苹果幼果多酚抑制α-葡萄糖苷酶的机理及对小鼠肠道菌群的影响

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苹果生长期间,为了保证其产量与质量,每年有大量的幼果被遗弃在果园内,造成大量的资源浪费。苹果在幼果时期含有大量多酚物质,尤其是单宁酸(Tannic acid,TA)和根皮苷(Phlorizin,PH)。多酚因具有多种生理活性而备受科学家的关注。实验室先前研究发现苹果幼果多酚(Youngapplepolyphenols,YAP)对α-淀粉酶具有强抑制作用,但关于YAP对α-葡萄糖苷酶(α-Glucosidase,α-G)的抑制或对肠道菌群的调节的报道很少。因此,本研究选取金世纪苹果幼果(Jinshiji,JSJ),经乙醇提取、大孔树脂纯化后得到YAP,比较体外模拟消化前后YAP的稳定性和抑制α-G的能力,筛选出YAP中抑制α-G的主要单体酚,并探索其抑制α-G的机理以及YAP和PH对小鼠肠道菌群的影响。主要研究结果如下:1、从苹果幼果中提取、纯化和冻干后得到YAP,得率为1.76%±0.01%。高效液相色谱(High performance liquid chromatograph,HPLC)结果表明 YAP 中主要单体酚为PH、绿原酸(Chlorogenic acid,CA)、(-)-表没食子儿茶素((-)-Epigallocatechin,EGC)和(-)-表儿茶素((-)-Epicatechin,EC)。经过体外模拟消化后,口腔与胃内的YAP中各单体酚含量变化较小,而经过小肠消化后YAP总酚含量减少了 22%左右。其中,TA、槲皮素-3-O-阿拉伯糖苷、(+)-儿茶素((+)-Catechin,C)、原花青素B1、4-羟基苯甲酸、原花青素B2和EGC大量损失,其余成分含量变化不显著。另外,体外模拟消化后YAP抑制α-G的能力减弱,其半抑制浓度(Half-inhibitory concentration,IC50)值由 15.00±0.18 μg/mL 增长到 67.10±1.34μg/mL。2、通过筛选YAP中有效抑制α-G的活性成分,发现TA、PH和EC是主要的α-G抑制剂,抑制能力大小排序为TA>YAP>PH>EC。其中,PH是竞争性α-G抑制剂,TA、YAP和EC是混合型α-G抑制剂。荧光猝灭实验和圆二色谱实验发现YAP、TA、PH和EC均可以显著猝灭α-G,且α-G的结构发生部分解折叠现象。分子对接模拟结果表明α-G与TA、YAP和EC的结合主要通过氢键与疏水作用力。另外,表征α-G和这四种多酚之间结合的系数,包括竞争性抑制系数的倒数(1/Kic),荧光猝灭系数(KFQ)和结合能(Eb)都具有相似顺序:TA>PH>EC,与IC50的顺序相反,这意味着TA、YAP和EC与α-G的结合能力越强,抑制作用就越强;3、探索YAP和PH对小鼠肠道菌群的影响时发现,YAP和PH的摄入都能够影响菌落组成,改变物种的多样性和丰富度。混酚组(Totalpolyphenols,TP)和剂量PH组(High dose phlorizin,HP)对肠道菌群结构的影响较大。另外,从肠道菌群的多样性角度出发,结合多种分析方法发现TP组和HP组表现了较为接近的物种组成和基因组成。综上,本文发现YAP能够显著抑制α-G,其主要抑制成分为TA、PH和EC。YAP、TA、PH和EC均能与α-G结合使其二级结构发生变化,导致α-G活性降低,并明确了 YAP、TA、PH和EC抑制α-G的机理以及YAP和PH对小鼠肠道菌群的调节作用,证明了 YAP具有缓解糖尿病的潜质,可以被深度开发利用。
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