠结肠组织及血清中促炎因子的表达水平，这与先前的研究结果相契合。推测这可能是由于二者共同具有的Neu5Ac结构能够对炎症过程起到调节作用，进而实现对肠道屏障的保护。
值得注意的是，尽管SA与3’-SL在改善上述炎症与屏障表型上效果相近，但二者对肠道微生物群落结构的影响存在显著差异。肠道菌群失调是结肠炎发病的核心驱动因素之一，其结构与功能的重塑已被证实是评估肠道健康干预措施有效性的关键指标。本研究通过对肠道菌群组成进行分析发现，在门水平上，与DSS+SA组相比，DSS+3’-SL组Firmicutes与Verrucomicrobiota的相对丰度更趋近于CON组。在种水平上，DSS+SA组与DSS组相比，肠道菌群组成及物种相对丰度均无统计学显著差异，这一结果表明SA干预未对小鼠结肠炎模型中肠道菌群的物种水平结构产生显著调控作用。该结果与已有研究结论一致，即SA的生物学作用以直接靶向结肠上皮细胞为主。与DSS+SA组相比，DSS+3’-SL组中A. muciniphila和L. murinus的相对丰度更接近CON组水平，同时可特异性上调M. pectinilyticus的丰度，提示3’-SL较SA具有更显著的菌群重构能力。相关性分析进一步揭示了这些差异菌群的潜在功能意义：L. murinus与血清TNF-α及结肠IL-18表达量呈正相关，而M. pectinilyticus与Occludin、MUC-2表达量呈正相关。有研究证实， L. murinus可通过调节炎症因子表达发挥结肠炎缓解效应，M. pectinilyticus则参与肠道多糖代谢以维持肠道稳态，这与本研究结果相吻合。由此可见，3’-SL能够特异性富集具有多糖代谢、短链脂肪酸产生及免疫调节潜力的功能菌种，其益生功能并非完全依赖于代谢产物SA，而更可能源于其独特的寡糖结构。3’-SL可被肠道菌群用作底物，通过促进益生菌增殖、调控菌群营养利用模式发挥作用。本研究DSS+SA组与DSS+3’-SL组的菌群结构变化特征，与Zhou Qiwen等的研究结论相互印证，进一步证实3’-SL在改善结肠炎模型小鼠肠道微生物结构方面较SA具有更突出的调控优势。尽管SA与3’-SL在最终缓解结肠炎症表型上效果相似，但二者可能通过不同的主导路径发挥作用：SA侧重于直接调节宿主细胞功能，而3’-SL则更依赖于重构肠道微生态。这一发现为理解二者作用机制的异同提供了关键视角。
然而，在DSS诱导的结肠炎模型中观察到小鼠肠道内A. muciniphila显著富集，并且A. muciniphila与血清中IL-8、Occludin、MUC-2表达量呈负相关。虽然已有研究提示该菌或其特定组分可通过增强肠道屏障、抑制炎症发挥保护作用，但其功能呈现明显的环境依赖性与菌株特异性，并受到饮食菌群互作及宿主免疫状态等因素调节。在特定遗传背景或饮食条件下，A. muciniphila的过度增殖可能通过降解黏液层、破坏上皮屏障以及促进促炎因子释放等途径加剧肠道炎症，本研究结果与此结论一致。
本研究借助DSS诱导的小鼠结肠炎模型，验证了SA与3’-SL的干预活性。结构上，3’-SL具有SA的部分结构特征并保留母乳低聚糖属性，二者结构兼具相似性与差异性；功能上，两者均能缓解DSS诱导的小鼠结肠损伤、体质量下降及炎症因子高表达等病理表型，提示其共有的唾液酸（Neu5Ac）结构可能介导了直接的抗炎与屏障保护作用，但二者对肠道微生物群落结构的调控效应存在差异。3’-SL凭借其寡糖结构展现出更显著的菌群调控潜力，这为其在不完全依赖SA代谢途径的情况下发挥益生功能提供了证据。未来研究可结合代谢组学与菌群移植实验，进一步阐明差异菌种在表型改善中的具体贡献，以推动SA与3’-SL在精准营养干预中的合理应用。
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结论
本研究以DSS诱导小鼠结肠炎模型为对象，从肠道病理表征、肠道屏障功能及肠道微生物组成三方面，系统探究了SA与3’-SL对结肠炎的干预效应及机制。结果显示，二者均能缓解DSS诱导的结肠组织损伤，改善体质量下降，降低血清炎症因子水平，并通过改善肠道菌群失衡，减轻肠道黏膜损伤与炎症反应。尽管二者在改善炎症表型方面效果相似，但其对肠道微生物群落结构的影响存在显著差异。二者作用机制存在差异：SA的保护作用可能主要源于其对宿主细胞的直接调控；而3’-SL则展现出独特的、不完全依赖于SA代谢途径的益生功能，其通过重构肠道菌群结构，特异性富集具有代谢与抗炎潜力的有益菌种（如M. pectinilyticus和L. murinus），从而间接发挥保护作用。SA与3’-SL在作用机制上具备互补性，为二者作为功能性食品原料在精准营养与协同配伍中的应用提供了理论依据。
引文格式：
巢诚, 周启文, 纳凯, 等. 唾液酸与3’-唾液酸乳糖对葡聚糖硫酸钠诱导小鼠结肠炎的改善作用[J]. 食品科学, 2026, 47(11): 140-150. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251223-188.
CHAO Cheng, ZHOU Qiwen, NA Kai, et al. Ameliorative effects of sialic acid and 3’-sialyllactose against dextran sulfate sodium-induced colitis in mice[J]. Food Science, 2026, 47(11): 140-150. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251223-188.
实习编辑：李帆；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网
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