芝麻饼是芝麻油工业榨油的副产品，已被用作动物饲料或丢弃。
先前的研究表明，芝麻蛋糕提取物(SCE)含有许多活性化合物，如抗氧化剂、植物化学物质、酚酸和具有有益功能的木脂素。
以往的研究表明，姐妹染色单体交换可以改善包括认知和记忆在内的大脑功能。
一项使用加速衰老的小鼠模型的研究表明，姐妹染色单体交换的芝麻氨基酚糖苷可以减轻由于其抗氧化活性而导致的衰老引起的认知障碍。
另一项最近关于老年人记忆障碍的临床研究报告称，补充12周的姐妹染色单体交换可以增强言语记忆能力，降低血浆β-淀粉样蛋白水平。
芝麻(Sesamum incum L.)。种子油长期以来在世界范围内被用作健康食品和草药。
它含有许多生物活性物质，如生育酚、几种木脂素(芝麻素、芝麻素和芝麻酚)，以及几种已知具有潜在生物学特性的酚类化合物(阿魏酸、香草酸和肉桂酸)。
它对多种疾病具有预防作用，例如高胆固醇血症、炎症性疾病、动脉粥样硬化、神经元疾病和心血管疾病。
氧化应激可能是IBD发病的一个主要因素。
活性氧(ROS)的过量产生进一步导致ROS的产生和抗氧化活性之间的失衡，这反过来又会导致氧化应激。
众所周知，氧化应激会导致肠道粘膜层破坏，并导致细菌感染，从而刺激免疫反应，引起炎症，并引发结肠炎。
事实上，一项临床研究表明，结肠炎患者的结肠粘膜中ROS水平增加，但抗氧化剂水平降低。
慢性炎症性肠病(IBD)，如克罗恩病和溃疡性结肠炎，会导致肠道严重炎症，导致腹痛、腹泻和体重减轻。
与IBD发病率有关的各种因素，如环境、免疫和微生物因素已被阐明。
这些因子可以发挥异常的屏障功能和免疫反应，从而在肠道粘膜中引发炎症反应，病理性炎症反应是由许多炎症介质引起的，如促炎细胞因子和趋化因子，对肠道上皮造成严重损害。
事实上，IL-6、IL-1β和肿瘤坏死因子-α等促炎细胞因子已被发现在IBD患者的肠道粘膜中增加，表明它们在IBD的发病机制中起着关键作用。
核因子E2相关因子2(Nrf2)是一种敏感蛋白，在保护细胞免受氧化应激中具有重要作用。
在氧化应激下，Nrf2从胞浆转移到细胞核以增加几种抗氧化酶的表达，如NADPH：苯醌氧化还原酶1(NQO1)、血红素加氧酶1(Hmox1)和谷氨酸-半胱氨酸连接酶催化亚单位(GCLC)，后者可保护细胞免受氧化应激、炎症和细胞凋亡的影响。
大量证据表明，Nrf2通过调节炎性细胞因子和氧化应激来预防结肠炎。
DSS是一种水溶性、带负电荷的硫酸盐多糖。它会引起肠道炎症，原因是大肠衬里的上皮单分子层受损。DSS诱导的结肠炎模型因其快速、简便、重复性好等优点而备受欢迎。
本研究的目的是确定SCE是否可以预防DSS诱导的小鼠溃疡性结肠炎，以及氧化应激的抑制是否参与了这种预防作用。
活性物质提取及实验设计简单地将500毫升水和100克芝麻饼粉混合在一个容器中搅拌。
超声仪器(AMMM-1000W，MPI超声波有限公司，瑞士Le Locle)，恒频20±0.05 kHz，最大功率1000W，室温下提取16h。提取物过滤后冻干，萃取率为2.97%。干浸膏保存在−20°C。
雄性C57BL/6小鼠，6周龄(20~22g)，购自韩国惠旺SaeronBioCo.公司，置于受控环境条件下(12h光暗周期，23±2℃，湿度60±10%)。所有动物都被允许自由获取食物和水。
动物实验方案由全北国立大学机构动物护理和使用委员会(IACUC)批准(伦理学编号：JBNU 2022-084)。对于安乐死，小鼠被吸入二氧化碳麻醉，以减少痛苦。
小鼠饲喂7d后，随机分为7组：(1)对照组，(2)SCE单独处理组(300 mg/kg/d)，(3)DSS单独处理组，(4)DSS+50 mg/kg/d SCE处理组，(5)DSS+100 mg/kg/d SCE处理组，(6)DSS+300 mg/kg/d SCE处理组，(7)DSS+200 mg/kg/d绿原酸(CA)处理组。
2.5%DSS诱导大鼠结肠炎7d。联合给药组在开始给药后第8天，先灌胃给药14天，同时饮用2.5%DSS 7天(图1)。阳性药CA以200 mg/kg/d灌胃给药，连续14天。
图1.SCE或DSS诱导结肠炎的实验设计
于DSS治疗后7d处死小鼠，测量结肠长度。
观察小鼠体重减轻、大便稠度和粪便出血情况，以了解结肠炎的严重程度。
通过对这三大临床体征的评分，进一步计算DAI。DAI评分公式如下：DAI=(体重减轻、大便稠度和大便出血综合评分)/3。
组织形态分析：采用HE染色和PAS-Alcian蓝染色评价结肠组织学改变。取结肠组织石蜡包埋，用4%多聚甲醛固定后切成7微米厚。
然后进行H&E染色。组织学损伤评分按隐窝病变程度和炎性细胞浸润程度计算，PAS-Alcian蓝染色按制造商的方案进行。
简单地说，石蜡切片样品在3%的冰醋酸溶液中浸泡2min，然后用阿新蓝(pH 2.5)孵育20min。然后用1%高碘酸孵育5min，用Schiff‘s液孵育20min。
最后，将组织切片浸泡在苏木素中进行核染色。杯状细胞计数并归一化为隐窝数目。
姐妹染色单体交换的组成分析：芝麻素和芝麻素(SIGMA)购买，溶于甲醇，通过0.2μm过滤器过滤，制备参比标准溶液。
姐妹染色单体用高效液相级甲醇溶解，超声处理30min，通过0.2μm聚四氟乙烯膜过滤器(美国米利波特)过滤。流动相A为水，流动相B为甲醇。
流速调整为0.7mL/min。检测波长为285 nm。温度在25℃时保持恒定。
SCE改善结肠炎中效果评价为探讨SCE对DSS诱导的小鼠结肠炎的保护作用，采用2.5%DSS处理小鼠，分别用50 mg/kg/d、100 mg/kg/d、300 mg/kg/d的SCE处理小鼠，观察体重、结肠长度和直肠出血等与结肠炎症状相关的指标。
DAI评分也是通过综合评估包括体重减轻、大便稠度和粪便出血等参数以及表S2中所示的标准来计算的。
DSS单独处理的小鼠体重显著降低，而姐妹染色单体交换显著抑制体重的减轻。此外，DSS处理降低了粪便重量。
它还引起腹泻，作为结肠炎的主要症状。值得注意的是，给予SCE抑制了DSS治疗引起的粪便重量的减少。
DSS处理组小鼠的结肠长度和重量也明显减少。
DSS单独处理的小鼠DAI评分较高，平均值为3.3。给予100或300 mg/kg/天的SCE可降低DAI评分(分别为1.0和0.67)，低于DSS单独治疗组，已被证明具有多种药理活性，特别是对结肠炎具有抗炎和抗氧化作用。
图2. SCE可减轻DSS诱导的结肠炎症状
减轻结肠组织的损伤：结肠组织的组织学检查显示，DSS单独治疗的小鼠产生了严重的炎症。即黏膜下层可见炎性细胞渗入，黏膜下可见水肿。
此外，由于隐窝的严重破坏，粘膜层的形态没有得到维持(图3)。a)。
另一方面，姐妹染色单体交换的预处理显著地阻止了DSS处理对结肠组织造成的损害，这表明DSS处理减少了炎症细胞的渗透、水肿和隐窝的损害(图4A)。
这些结果也显示在组织学损伤评分中，在DSS单独处理组表现出较高的值，而在SCE预处理组显示出较低的值(图3B)。
由于结肠中杯状细胞分泌的粘蛋白在肠道防御机制中起着重要作用, 采用PAS-Alcian蓝染色检测使用或不使用DSS处理的小鼠SCE中的中性和酸性粘蛋白。
PAS-Alcian蓝染色显示，在DSS单独处理的小鼠中，粘蛋白(蓝色)显著减少。姐妹染色单体交换显着抑制DSS处理引起的粘蛋白的耗竭(图3C和D)。
图3.SCE可改善结肠炎诱导的结肠组织的组织病理学损害
姐妹染色单体交换通过检测血清中肿瘤坏死因子α、白介素1β和白介素6等典型促炎细胞因子的水平和基因表达，评价姐妹染色单体对DSS诱导的结肠炎中促炎细胞因子产生的抑制作用。
用双抗体夹心法测定血清中这些细胞因子的水平。
结果显示，与对照组小鼠相比，DSS单独处理组小鼠的这些细胞因子水平增加(图4A、B和C)。
值得注意的是，这些升高的水平被姐妹染色单体交换预处理显著减弱。
同样，DSS处理可显著提高结肠组织中这些细胞因子的基因表达水平。然而，这些增加的水平可被姐妹染色单体交换预处理(图3D、E和F)。
图4.姐妹染色单体交换抑制结肠炎小鼠促炎细胞因子的产生
调控结肠细胞凋亡采用TUNEL染色检测有或无DSS处理的小鼠的结肠组织中的凋亡细胞。
绿色荧光检测到的凋亡细胞在DSS单独处理的小鼠的结肠组织中显著增加。
另一方面，随着姐妹染色单体交换浓度的升高，这些凋亡细胞逐渐减少(图2A)。
DSS单独处理组的细胞凋亡指数为68%。姐妹染色单体交换组50 kg/mg/d、100 kg/mg/d、300 kg/mg/d组细胞凋亡率分别为47%、24%、14.2%。
在CA和DSS联合治疗组中，这一比例为14%(图3B), 表明SCE能有效地抑制DSS诱导的细胞凋亡。
在IBD患者中，观察到凋亡诱导的结肠细胞增加。
这种凋亡过程可能导致维持肠道屏障的细胞增殖和细胞死亡之间的平衡被打破，随后，它会导致屏障缺陷，进而导致微生物入侵和炎症。
因此，抑制结肠炎时结肠细胞的凋亡性死亡对维持结肠功能具有重要作用。
在此，我们证明了姐妹染色单体交换能有效改善DSS诱导的结肠炎结肠细胞的凋亡反应。
图5.姐妹染色单体交换抑制结肠炎诱导的结肠组织细胞凋亡
结肠炎氧化应激并激活Nrf2信号通路研究了SCE对DSS诱导的结肠炎的抗氧化作用，以探讨SCE抑制DSS诱导的结肠炎的分子机制。
用DCFH-DA染色作为ROS的指示剂，对加入和不加入DSS的SCE处理的结肠组织进行免疫组织化学染色。
在DSS单独处理的结肠组织中，观察到ROS产生的绿色荧光细胞比对照组显著增加。
在给予SCE和DSS处理后，DCFH-DA阳性细胞明显减少，表明SCE抑制了DSS诱导的ROS的产生(图3b)。
此外，用包括超氧化物歧化酶1、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶在内的抗氧化剂进行的蛋白质印迹分析表明，与对照相比，姐妹染色单体处理显著提高了这些蛋白的表达水平，而DSS处理则降低了它们的表达水平。
NRF2已被证明通过抑制氧化和细胞应激来调节各种细胞生物学结果，Nrf2的激活则保护结肠组织免受结肠炎的侵袭。
Nrf2的这些保护作用是通过上调抗氧化酶以及抑制炎症和凋亡反应来介导的，由于Nrf2已被证实可以保护结肠组织免受结肠炎的侵袭。
蛋白质印迹分析表明，姐妹染色单体互换可显著保留Nrf2蛋白，而DSS可显著降低Nrf2蛋白在结肠炎诱导的结肠组织中的表达。
当SCE预处理时，具有抗氧化特性的Nrf2靶基因，包括NQO1，Hmox1和GCLC也增加。
与姐妹染色单体交换类似，CA处理激活了Nrf2相关的信号通路。
因此，SCE可能通过激活Nrf2相关信号通路来维持抗氧化剂的表达，从而对DSS诱导的氧化应激具有潜在的保护作用。
图6. SCE可减轻结肠炎诱导的结肠组织中的氧化应激
天然产物对结肠炎的缓解作用已经确定了许多在治疗IBD方面有效的天然化合物，从植物中提取的各种天然产物，如儿茶素、花青素和萜烯，显示出抗炎作用，并已成功地用于治疗IBD。
试验证明SCE可通过抑制小鼠结肠组织的病理改变和炎症反应来改善DSS诱导的结肠炎的症状。
此外，姐妹染色单体交换的预防作用是通过激活Nrf2相关信号通路来抑制氧化应激的。因此，姐妹染色单体交换可能被用来建立治疗结肠炎的预防或治疗策略。
参考文献【1】脱脂芝麻粉的水溶性提取物在体外具有抗氧化活性。
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【3】芝麻素通过激活多条信号通路发挥血管生成活性
【4】芝麻素对心血管疾病及其相关危险因素的健康益处
