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肠道微生物态与宿主的能量代谢、营养吸收、免疫系统发育和调节等多种生理功能有关。饮食习惯被认为是影响肠道菌群的因素之一。高脂饮食的摄入会降低肠道微生物多样性,改变肠道微生物群落的组成,这可能是高脂饮食导致肥胖和相关代谢紊乱的原因之一。植物多糖在调节肠道微生物结构和功能方面发挥着重要的作用,能够通过改变代谢相关菌群的丰度、增加肠道菌群多样性,进而促进脂肪降解、预防肥胖以及相关代谢紊乱。然而,在高脂膳食模式下植物多糖对肠道微生物群落的影响还不明确。本课题选取两种植物多糖,洋车前子壳粉和桃胶,分别研究两种膳食纤维对高脂饮食小鼠肠道微生态的影响。目的:1.明确洋车前子壳粉对普通饮食和高脂饮食小鼠体重、体脂、血脂等代谢指标的影响。通过研究粪便短链脂肪酸含量及组成以及粪便和盲肠内容物菌群结构,明确洋车前子壳粉对肠道微生态的影响。进一步研究洋车前子壳粉对肠道炎症指标的影响。2.研究桃胶对高脂饮食喂养小鼠体重、体脂、血脂和血糖水平的改善效果,探究桃胶对高脂饮食小鼠粪便短链脂肪酸含量及组成以及粪便菌群结构的影响。方法:1.洋车前子壳粉对小鼠肠道微生态的影响取54只雄性C57BL/6小鼠,干预前按照体重随机分为六组,包括普通饮食(RF)对照组、高脂饮食(HF)对照组、普通饮食添加低剂量洋车前子壳粉干预组(RFLP)、普通饮食添加高剂量洋车前子壳粉干预组(RFHP)、高脂饮食添加低剂量洋车前子壳粉干预组(HFLP)和高脂饮食添加高剂量洋车前子壳粉干预组(HFHP)。干预周期为14周,干预期间每周测定小鼠的体重、食物以及能量摄入情况。干预结束后,测定小鼠肝脏、皮下、附睾以及肾周脂肪重量,并计算Lee指数、肝脏以及脂肪指数。测定血清中高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、总甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)浓度。采用HE染色观察脂肪细胞的组织形态结构。每四周收集一次粪便,记录粪便重量。采用气相色谱法(GC-FID)测定粪便中短链脂肪酸的含量。采用16s rDNA方法测定小鼠干预前、干预1周和14周粪便微生物群落组成。实验结束后,取小鼠盲肠内容物,测定其肠道微生物群落组成。通过HE染色观察小鼠肠道组织形态学结构,采用蛋白免疫印迹法(Western blot)和免疫组化的方法检测小鼠结肠组织中白介素-10(IL-10)、白介素-6(IL-6)与肿瘤坏死因子-α(TNF-α)等炎症相关指标。2:桃胶对高脂饮食小鼠肠道微生态的影响取40只雄性C57BL/6小鼠,实验开始前按照体重随机分为四组,包括普通饮食(RF)对照组、高脂饮食(HF)对照组、高脂饮食添加低剂量桃胶干预组(HF-LPG)、高脂饮食添加高剂量桃胶干预组(HF-HPG)。实验期间,每周测定小鼠体重、食物以及能量摄入量。干预12周后进行小鼠葡萄糖耐量(IPGTT)与胰岛素耐量(ITT)测定,并计算血糖变化曲线下面积(AUC)。处死小鼠后测定小鼠肝脏、皮下、附睾以及肾周脂肪重量,并计算肝脏以及脂肪指数。测定血清中TG、TC、LDL-C、HDL-C浓度。采用HE染色观察肝脏细胞形态以及肠道组织形态学结构。采用气相色谱法(GC-FID)测定粪便中短链脂肪酸的含量。采用16s rDNA的方法测定小鼠粪便中微生物的群落组成。结果:1.洋车前子壳粉对小鼠肠道微生态的影响1)与普通饮食相比,高脂饮食显著增加了小鼠体重、体脂、Lee指数以及血清TC、LDL-C和HDL-C水平,小鼠脂肪细胞体积也显著增大。洋车前子壳粉干预显著降低了高脂和普通膳食小鼠的体重、体脂、Lee指数以及血清TC、LDL-C和HDL-C水平,小鼠脂肪细胞体积显著变小,且高剂量洋车前子壳粉干预效果更明显。各组小鼠结肠组织形态相似,细胞形态完整。2)洋车前子壳粉显著增加了普通和高脂饮食小鼠粪便排泄量和粪便水分含量,且高剂量干预效果更显著。洋车前子壳粉显著增加了普通和高脂饮食小鼠粪便中总短链脂肪酸(SCFAs)、乙酸和丙酸的含量。3)洋车前子壳粉干预1周即显著改变了普通饮食小鼠和高脂饮食小鼠粪便的微生物群落结构。在门水平上,干预组小鼠粪便中厚壁菌门(Firmicutes)的相对丰度降低,拟杆菌门(Bacteroidetes)和变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度增加,厚壁菌门和拟杆菌门的比值(F/B)降低。在属水平上,洋车前子壳粉干预显著降低小鼠粪便中Faecalibaculum和Lactobacillus的相对丰度,增加了Bacteroides、Parasutterella、Enterococcus和Akkermansia等益生菌的的相对丰度,同时也增加了潜在致病菌Escherichia-Shigella的相对丰度,且干预剂量越高此菌属的占比越高。洋车前子壳粉显著降低小鼠粪便菌群丰度和多样性。且洋车前子壳粉对小鼠粪便中菌群结构的影响与饲料中脂肪含量无关。4)洋车前子壳粉对粪便和盲肠内容物菌群组成的影响类似。干预组盲肠内容物与粪便菌群组成相似,普通和高脂饮食添加洋车前子壳粉降低了盲肠内容物中厚壁菌门的相对丰度,增加了拟杆菌门以及变形菌门的丰度。洋车前子壳粉增加了普通和高脂饮食小鼠盲肠内容物中的益生菌属Bacteroides、Parasutterella、Enterococcus、Akkermansia的相对丰度,增加了潜在致病菌Escherichia-Shigella的相对丰度。洋车前子壳粉干预能够显著改变小鼠盲肠内容物中的菌群结构,降低菌群丰度和多样性。5)Western Blot结果表明,与对照组相比,洋车前子壳粉增加了普通和高脂饮食小鼠结肠组织中IL-10蛋白表达量。高剂量洋车前子壳粉干预显著降低了高脂饮食小鼠结肠组织IL-6蛋白表达量。各组小鼠结肠组织TNF-α蛋白表达量之间没有显著性差异。免疫组化结果表明,高剂量洋车前子壳粉显著增加了高脂饮食小鼠结肠组织IL-10的水平;各组IL-6与TNF-α水平之间无显著差异。2.桃胶对高脂饮食小鼠肠道微生态的影响1)与普通饮食对照组(RF)相比,高脂饮食干预12周显著增加了小鼠体重、体脂、血清总胆固醇(TC)水平。高剂量桃胶干预显著降低高脂饮食小鼠体重、体脂、血清总胆固醇(TC)与血糖水平;低剂量桃胶干预效果不显著。2)肝脏HE染色结果表明,桃胶干预能够改善由高脂饮食引起的肝脏脂肪变性,且高剂量桃胶干预效果更显著。结肠HE染色结果表明,各组小鼠结肠组织细胞形态完整,其他组与RF组小鼠结肠组织结构相似。3)与对照组相比,不同剂量桃胶干预显著增加了小鼠粪便中的乙酸、丙酸、丁酸以及总短链脂肪酸的含量。4)桃胶显著降低了高脂饮食小鼠粪便中厚壁菌门和变形菌门的相对丰度。在属水平上,桃胶干预显著增加了高脂饮食小鼠粪便中Bacteroide、Akkermansia和Alloprevotella等益生菌的相对丰度,显著降低了Bilophila、unculturedbacteriunifLachnospiraceae、unculturedbacteriumfMuribaculaceae等潜在致病菌属的丰度。多样性结果表明,桃胶能够显著改变小鼠粪便菌群结构,降低粪便菌群丰度和多样性。结论:1.洋车前子壳粉对小鼠肠道微生态的影响高剂量洋车前子壳粉不但缓解由高脂膳食引起的小鼠体重、体脂肪和血脂水平的升高,还降低了普通膳食小鼠体重、体脂肪和血脂水平。洋车前子壳粉富含的膳食纤维在大肠中发酵增加小鼠粪便中乙酸、丙酸和总短链脂肪酸的含量,这些短链脂肪酸在改善宿主代谢功能及肠道健康中起积极作用。洋车前子壳粉干预1周和14周均可缓解由高脂膳食引起的肠道菌群失调,增加不同脂肪供能比小鼠肠道益生菌Bacteroides、Parasutterella、Enterococcus和Akkermansia的相对丰度,这些菌属在机体代谢及肠道功能的调节中发挥积极作用。同时,洋车前子壳粉增加了变形菌门和Escherichia-Shigella等潜在致病菌的丰度,虽然这些菌群的丰度与肠道炎症有关,但干预14周后并未发现小鼠肠道病理学改变以及促炎因子水平的增加。洋车前子壳粉长期干预是否会导致肠道炎症改变还有待进一步研究。2.桃胶对高脂饮食小鼠肠道微生态的影响高脂膳食能够引起小鼠糖脂代谢异常及肠道菌群失调,桃胶能够缓解由高脂饮食引起的体重、体脂肪、血糖和血脂水平的升高,能够改善由高脂饮食引起的肠道菌群失调。桃胶在大肠中被肠道菌群发酵增加粪便中的总SCFAs的含量,主要增加乙酸、丙酸和丁酸的含量,还能够增加益生菌Bacteroides、Akkermansia和Alloprevotella的相度丰度,降低了潜在致病菌Bilophila、unculturedbacteriumfLachnospiraceae、unculturedbacteriumfMuribaculaceae等菌属的相对丰度。因此,桃胶对高脂饮食小鼠糖脂代谢的改善作用可能与其对粪便短链脂肪酸和肠道微生物群落的调节有关。