论文部分内容阅读
Ⅱ型糖尿病(T2DM)目前已成为全球性健康问题。尽管有许多药物干预措施,包括口服降糖药和胰岛素治疗糖尿病,但目前的证据显示,这些患者出现不良并发症的趋势正在上升。水果和蔬菜富含膳食纤维、维生素和各种植物化学物质,以水果和蔬菜为基础的饮食调整,无疑是预防和治疗T2DM及其它慢性疾病的重要方向。鼠李糖乳杆菌作为一种无毒、无副作用的益生菌制剂,不仅有较高的耐受动物消化道环境的能力,还具有降糖和调节肠道菌群等功能特性。胡萝卜富含降糖物质,益生菌发酵提供了胡萝卜汁芳香风味和良好质地,是高血糖人群的食疗佳品。本论文前期研究已获得鼠李糖乳杆菌发酵胡萝卜汁的最优发酵工艺,在此基础上,分析了发酵胡萝卜汁营养成分。通过结合经典的动物实验,从动物、微生物、分子水平上研究益生菌发酵胡萝卜汁对Ⅱ糖尿病大鼠的降血糖作用及其分子机制,为益生菌发酵胡萝卜汁及其营养保健品的研发提供理论依据和技术支持。主要研究结果如下:1.以胡萝卜汁为原料,鼠李糖乳杆菌作为发酵菌剂,分析益生菌发酵胡萝卜汁营养成分的变化。结果表明:发酵后胡萝卜汁中总糖含量明显降低,蛋白质含量升高,水分活度增加,Vc和Ⅱ-胡萝卜素含量也显著升高,因此鼠李糖乳杆菌发酵丰富了胡萝卜汁的营养价值。发酵胡萝卜汁苏氨酸、丝氨酸、甘氨酸、蛋氨酸和赖氨酸量明显升高(P<0.05);天冬氨酸和谷氨酸的含量明显下降(P<0.05)。发酵后苹果酸含量下降,乳酸、乙酸、柠檬酸、琥珀酸、丙酸和丁酸含量明显增加(P<0.05)。鼠李糖乳杆菌发酵能够水解胡萝卜汁中结合酚并释放游离酚,其中游离态槲皮素的含量提高了 243.91%(P<0.05),说明鼠李糖乳杆菌发酵胡萝卜汁可以作为槲皮素的良好来源之一。2.发酵后胡萝卜汁对DPPH自由基和羟基自由基清除率显著提高(P<0.05),总还原力增强(P<0.05)。此外,鼠李糖乳杆菌发酵能够显著提高胡萝卜汁对α-葡萄糖苷酶的抑制率(P<0.05)。以上结果表明益生菌发酵胡萝卜汁具有潜在的降血糖功能活性。3.建立T2DM大鼠模型,探究未发酵胡萝卜汁(DNF)、发酵胡萝卜汁+鼠李糖乳杆菌(DFCL)、发酵胡萝卜汁(DFC)和鼠李糖乳杆菌(DFL)的降血糖作用。结果表明,所有治疗组对T2DM大鼠血糖水平、胰岛素水平、氧化应激和肾功能均具有一定的改善作用。其中,DFCL干预的T2DM模型动物的血糖水平、胰岛素水平、总抗氧化能力(T-AOC)、尿素氮(BUN)、肌酐(CRE)和尿酸(UA)等指标改善作用明显(P<0.05);组织形态学观察DFCL成功缓解了肝脏、胰腺和肾脏病理状况。这些结果表明DFCL 比 DFC和DFL具有更好的降血糖效果。4.基于16S rRNA基因高通量测序和气相色谱(GC)等技术研究鼠李糖乳杆菌发酵胡萝卜汁对T2DM大鼠肠道菌群结构与功能的影响。结果表明正常组(NC)和治疗组的肠道菌群多样性均高于糖尿病组(DC)。Ⅱ-多样性分析指出,DC组菌群结构与NC组相似程度低,群落差异大。DFCL组大鼠肠道菌群结构与NC组相似,其特征菌群为 Oscillibacter、Ruminococcaceae UCG-013、Ruminococcaceae UCG-010和Akkermansia等。DFCL干预的T2DM大鼠肠道中短链脂肪酸(SCFA)含量显著提高(P<0.01)。5.mRNA表达水平指出DFCL和DFC能够显著下调T2DM大鼠PEPCK和S6K1基因的表达水平(P<0.01),上调G6PC1、PPAR-α和PPAR-γ基因的表达水平(P<0.05)。肠道菌群与T2DM的生化指标、SCFA和关键因子mRNA表达水平的可视化关联性显示T2DM大鼠肠道中Ruminococcaceae、Desulfovibrio和Alloprevotella 是益生菌发酵胡萝卜汁的降血糖作用的关键菌。此外,Ruminococcaceae、Desulfovibrio、Akkermansia和 Prevotellaceae 等菌介导 T2DM 大鼠肠道内SCFA的含量并影响关键基因mRNA的表达水平。以上结果阐明了益生菌发酵胡萝卜汁对Ⅱ糖尿病大鼠的降血糖作用机制。