巴楚蘑菇多糖对炎症性肠病的保护作用及对肠道菌群的影响研究

来源 :新疆医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong462
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目的:炎症性肠病(Inflammatory Bowel Disease,IBD)是一组慢性复发性肠道炎症,发病率不断升高,已成为全球性公共卫生问题。目前在临床上用于IBD治疗的药物中大多数有其缺点及副作用。大量研究结果显示,食药用真菌多糖具有预防和防治IBD的生物活性。巴楚蘑菇作为原始极端环境——胡杨林特有的食药用野生真菌,具有很高的营养以及药用价值,是潜在的中药材资源。综合国内外文献来看,对巴楚蘑菇多糖各方面的报道仅限于对其提取工艺、体外抗氧化及免疫调节等方面的研究,并未见关于巴楚蘑菇多糖,尤其是纯化后均一多糖的体内外抗炎作用和调节肠道菌群组成与功能等方面的研究。因此,本研究旨在以巴楚蘑菇为原料,提取并纯化得到均一性多糖(purified Helvella leucopus polysaccharide,p-HLP),对其进行结构表征。明确不同剂量p-HLP改善葡聚糖硫酸钠(Dextran Sulfate Sodium,DSS)诱导的溃疡性结肠炎小鼠炎症反应及肠道菌群组成,并进一步探讨其可能的炎症调控机制与均一多糖结构之间的量效关系。方法:(1)采用热水浸提醇沉法获取巴楚蘑菇粗多糖,通过脱蛋白、脱色、透析除杂等对粗多糖中非多糖类杂质进行初步纯化并获取巴楚蘑菇精制多糖。随后,采用凝胶纯化系统对精制多糖进行分级和纯化,最后结合示差检测器(RI-502 SHODEX)在线检测收集、分离获得巴楚蘑菇均一多糖。(2)通过离子色谱(IC)、高效液相色谱(HPLC)、凝胶色谱-示差-多角度激光光散射系统(GPC-RI-MALS)、紫外光谱及气质联用仪(GC-MS)等对巴楚蘑菇均一多糖的单糖组成及摩尔比、分子量范围及糖苷键构型等进行结构鉴定,并对巴楚蘑菇均一多糖一级结构初步探讨和研究。(3)利用3%DSS水溶液诱导C57BL/6小鼠建立急性溃疡性结肠炎模型,并给予不同剂量均一多糖干预。通过每天测量体重﹑评估疾病活动指数(DAI)等检测评价巴楚蘑菇均一多糖干预作用;第8天处死小鼠,对小鼠结肠长度﹑脾脏重量进行测量并记录;通过HE染色进行组织病理分析及组织学评分。(4)利用q RT-PCR技术考察巴楚蘑菇均一多糖对溃疡性结肠炎小鼠结肠组织炎症相关因子和介质的影响,包括检测结肠组中抗炎细胞因子(IL-10)、促炎细胞因子(IL-6、IL-1β、和TNF-α)、促炎介质(i NOS和COX-2)的m RNA表达水平。(5)收集溃疡性结肠炎小鼠肠内容物,对基因组DNA进行提取、纯化;借助于Illumina Mi Seq二代测序技术平台进行DNA文库高通量测序,并对5组20个样品16S r RNA基因V4区进行统计学分析以及生物信息学分析。随后通过α多样性、β多样性、菌群差异及LEf Se分析,探讨巴楚蘑菇均一多糖对溃疡性结肠炎小鼠肠道微生物群丰度和组成的影响以及评估核心菌群差异。结果:(1)巴楚蘑菇通过“热水浸提-Sevag法去除蛋白一乙醇沉淀-去有机物-冷冻干燥”等过程即可获取巴楚蘑菇精制多糖(HLP),得率为4.25%。HLP经凝胶纯化系统纯化并在线检测收集到一个单一且对称峰,表明HLP为均一性纯多糖,命名为p-HLP(purified-HLP),得率为2.8%。(2)p-HLP的单糖组成包括甘露糖、葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、岩藻糖、木糖、半乳糖醛酸、葡萄糖醛酸、古罗糖醛酸和阿拉伯糖,摩尔比率为43.68:38.16:9.34:4.35:0.88:0.84:0.79:0.74:0.72:0.50;p-HLP的分子量Mw、Mn和Mz分别为39.14×10~8、18.95×10~8和93.84×10~8 Da;p-HLP分子构型图表明,p-HLP构型接近于球状;p-HLP多糖主要由T-D-Glc、T-D-Rha、T-D-Man、T-D-Gal、1,4-Glcp、1,2-Manp、1,6-Manp、1,3,6-Manp、1,4,6-Galp、1,6-Glcp和1,3-Glcp等糖残基组成,其相对摩尔比分别为8.48:6.05:5.50:0.70:31.60:28.71:8.22:4.29:2.74:2.15:1.58。(3)DSS诱导的溃疡性结肠炎小鼠模型研究结果显示,与NC组相比,DSS组小鼠体重随时间的延长而降低,伴有血便、稀便等临床症状,并DAI疾病活动指数相对较高,均具有统计学意义(P<0.05)。对UC小鼠进行解剖发现,DSS组小鼠结肠长度明显缩短、结肠黏膜充血、脾脏变大变重。同时,通过HE染色方法处理结肠组织发现,DSS组结肠在上皮表面表现出严重损伤、隐窝数目明显减少以及结肠粘膜被炎症细胞渗入并被覆。不同剂量p-HLP(10和50 mg/kg)干预后,DSS+不同干预组小鼠在体重、DAI指数、脾脏指数以及结肠病理组织学特征等方面的结果均优于DSS组小鼠,其中DSS+高剂量p-HLP(50 mg/kg)干预组具有极显著统计学意义(P<0.01)。此外,NC组与空白+p-HLP组无显著差异,说明100mg/kg的p-HLP对正常小鼠无毒副作用。(4)DSS诱导增加了促炎细胞因子(IL-1β、IL-6和TNF-α)、促炎介质(i NOS和COX-2)m RNA表达含量。同时,降低了抗炎细胞因子(IL-10)m RNA表达水平。而不同剂量p-HLP干预后,IL-1β、IL-6、TNF-α、i NOS和COX-2含量降低,尤其是高剂量p-HLP(50 mg/kg)干预具有显著差异(P<0.01)。同时,高剂量p-HLP(50 mg/kg)干预上调IL-10 m RNA表达水平至正常水平,并有极显著差异(P<0.01)。空白+p-HLP组(100mg/kg)与NC组促/抗细胞因子以及促炎介质表达水平趋势一致。(5)16S r RNA V4区高通量测序及生物信息学分析结果表明,本实验小鼠结肠内容物前5肠道优势物种分别为厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、埃普西隆菌门(Epsilonbacteraeota)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、变形菌门(Proteobacteria)。同NC组相比,溃疡性结肠炎小鼠肠道菌群发生了明显变化,p-HLP以剂量依赖性方式调控DSS诱导的溃疡性结肠炎小鼠肠道菌群组成与丰度,维持肠道微生态的平衡。同时,不同剂量p-HLP多糖降低了Alloprevotella、muribaculacae_norank、Dubosiella和Lachnospiraceae NK4A136等有害菌的丰度,其中高剂量组p-HLP(50 mg/kg)对Lachnospiraceae NK4A136丰度的效果明显(2.68%,P<0.05);同时,增加了Faecalibacterium、Eubacterium、Allobaculum、Akkermansia、Lactobacillus和Bacteroidetes等益生菌的丰度,并呈剂量依赖性关系,其中高剂量p-HLP(50 mg/kg)对益生菌Lactobacillus丰度的效果明显(5.76%%,P<0.05)。结论:巴楚蘑菇均一多糖p-HLP是一种新型多糖。不同剂量p-HLP对DSS诱导的溃疡性结肠炎小鼠具有很好的缓解或改善作用,能回调溃疡性结肠炎小鼠体重、降低DAI指数、缓解病理组织损伤、抑制结肠粘膜促炎症因子和介质的表达、促进抗炎细胞因子的表达、调节肠道菌群组成,尤其是高剂量p-HLP效果明显而独特,需深入、系统研究。同时,巴楚蘑菇多糖可开发为临床上治疗炎性肠病以及结肠炎相关疾病的疗效确切、毒副作用低的药物。
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