大粒車前子多糖體內(nèi)外消化與酵解特征體系構(gòu)建及其促進(jìn)腸道健康的作用.pdf

1、車前子定義為車前(Plantago asiatica L.,又稱大粒車前)或平車前(Plantago depressa Willd.)的干燥成熟種子,是傳統(tǒng)中醫(yī)用藥之一。本文以江西吉安產(chǎn)大粒車前子為研究對象,研究車前子多糖體內(nèi)外消化過程和酵解方式,及其對腸道功能的提升作用。首先通過體外研究,建立人體胃腸道消化酵解模擬系統(tǒng),研究大粒車前子多糖在口腔及胃腸道中的消化過程和在人體糞便菌群中的酵解方式;模擬和探討大粒車前子多糖腸道功能。再利用體

2、內(nèi)實(shí)驗(yàn),研究車前子多糖在小鼠體內(nèi)的酵解方式及其對結(jié)腸功能指標(biāo)的影響,以及物理加工方式對車前子多糖腸道生理活性的影響;與此同時分析車前子多糖對小鼠體內(nèi)相關(guān)腸道生理指標(biāo)及菌群的影響,最后進(jìn)一步通過結(jié)腸炎小鼠模型探討車前子多糖對模型小鼠腸道功能的作用。主要研究結(jié)論如下:
　　1.通過體外模擬口腔唾液,胃部和小腸消化實(shí)驗(yàn)研究車前子多糖的消化過程,結(jié)果發(fā)現(xiàn)唾液淀粉酶對車前子多糖相對分子質(zhì)量沒有影響,而在胃腸道消化過程中多糖受到影響。在模擬的

3、胃、小腸消化體系中,多糖的相對分子質(zhì)量發(fā)生改變,從(1,903.1±93.0)x103降低為(4.7±0.2)x103,還原糖含量從0.157±0.009mM增加為0.622±0.026mM,這表明車前子多糖相對分子質(zhì)量的降低是由于糖苷鍵的斷裂。同時,在整個模擬的消化過程中,沒有檢測到游離單糖,表明車前子多糖在模擬胃腸消化過程中沒有產(chǎn)生游離單糖。這些結(jié)果能為車前子多糖的體外消化提供一些信息,并能其他多糖的消化提供參考。
　　2.探

4、討了大粒車前子多糖體外酵解及其碳水化合物對酵解發(fā)揮的作用。車前子多糖在體外由人體糞便培養(yǎng)物進(jìn)行酵解24h。在酵解過程中,糞便培養(yǎng)物的pH由6.1降為5.1,總短鏈脂肪酸(SCFA)、乙酸、丙酸和正丁酸的含量均顯著增加。車前子多糖主要由木糖,阿拉伯糖及半乳糖醛酸組成,因此在酵解過程中,木聚糖酶、阿拉伯呋喃糖酶、木糖苷酶和葡萄糖醛酸酶的活性也都增加。酵解24h后,多糖中47.2±1.6％總碳水化合物被消耗,這其中包括阿拉伯糖(消耗42.9±

5、1.5%)、木糖(消耗53.2±1.6%)和葡萄糖醛酸(消耗76.4±1.2%)。同時,探討了多糖中碳水化合物的消耗與SCFA的產(chǎn)量間的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn),乙酸和正丁酸的增加主要是由于多糖中葡萄糖醛酸和木糖的發(fā)酵,而丙酸的增加則主要是由于阿拉伯糖和木糖的酵解。這些結(jié)果提示車前子多糖對大腸健康的有益作用,并且其碳水化合物的組成影響其SCFA的產(chǎn)量。
　　3.體外模擬研究車前子多糖對腸道功能的作用。結(jié)果表明,車前子多糖能顯著延緩葡萄糖的擴(kuò)

6、散并對α-淀粉酶的活性有顯著抑制作用,這表明車前子多糖的攝入具有潛在降低餐后葡萄糖濃度的能力。車前子多糖能抑制胰脂肪酶的活性,這能有助于降低血清中脂質(zhì)的水平。車前子多糖對降低了胃蛋白酶的活性,這在一定程度上影響蛋白質(zhì)的消化率。研究同時發(fā)現(xiàn)車前子多糖能結(jié)合并綁定膽汁酸,同時能降低可吸收的膽固醇量。這些結(jié)果表明車前子多糖對腸道功能有益。
　　4.體內(nèi)研究車前子多糖對小鼠結(jié)腸的影響。小鼠經(jīng)口灌胃服用車前子多糖30天(劑量:0.4g/kg

7、體重)后,研究發(fā)現(xiàn)車前子多糖處理組小鼠結(jié)腸內(nèi)容物的總SCFA,乙酸,丙酸和正丁酸的濃度均顯著高于空白組(p<0.05)。同時,在整個實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)多糖處理組小鼠結(jié)腸糞便含水量也顯著高于空白組(p<0.05),增加結(jié)腸糞便的持水力。多糖處理組小鼠的結(jié)腸pH在灌胃周期內(nèi)從7.5±0.1降低為7.2±0.1,而空白組小鼠結(jié)腸pH保持7.5±0.1不變。這些結(jié)果表明攝入車前子多糖對結(jié)腸的健康產(chǎn)生積極影響。
　　5.體內(nèi)研究車前子多糖對小鼠營養(yǎng)

8、物質(zhì)代謝和結(jié)腸菌群的影響。小鼠經(jīng)口灌胃車前子多糖30天(劑量:0.4g/kg體重),研究發(fā)現(xiàn)車前子多糖的攝入能降低脂肪的表觀吸收率。多糖處理組小鼠的血清總甘油三酯,總膽固醇和動脈硬化指數(shù),以及肝臟膽固醇和總脂水平,均比空白組小鼠相應(yīng)指標(biāo)顯著性降低(p<0.05)。同時,車前子多糖的攝入能顯著縮短食物在胃腸道的通過時間(p<0.05),而這能在一定程度上影響車前子多糖對脂類代謝的作用。此外,多糖處理組的小鼠結(jié)腸菌群的多樣性高于空白組。小鼠

9、結(jié)腸中的 Bacteroides sp.,Eubacterium sp.,產(chǎn)丁酸菌Butyrivibrio sp.,益生菌Bifidobacterium bifidum, Lactobacillus fermentum和Lactobacillus reuteri都由于多糖的攝入而增加。這些結(jié)果表明車前子多糖對脂類的代謝及結(jié)腸菌群有積極的作用。
　　6.圍繞物理處理方式(微波處理及高壓均質(zhì)處理)對車前子多糖腸道功能的作用展開研究。微

10、波處理后,多糖的表觀粘度,平均相對分子質(zhì)量和粒徑隨著微波的處理而降低。同時,多糖中還原糖含量隨著分子量的降低而增加,這表明微波處理過程中多糖的降解伴隨有糖苷鍵的斷裂。掃描電鏡(ESEM)顯示多糖的表觀形貌從大薄片狀變?yōu)樾〉乃槠T-IR光譜顯示微波處理并沒有改變車前子多糖的主要官能團(tuán)。然而,微波處理多糖后,多糖在體外酵解中的SCFA產(chǎn)量和微生物胞外酶(木聚糖酶,阿拉伯呋喃糖酶,木糖苷酶和葡萄糖醛酸酶)活性顯著提高。同時研究發(fā)現(xiàn)高壓均質(zhì)

11、能使得多糖粒度的下降,并使得多糖的表觀形貌由大的片狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)樾〉亩嗫灼?。FT-IR光譜顯示高壓均質(zhì)并沒有改變車前子多糖的主要結(jié)構(gòu)特征。然而,高壓均質(zhì)處理多糖后,多糖在小鼠盲腸和結(jié)腸中總SCFA,丙酸和正丁酸的產(chǎn)量顯著提高。這些結(jié)果表明,微波處理及高壓均質(zhì)能成為增加多糖附加價值的方式。
　　7.研究并探討攝入車前子多糖對患結(jié)腸炎小鼠癥狀的減緩作用。雌性BALB/c小鼠經(jīng)飲用水服用葡聚糖硫酸鈉(DSS)致結(jié)腸炎。隨著DSS的攝入或在

12、DSS攝入后,給予小鼠經(jīng)口每天灌胃不同劑量的車前子多糖(0.2或0.4g/kg小鼠體重)。研究發(fā)現(xiàn)車前子多糖能減緩DSS引起的結(jié)腸炎癥狀(體重下降,糞便便血和腹瀉)。多糖的攝入能抑制結(jié)腸的變短,并增加結(jié)腸組織中超氧化物歧化酶的酶活,降低髓過氧化物酶和內(nèi)皮型一氧化氮合酶的酶活,增加宏觀癥狀狀態(tài)分?jǐn)?shù)。同時,小鼠因患結(jié)腸炎而造成的結(jié)腸組織損害,胸腺指數(shù)下降,和C-反應(yīng)蛋白水平上升均由于多糖的攝入而減緩。DSS誘導(dǎo)結(jié)腸炎致使的結(jié)腸組織中TNF-

13、α,IL-1β,IL-6,MIP-2和LTB4水平的增加也都由于多糖的服用而減輕。同時,所有劑量的多糖能使得患結(jié)腸炎小鼠糞便短鏈脂肪酸下降減緩。熒光定量PCR(QPCR)結(jié)果表明,車前子多糖的攝入能減少患結(jié)腸炎小鼠結(jié)腸菌群中Bifidobacterium,Lactobacilli,Bacteroidaceae和 Enterobacteriaceae量的降低。結(jié)果表明車前子多糖的攝入具有減緩和治療結(jié)腸炎癥狀的作用。
　　8.研究并探

14、討車前子多糖的提前攝入對患結(jié)腸炎小鼠癥狀的預(yù)防作用。雌性BALB/c小鼠經(jīng)飲用水服用DSS致結(jié)腸炎,并在DSS服用前,小鼠經(jīng)口灌胃車前子多糖(0.2或0.4g/kg小鼠體重)一周。研究發(fā)現(xiàn)車前子多糖的提前攝入能減緩DSS引起的結(jié)腸炎癥狀(包括體重下降,糞便便血和腹瀉)。多糖的提前攝入能抑制結(jié)腸的變短,降低髓過氧化物酶酶活,增加宏觀癥狀狀態(tài)分?jǐn)?shù)。同時,小鼠因患結(jié)腸炎而造成的結(jié)腸組織的組織損害,胸腺指數(shù)下降,結(jié)腸指數(shù)上升和C-反應(yīng)蛋白水平上

15、升均由于多糖的提前攝入而減緩。DSS誘導(dǎo)結(jié)腸炎致使的結(jié)腸組織促炎癥細(xì)胞因子TNF-α,IL-1β,IL-6,IL-12水平和巨噬細(xì)胞炎癥蛋白MIP-2水平的增加,以及抗炎癥細(xì)胞因子IL-4的下降,也都由于多糖的提前服用而減輕。同時,多糖的提前攝入能使得患結(jié)腸炎小鼠糞便短鏈脂肪酸的下降減緩。QPCR結(jié)果表明,車前子多糖的提前攝入能減少患結(jié)腸炎小鼠結(jié)腸菌群中Bifidobacterium,Lactobacilli,Bacteroidacea