小米粥及发酵小米粥对C57BL/6小鼠结肠炎的预防作用及其作用机制

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炎性肠病(inflammatory bowel diseases,IBD)包含溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)和克罗恩病(Crohn’s disease,CD)两种主要类型。近些年,随着国人饮食结构的改变,结肠炎在中国的发病几率呈现逐年上升的趋势,这类疾病由于其患病周期长,反复性强严重的影响了民众的身心健康,并且占用了大量公共卫生资源。目前,对于结肠炎的发病原因仍不清楚,传统的治疗药物主要集中在控制炎症及免疫调节方面,然而,这些药物会增加感染过敏及淋巴瘤等并发症的风险。因此,寻找一种能够预防并缓解结肠炎病症的膳食补充剂成为了研究人员关注的热点。本课题拟探究两种山西常见的小米食品(小米粥及发酵小米粥)对结肠炎的预防及病症缓解的作用,以及它们对肠道健康的影响。首先检测两种小米制品的营养成分,并根据营养组分定制特殊饲料。然后利用两种小米制品对DSS诱导的结肠炎小鼠进行饮食干预,通过检测小鼠结肠长度、DAI值、肠道病理情况、炎症相关细胞因子的变化影响,探究其作为膳食补充剂对结肠炎的预防作用。此外,通过检测小鼠肠道紧密连接蛋白及肠道菌群,探究小米粥及发酵小米粥在保护小鼠肠道健康方面发挥的作用。研究结果显示:(1)通过检测不同温度及时间条件下发酵小米粥中总酸及总酚含量得出在32℃发酵20 h可以使发酵小米粥中总酚及总酸含量达到最佳。在此条件下总酚含量达到1.2937 mg/g,总酸含量达到46.37 g/kg。在检测小米粥及发酵小米粥主要营养成分后得出,与小米粥相比发酵小米粥中蛋白、油脂、膳食纤维以及多酚类营养物质含量更高,淀粉含量则比小米粥低。此外,发酵过程还增加了小米粥中游离色氨酸含量。(2)在本实验中,通过DSS对小鼠进行炎症诱导后,饲喂小米粥及发酵小米粥进行饮食干预的小鼠与DSS组小鼠相比,结肠平均长度提高了1.1cm,减缓了小鼠出现潜血及便血日期,降低了小鼠病理结构损伤,小鼠血清中促炎细胞因子IL-6、TNF-α、IL-1β含量降低,而IL-10含量升高。此外,食用小米粥及发酵小米粥还降低了小鼠结肠P65蛋白的表达量以及抑制了小鼠结肠P65蛋白的磷酸化过程,实验证明长期食用小米粥及发酵小米粥可以有效地缓解DSS诱导的结肠炎的病症。(3)在本实验中,我们利用weatern blot技术检测了小鼠肠道上皮细胞紧密连接蛋白(TJs蛋白)的表达,结果表明食用小米粥与发酵小米粥可以有效地增加小鼠结肠中ZO-1与Occludin蛋白的表达量,表明食用两种小米制品能有效地减轻DSS对肠道屏障的损伤。此外我们还利用高通量测序技术检测了小鼠粪便中肠道菌群,结果显示长期食用小米粥与发酵小米粥有效的缓解了由于结肠炎导致的肠道菌群多样性下降。食用小米粥与发酵小米粥日粮还降低了小鼠肠道中脱铁杆菌门(Deferribacteres)、颤螺旋菌(Oscillibacter)与弯曲杆菌(Campylobacter)等与肠炎相关菌种的丰富度。综上所述,小米粥及发酵小米粥中含有丰富的多酚、膳食纤维及色氨酸等营养物质,具有良好的抗氧化活性。长期食用小米粥与发酵小米粥能通过调控炎症前端的NF-κB信号通路有效地缓解DSS诱导的结肠炎病症,降低小鼠血清中促炎细胞因子含量。此外,饮食干预还保护了小鼠结肠上皮细胞粘膜TJs蛋白,缓解了DSS导致的肠道菌群紊乱,降低了肠炎相关菌种丰富度,保护了小鼠的肠道屏障。因此,长期食用小米粥与发酵小米粥可以有效地预防并缓解结肠炎的病症,保护肠道健康。
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