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肠道依托其免疫功能来辨认外来物质并对其快速做出反应。肠道免疫系统功能障碍引起溃疡性结肠炎、脂质性肠炎、肠道淋巴管扩张、低丙种球蛋白血症,与肥胖、Ⅱ型糖尿病等代谢性疾病及一些肿瘤的发生也相关。因此,提高患者的免疫力引起人们极大的关注。针对肠道免疫的调节主要有化学药物、生物药物、中药和益生素等进行预防和治疗。植物中提取出的各种多糖作为中医药的活性成分由于安全以及无毒而受到较广泛的研究。研究前期从新鲜的牛蒡根中分离、纯化出一种低分子量菊糖将其命名为牛美菊糖(BFO),分子量为2000-5000Da,由果糖与葡萄糖组成。果糖由β(2→1)键相连,葡萄糖由α-(1→2)键连接在最末端。有研究表明牛蒡有提高免疫,抗肿瘤,抗衰老,抗炎等多种生物活性。研究发现BFO不被上消化道所消化,具有益生素的特征,但是其对肠道免疫的作用还未进行研究。本课题在正常小鼠体内研究了 BFO对正常小鼠生长性能及肠道微生物的影响,通过DSS建立了结肠炎小鼠模型来研究BFO对结肠炎小鼠的影响,从而初步解释了 BFO对肠道免疫的调控作用。研究发现,正常小鼠模型中,通过使用浓度为100 mg/kg/day、250mg/kg/day、500 mg/kg/day的BFO喂食小鼠8周,结果显示BFO对小鼠的体重无明显影响,但可以促进小鼠的体长和尾长,提高小鼠的胸腺指数,对脾脏指数没有明显的影响,通过生化仪对血清中谷丙转氨酶(alanine aminotransferase,ALT)、谷草转氨酶(aspartate aminotransferase AST)、尿酸(uric acid,UA)、尿素(urea,UR)、肌酐(creatinine,CR)的浓度进行测定,结果发现其浓度没有明显的变化,表明BFO在此阶段对肝脏,肾脏无毒副作用,利用试剂盒测定丙二醛(malonaldehyde,MDA)和H2O2的含量,超氧化物歧化酶(Superoxidedismutase,SOD)和谷觥甘肽过氧化物酶(Glutathioneperoxidase,GSH-Px)的酶活,结果表明,BFO可以降低丙二醛和H202的含量,提高SOD和谷胱甘肽还原酶的水平,从而提高正常小鼠的抗氧化性能。通过对小鼠肠道指数的测定,结果显示BFO可以提高小鼠小肠,盲肠,结直肠和全肠指数。利用焦磷酸测序检测500mg/kg/day BFO处理组的小肠,盲肠,结直肠,粪便的菌群组成,结果表明,500mg/kg/day BFO处理可以使小肠,盲肠,结肠和粪便,微生物群的组成结构发生很大变化,降低小肠和结直肠中微生物群的物种数目和均匀度,增加盲肠中微生物群的物种数目降低其均匀度,对粪便中微生物群的多样性和丰度无显著影响。在门水平,对于粪便微生物群,Firmicutes(F)和Bacteroidetes(B)两种微生物占比很大,BFO组与CK组相比较,Bacteroidetes显著增加,而Firmicutes显著减少,F/B的比值降低,研究表明降低的F/B可以预防小鼠肥胖。小肠中BFO处理组中的优势菌群为Firmicutes,与空白组相比BFO组中Proteobacteria的丰度显著下降,Firmicutes的比例显著上升。对于盲肠及结直肠肠道菌群,优势物种仍为Firmicutes(F)和Bacteroidetes(B)(>96%),与空白组相比BFO组中F/B的比值有所增加,Verrucomicrobia显著增加,Verrucomicrobia参与黏蛋白降解,维持肠道的完整性。在属水平上,空白组粪便中大多数属的相对丰度Lactobacillus,Acinetobacter,Rheinheimera,Gemella,Alistipes,Paracoccus 和 Blauti 均高于 BFO 组。Alloprevotella,Bacterodes 和Helicobacte 低于 BFO 组。在小肠中,BFO 组中Lactobacillus的数目明显高于CK组。此外,BFO组中盲肠和结直肠菌群中Lactobacillus也有所增加,Lactobacillus是益生菌的重要属,研究表明Lactobacillus具有预防肥胖,抗炎症和抗肿瘤等健康作用。这表明BFO在肠道的不同部位发挥着不同的作用,但是,BFO在小肠,盲肠,结直肠中具体发挥作用的机制还有待进一步的研究。在BFO干预的结肠炎小鼠模型中,通过对体重,疾病活动指数(Disease activity index,DAI),结直肠长短,脾脏指数进行测定,结果表明BFO可以恢复DSS引起的小鼠体重减轻,DAI指数上升,结肠长度缩短和脾脏肿胀。使用试剂盒测定小鼠的抗氧化指标,结果显示在DSS组血清中,MDA的浓度上升,H2O2的浓度增加,而SOD的水平下降,GSH-PX的含量减少,这表明DSS组中小鼠的抗氧化性能下降,各BFO组中,MDA,H2O2的含量与DSS组比较发生显著下调,SOD,GSH-PX的含量与DSS组比较发生明显的上调,这一结果表明BFO可以改善因溃疡性结肠炎引起的抗氧化性能的下降。通过测定髓过氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)的活性,结果表明,DSS组MPO的活性与CK组相比显著上升,BFO组MPO的活性下降。通过H&E染色结果表明空白组小鼠结肠上皮完整无溃疡性结肠炎侵蚀,模型组小鼠结肠组织存在严重的炎性病变,BFO组小鼠,结肠炎症明显减轻。通过ELISA试剂盒测定小鼠血清中肿瘤坏死因子α(TNF-α的含量,结果表明,DSS组中TNF-α的水平显著上升,不同浓度的BFO均能不同程度的下调TNF-α的含量。利用qPCR测定炎性细胞因子mRNA的表达水平,结果显示,空白组中mRNA表达水平很低,DSS组中包括IL-6,IL-1β,TNF-α,iNOS,COX-2在内的炎性细胞因子mRNA的表达水平显著提高。BFO组中mRNA的表达水平明显降低,这表明BFO可以下调炎性细胞因子表达以减轻DSS诱导的结肠炎。综上所述,BFO可以提高正常小鼠的生长性能及抗氧化性能,改善小鼠肠道微生物组成,提高有益菌减少有害菌,降低炎性细胞因子mRNA的表达,提高小鼠的抗氧化性能,维护上皮细胞的完整性,减少炎性细胞的浸润,从而预防和治疗结肠炎的发生。