Carboxymethylcellulose ameliorates high-fat diet-associated colitis through the reduction of deoxycholic acid and restoration of mitochondrial complex I in macrophages
羧甲基纤维素（CMC）通过抑制*Bacteroides acidifaciens*介导的脱氧胆酸生成，从而恢复巨噬细胞线粒体复合物I的功能并抑制其M1型极化，进而改善高脂饮食相关的结肠炎。
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溃疡性结肠炎是一种慢性疾病，其特征是大肠内壁发生炎症，导致疼痛、出血和频繁腹泻。虽然确切原因仍是一个谜，但科学家们知道，人们摄入的食物在疾病的表现方式中起着重要作用。近年来，高脂肪饮食被认为与患这种疾病的风险增加以及病情加重有关。高脂肪饮食损害肠道的一种方式是改变肠道内的化学成分。具体而言，它会促使身体产生更多的物质，即脱氧胆酸（deoxycholic acid）。虽然这种物质是正常消化过程的一部分，但过量时会对肠道内壁产生类似毒素的作用，触发免疫细胞攻击组织并引起严重的炎症。寻找一种既能降低这种酸度又不会引起其他问题的方法，一直是医生面临的艰难挑战。
四川大学的研究人员在一种常见的食品添加剂中发现了一个令人惊喜的解决方案。羧甲基纤维素（CMC）是一种存在于许多加工食品中的物质，用于使食物口感平滑并保持新鲜。长期以来，科学家们一直不确定这种添加剂对肠道疾病患者是有利还是有害。一些研究表明它可能会加剧炎症，而另一些研究则暗示它可能是无害的。然而，从未有人专门研究过当一个人摄入高脂肪饮食时，这种日常成分的具体作用机制。研究团队着手测试这种日常成分是否能在脂肪水平较高时平复肠道。他们发现，CMC不仅仅是停留在消化道中，它还积极地改变了肠道内的环境，以阻止这种有害酸的产生。
为了理解其工作原理，研究人员首先观察了真实的溃疡性结肠炎患者。他们询问了患者的饮食习惯，发现那些目前正处于发作期的患者往往比病情缓解时的患者摄入更多的脂肪。这证实了脂肪摄入与疾病活跃程度密切相关。随后，他们转向小鼠实验来测试其内在机制。他们给一些小鼠喂食高脂肪饮食，并给予一种会导致结肠炎的化学物质。正如预期，高脂肪饮食使病情显著恶化。小鼠体重减轻，炎症更严重，且肠道内充满了高水平的脱氧胆酸。
当研究人员将CMC添加到这些小鼠的饮水中时，情况发生了戏剧性的变化。接受添加剂的小鼠保持了较好的健康状态，体重没有下降，且肠道炎症明显减少。这种改善的关键在于脱氧酸的水平。在摄入CMC的小鼠体内，这种有害酸的含量显著下降。它从一个高水平的破坏性数值降到了一个低得多的安全水平。研究人员想知道，CMC是像海绵一样吸收了酸，还是从源头上阻止了酸的产生。他们在实验室器皿中将CMC与脂肪混合进行测试，发现脂肪的化学结构并未发生改变。这意味着CMC并不是直接中和了酸，而是通过肠道内微小的细菌在发挥作用。
肠道中居住着数万亿计的细菌，这些微生物负责将正常的胆汁酸转化为次级胆汁酸，如脱氧胆酸。研究人员发现，高脂肪饮食导致一种名为Bacteroides acidifaciens（拟杆菌属的一种）的特定细菌大量繁殖。这种细菌就是生产有害酸的“工厂”。当小鼠摄入CMC后，这种特定细菌的数量急剧下降。由于这些细菌减少了，肠道便停止产生那么多脱氧胆酸。研究人员通过直接给小鼠喂食该细菌证实了这一点：接收活菌的小鼠病情加重，而接收经过加热杀死的细菌的小鼠则没有出现问题。这证明了活体细菌才是问题所在，而CMC的作用是通过控制这些细菌的数量来发挥效用的。
但为什么减少这种酸有助于肠道愈合呢？答案在于巡逻在肠道中的免疫细胞。当肠道发生炎症时，一种被称为巨噬细胞的白细胞会改变形状和行为，转变为攻击者。这些被称为M1型巨噬细胞的攻击者会释放破坏组织的化学物质。研究人员发现，在具有高水平脱氧胆酸的小鼠体内，这些攻击细胞随处可见。然而，当CMC降低了酸水平后，这些细胞就不再表现为攻击者，而是恢复到了较平静的状态。
为了观察这一过程是如何发生的，科学家们深入观察了细胞内部。他们发现，高水平的脱氧胆酸会损伤免疫细胞的“动力工厂”——线粒体。线粒体负责产生能量。当它们受损时，细胞会切换到一种效率较低的能量生成方式，从而触发它们变成愤怒的攻击者。研究人员发现，当CMC降低酸水平时，免疫细胞中的动力工厂得到了修复。它们开始高效运作，以一种能让细胞保持冷静并防止其攻击肠道内壁的方式产生能量。
团队进一步通过实验证明了这种能量修复至关重要。他们培育了一些免疫细胞中缺失特定动力工厂部件的小鼠。在这些小鼠身上，即使CMC降低了酸水平，免疫细胞也无法修复其动力工厂。结果，CMC并没有帮助小鼠好转，它们仍然遭受着严重的结肠炎。这表明，修复细胞能量生产的能力是让CMC发挥作用的关键步骤。
研究还将CMC与一种用于结合胆汁酸的标准药物——考来烯明（cholestyramine）进行了对比。研究人员发现，在减轻由高脂肪饮食引起的炎症方面，CMC的效果与该药物不相上下。这一点意义重大，因为CMC是一种通常被认为安全的食品添加剂，而该药物可能会产生副作用且并不总是能被良好耐受。研究结果表明，对于摄入高脂肪饮食的人群，这种常见的添加剂实际上可能通过重塑细菌群落并降低有害酸的水平来保护肠道。
尽管这项研究是在小鼠和人类患者身上进行的，但其结果指向了一种看待食物与肠道健康的新思维方式。它表明，一种食品添加剂的效果完全取决于同时摄入的其他食物。在正常饮食中，CMC可能会有不同的影响；但在高脂肪饮食中，它扮演着“盾牌”的角色。通过通过肠道细菌降低特定酸的水平，它让免疫系统平息下来，停止攻击自身。这一发现为那些难以控制高脂肪饮食的结肠炎患者提供了一条潜在的管理路径，将一种简单的成分转化为了治愈的工具。
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