基于“肠道屏障—菌群”路径的红菊苣叶膳食纤维缓解小鼠结肠炎的机制探究

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炎症性肠病(Inflammatory bowel disease,IBD)是一种自发慢性肠道炎症。流行病学研究表明,IBD的发病率逐年上升,给全球医疗卫生系统带来了巨大的挑战。菊苣(Chicory,Cichorium intybus L.)是菊科菊苣属的两年生或多年生宿根植物,其在缓解炎症和调节肠道菌群等方面具有一定的生理活性。红菊苣作为菊苣中常见的一个品种,目前有关红菊苣叶及其膳食纤维干预治疗结肠炎仍缺乏系统性的研究。此外,人们更多地关注可溶性膳食纤维功效,从而忽视了不可溶性膳食纤维的作用。因此,本研究以红菊苣叶为对象,从中提取得到可溶性膳食纤维(C-SDF)、不可溶性膳食纤维(C-IDF)和总膳食纤维(C-TDF),并通过葡聚糖硫酸钠(Dextran sodium sulfate,DSS)诱导C57BL/6J小鼠建立结肠炎模型,评价红菊苣叶及其膳食纤维对结肠炎小鼠的缓解作用,并从肠道屏障和肠道菌群的角度探究红菊苣叶及其膳食纤维对结肠炎小鼠保护作用的潜在机制。主要研究内容和结果如下:(1)探究了红菊苣叶及其膳食纤维对结肠炎小鼠疾病症状的缓解作用。首先,通过酶解法制备C-SDF和C-IDF,纯度分别为86.80±2.05%和83.85±1.40%。C-IDF可显著缓解结肠炎小鼠体重下降、疾病活动指数(Disease activity index,DAI)、脾胀指数和结肠中TNF-α、IL-6与MPO的蛋白表达水平,同时显著增加结肠长度和结肠中IL-10的表达水平。此外,红菊苣叶全食物、C-SDF和C-TDF也有一定的缓解效果,但在调节结肠炎症因子表达水平上效果较差。(2)研究了红菊苣叶及其膳食纤维对结肠炎小鼠结肠肠道屏障改善作用。通过苏木精-伊红(Hematoxylin-eosin,H&E)染色观察肠道损伤,阿辛蓝-过碘酸-希夫(Alcianblue-Periodicacid Schiff,AB-PAS)染色技术和免疫组化技术统计杯状细胞数量、黏蛋白(Mucoprotein2,MUC2)和紧密连接蛋白表达。研究结果发现,C-IDF能够缓解炎症导致的结肠炎症浸润和组织损伤。同时,还可以增加肠道杯状细胞数量,促进黏蛋白MUC2,紧密连接蛋白ZO-1、Occludin和Claudin-1表达,维持肠道屏障功能完整。红菊苣叶全食物和C-TDF显著增加了MUC2、ZO-1、Occludin和Claudin-1表达,但对杯状细胞数量和结肠组织损伤无明显改善作用。然而,C-SDF作用有限,仅显著增加了 ZO-1的表达。(3)探讨了红菊苣叶及其膳食纤维是否通过调节结肠炎小鼠肠道菌群来发挥缓解结肠炎的作用。基于16Sr DNA测序技术的肠道菌群β多样性结果显示,红菊苣叶及其膳食纤维干预后结肠炎小鼠肠道菌群出现变化。其中,C-IDF组与正常组肠道菌群最为相似。在门水平上,C-SDF、C-IDF和C-TDF干预治疗后,Bacteroidetes相对丰度上升,Verrucomicrobia相对丰度下降。然而,给予红菊苣叶全食物干预治疗后,无改善作用。其中C-IDF调节肠道菌群效果最为明显,进一步的分析发现,在属水平上,给予 C-IDF 后,Akkermansia、Sutterella、Clostridium、AF12和Helicobacter相对丰度对降低,Ruminococcus、Lactococcus和 Leuconostoc相对丰度增加。通过相关性分析发现后三者与肠道屏障紧密连接蛋白表达呈正相关,Akkermansia、Sutterella、AF12和Hellcobacter与肠道屏障紧密连接蛋白表达呈负相关。综上所述,红菊苣叶及其膳食纤维能通过调节肠道屏障和肠道菌群来发挥缓解结肠炎小鼠的作用。其中,C-IDF较红菊苣叶、C-SDF和C-TDF有更好的效果。本研究结果为红菊苣叶及其膳食纤维的开发利用提供了数据支持,并为红菊苣叶及其膳食纤维缓解结肠炎的作用机制提供了理论依据。
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