花生红衣原花青素对溃疡性结肠炎干预效果与机制研究

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溃疡性结肠炎(Ulcerative colitis,UC)是一种非特异性炎症性肠病,表现为局限于结肠及直肠的粘膜和粘膜下层持续浅表性炎症。其病因及发病机制十分复杂,易反复发作,严重影响患者生活质量。如何预防或者干预UC的发生和发展受到研究者的广泛关注,而膳食多酚因为具有抗炎、抗病毒、改善肠道生态等多种活性成为近年来该领域的研究热点。花生红衣是花生加工过程中的主要副产物,含有丰富的A型原花青素等膳食多酚。为研究富含A型原花青素的花生红衣提取物(Peanut skin procyanidins,PSP)对急性UC的改善效果及其潜在作用机制,本研究以DSS诱导Balb/c小鼠建立UC模型,评价PSP对UC小鼠体内炎症及氧化应激的改善效果,利用体内外模型共同探讨PSP保护UC肠道屏障损伤的潜在机制,并分析了PSP对UC小鼠肠道微生物及代谢通路的影响。本研究主要内容和实验结果如下:1.PSP改善UC症状表征及机制的初步探究。采用DSS诱导建立UC小鼠模型,发现经PSP干预后,能明显缓解DSS导致的小鼠体重大幅降低和结肠长度缩短等症状,有效降低了DAI评分;同时显著降低了UC小鼠组织中ROS,MDA,NO,i NOS的含量(p<0.01),缓解UC小鼠体内氧化应激失调;并且提高抗炎因子IL-10的水平(p<0.01),降低了促炎因子TNF-α,IL-6,IL-1β的含量(p<0.01)以及MPO的活性(p<0.01),从而改善了DSS导致的炎症损伤;更重要的是其能通过增加UC小鼠结肠紧密连接蛋白(Claudin1、Occludin和ZO-1)的表达(p<0.05),改善肠道屏障受损状态;同时利用LPS诱导建立的Caco-2细胞肠屏障损伤模型进行体内实验结果的验证,发现PSP同样能显著提高Caco-2细胞肠屏障模型的紧密连接蛋白Claudin1、Occludin和ZO-1表达(p<0.05),故从体内和体外模型共同明确PSP具有修复炎症所导致的肠道屏障损伤的能力;进一步研究发现PSP是通过抑制TLR4,Myd88和NF-κB p65蛋白表达,从而干预TLR4/Myd88/NF-κB通路发挥抗UC效果。2.PSP对UC小鼠肠道菌群失调的改善效果。UC发生的显著特征是肠道微生物失调,故利用16S r DNA扩增子测序技术分析小鼠盲肠内容物,研究PSP对UC小鼠肠道菌群物种多样性降低以及菌群失调的改善效果。各实验组肠道菌群分析结果表明:PSP干预后能明显改善由DSS引起的UC小鼠肠道菌群α多样性降低,恢复肠道菌群结构组成,其中,具有维持肠道稳态功能的Muribaculaceae(p<0.05),具有抗炎能力的Lachnospiraceae(p<0.01)、Ruminococcaceae、Oscillibacter、Lachnoclostridium(p<0.05)和Roseburia等肠道有益菌群相对丰度增加。而可损伤肠道屏障的Enterobacteriaceae(p<0.05)、Bacteroides(p<0.05),影响肠道免疫系统的Helicobacter(p<0.01)、Parabacteroides、Escherichia-Shigella(p<0.01)、Erysipelatoclostridium(p<0.01)和Enterobacter(p<0.05)等肠道病原菌相对丰度降低。3.分析PSP对UC小鼠代谢产物和代谢通路的影响。除干预TLR4/Myd88/NF-κB及肠道菌群外,PSP改善UC小鼠还可能涉及多条关键通路。故为了进一步探究PSP干预UC的机制,采用PCA、PLS-DA、OPLS-DA对结肠组织的代谢产物进行分析,筛选出差异代谢物,并对差异代谢物进行代谢通路富集分析,阐明PSP干预UC的潜在代谢通路。发现PSP明显影响了UC小鼠肠道中28个差异代谢物,并可能是通过调节Taste transduction、m TOR、PI3K/Akt、Fox O等炎症密切相关通路起到改善UC作用。同时进一步利用分子对接技术研究了PSP中2种主要原花青素及其8种代谢物与典型炎症相关m TOR以及肠道微生物相关的TLR4通路中关键分子蛋白相互作用,分子对接结果表明PSP中原花青素三聚体PPD和原花青素A1及其代谢产物均能与UC相关代谢通路中关键蛋白(m TOR和TLR4)结合,从而抑制其活性,且原花青素三聚体PPD和原花青素A1可能是通过干预m TOR及TLR4通路进行抗UC的关键成分之一。
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