基于肠道微生态探讨褐藻糖胶对酒精性肝损伤小鼠的保护作用及机制

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目的:持续过量饮酒从而引发的中毒性肝损害——酒精性肝病(Alcoholic liver disease,ALD)已引起世界各国的普遍关注。据报道,ALD与肠道菌群紊乱、肠粘膜损伤有关。褐藻糖胶具有调节肠道菌群、改善肠道粘膜屏障的功能,已成为天然海洋药物的研究热点。因此,本实验旨在探讨褐藻糖胶通过调节肠道微生态对酒精诱导的肝损伤小鼠的保护作用及其潜在机制。方法:先将C57BL/6J小鼠饲养1周,使实验动物适应饲养环境后随机分为5组(n=10):对照组、酒精模型组(模型组)、甘立欣干预组(DG组,口服:200 mg/kg/d)、低剂量褐藻糖胶干预组(F1组,口服:150 mg/kg/d)和高剂量褐藻糖胶干预组(F2组,口服:300 mg/kg/d),五组均给予常规饲料喂养。模型组、DG组、F1组和F2组先给予50%(v/v)乙醇8 m L/kg/d灌胃2周后,再以12 m L/kg/d灌胃6周,制造肝损伤模型。于最后一次灌胃后将小鼠禁食12 h,留取新鲜粪便、血清、肝脏和小肠组织保存于-80℃待检。本实验主要进行了:1)每周记录小鼠的体重变化;2)使用全自动生化分析仪检测酒精性肝损伤小鼠谷草转氨酶(Aspartate aminotransferase,AST)和谷丙转氨酶(Alanine aminotransferase,ALT)水平;3)使用酶联免疫吸附法(Enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)测定酒精性肝损伤小鼠血清内毒素(Endotoxin,又称LPS)、D-乳酸(D-lactic acid,D-LA)及二胺氧化酶(Diamine oxidase,DAO)含量;4)使用绿色荧光生物素进行回肠组织渗透性实验,观察酒精性肝损伤小鼠肠粘膜通透性;5)使用HE染色观察酒精性肝损伤小鼠肝脏组织的病理变化;6)使用透射电镜观察肝细胞与小肠组织的结构变化;7)使用免疫印迹法和免疫荧光实验检测酒精性肝损伤小鼠的ZO-1、Occludin以及Claudin-1蛋白的表达;8)使用ELISA检测酒精性肝损伤小鼠血清中相关炎性因子的表达水平;9)使用16S r DNA高通量测序分析酒精性肝损伤小鼠的肠道菌群结构。结果:经过8周的干预,肝脏的HE染色与透射电镜观察结果显示,褐藻糖胶对酒精性肝损伤小鼠的病理损伤、细胞结构的破坏具有缓解作用。同时,褐藻糖胶可逆转酒精暴露所致的ALT水平升高,且降低了IL-1β、IL-6、TNF-α的含量,其中,高剂量(F2)组的抗炎效果更显著(P<0.05)。这说明褐藻糖胶对ALD具有缓解作用。回肠透射电镜观察结果发现补充褐藻糖胶可明显改善小鼠回肠粘膜超微结构;肠道示踪实验结果显示,模型组的示踪生物素向肠外渗透,而褐藻糖胶改善了这一现象;ELISA结果显示F1组小鼠的DAO水平较模型组降低了12.19%(P<0.05),而F2组小鼠的DAO、D-LA和LPS水平较模型组分别降低了21.26%、14.14%、18.18%(P<0.05);免疫印迹结果显示F1组和F2组的ZO-1、Claudin-1和Occludin蛋白的表达量较模型组升高(P<0.05)。以上几点说明了褐藻糖胶通过增强紧密连接蛋白的表达使小鼠肠道通透性降低并缓解了内毒素血症,进而保护其肠道微生态。本研究还对酒精性肝损伤小鼠的肠道菌群结构进行了检测分析,α多样性分析结果表明,三组小鼠的菌群多样性没有显着差异。β多样性分析表明,对照组、模型组和褐藻糖胶干预组小鼠的菌群结构存在显著差异,且组间差异大于组内差异(R=0.366,P=0.001)。肠道菌群组成的热图分析表明,褐藻糖胶干预组小鼠的肠道菌群分布与对照组相似(P<0.05)。在菌门水平上分析肠道菌群的组成结果显示,褐藻糖胶的干预降低了厚壁菌门/拟杆菌门(Firmicutes/Bacteroidetes)的丰度比,表明褐藻糖胶可以改善乙醇诱导的肠道菌群紊乱(P<0.05)。在菌属水平上,褐藻糖胶通过增加普雷沃菌属(Prevotella)的丰度来调节肠道菌群的结构,并降低了帕拉普氏菌属(Paraprevotella)、罗姆布茨菌属(Romboutsia)、狭义梭菌属(Clostridium sensu stricto)的丰度(P<0.05)。结论:1.褐藻糖胶对酒精暴露小鼠的肝脏损伤具有保护作用,可以降低小鼠体内炎症水平。2.褐藻糖胶改善ALD的机制可能与调节肠道菌群的平衡、改善肠道粘膜屏障功能和缓解内毒素血症有关。合理补充褐藻糖胶等海藻类生物活性物质可能是预防ALD的潜在方法。
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