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随着生活水平的提高,易引发代谢紊乱或代谢综合症的高脂、高蛋白饮食已成为公众的饮食常态。膳食纤维饮食模式是当下人们推崇的一种饮食结构,对预防高血脂症、高血糖症、动脉粥样硬化等心脑血管疾病具有重要作用。食物中的膳食纤维进入小肠后难以被消化吸收,而在结肠内能被拟杆菌、毛螺菌、溴化瘤胃球菌属等微生物发酵产生短链脂肪酸(SCFAs),其与肠道黏膜免疫密切相关。新食品原料L-茶氨酸是茶叶中的一种特征性的非蛋白质氨基酸,是具有天然、无毒等特性的茶叶活性物质,对改善肠道黏膜免疫具有良好的效果。L-茶氨酸可通过保护产肠毒素大肠杆菌诱导免疫应激小鼠的肠道结构、抑制其RIP2、NF-κB等基因的过表达及p65、p38蛋白的表达,改善肠道黏膜非特异性免疫;也可通过抑制炎性细胞因子NOD1、NOD2及NF-κB的表达水平、降低脂质过氧化程度和提高抗氧化能力来调节肠道黏膜非特异性免疫。此外,L-茶氨酸可以维护肠道形态结构及功能,对维持肠道完整性和肠道功能至关重要。但L-茶氨酸是否能够调节SCFAs代谢以及是否能够通过影响SCFAs代谢来改善肠道黏膜免疫功能等科学问题有待进一步探究。为此,本研究将50只四周龄SD大鼠按每组10只随机分为正常饲料组(Control A)、膳食纤维饲料组(Control B)、L-茶氨酸低剂量组100mg/kg/d(LTA100)、L-茶氨酸中剂量组300mg/kg/d(LTA300)、L-茶氨酸高剂量组500mg/kg/d(LTA500),灌喂28天,研究分析膳食纤维饮食模式下L-茶氨酸通过调节SCFAs代谢改善肠道黏膜免疫的作用,为改善肠道黏膜免疫功能、促进食品营养干预多元化发展及L-茶氨酸的深层次利用提供科学依据。主要研究结果及结论如下:(1)L-茶氨酸改善肠道免疫的作用。L-茶氨酸可提高回肠免疫球蛋白含量,与Control A相比,Control B中IgA、IgE、IgG含量均增加,其中IgA、IgE含量均显著增加(p<0.05)。与Control B相比,各剂量L-茶氨酸处理均能促进IgA、IgE、IgG含量增加。LTA100中IgA、IgG含量均极显著增加(p<0.01),IgE含量显著增加(p<0.05);LTA300中IgA、IgG、IgE含量均极显著增加;LTA500中IgA、IgG含量均极显著增加(p<0.01),IgE含量增加但未达显著性水平。L-茶氨酸可改善肠道黏膜形态结构,与Control A相比,Control B十二指肠、空肠、回肠的绒毛高度、隐窝深度、V/C均有增加。其中十二指肠隐窝深度、空肠绒毛高度和V/C、回肠隐窝深度均显著增加(p<0.05);空肠隐窝深度、回肠绒毛高度均极显著增加(p<0.01)。与Control B相比,各剂量组L-茶氨酸均能促进幼龄大鼠十二指肠、空肠、回肠的绒毛高度、隐窝深度和V/C增加。LTA100中十二指肠绒毛高度和隐窝深度、空肠V/C、回肠隐窝深度和V/C;LTA300中空肠绒毛高度、回肠绒毛高度、隐窝深度和V/C;LTA500中空肠绒毛高度和V/C、回肠V/C均显著增加(p<0.05)。LTA300中十二指肠绒毛高度和隐窝深度;LTA500中十二指肠绒毛高度和隐窝深度、回肠绒毛高度和隐窝深度均极显著增加(p<0.01)。(2)肠道pH和菌群。与Control A的pH相比,Control B的pH降低,但未达到显著性水平。与Control B的pH相比,各剂量L-茶氨酸组的pH均降低,其中LTA500的pH降低达极显著水平(p<0.01)。与Control A相比,Control B中菌群丰度、均匀度均较高。各茶氨酸处理组中,LTA500粪便中菌群丰度、均匀度均高于LTA300和LTA100。与Control A相比,Control B中拟杆菌属和溴化瘤胃球菌属显著增加(p<0.05),毛螺菌属和狄氏副拟杆菌属极显著增加(p<0.01);与Control B相比,各剂量L-茶氨酸处理均促进拟杆菌属、毛螺菌属、溴化瘤胃球菌属、狄氏副拟杆菌属占比增加。LTA300和LTA500中,各菌属占比增加均极显著增加(p<0.01)。(3)短链脂肪酸的代谢作用及机制。与Control A相比,Control B中SCFAs总量及丙酸、丁酸含量显著增加(p<0.05);与Control B相比,LTA100中SCFAs总量极显著增加(p<0.01),乙酸、丙酸、丁酸含量均显著增加(p<0.05);LTA300和LTA500中,SCFAs总量、乙酸、丙酸、丁酸含量均极显著增加(p<0.01)。L-茶氨酸对肝脏中乙酸代谢的影响。与Control A相比,Control B中ACC1、SREBP-1c、SREBP-2、LDLR、FASN、HMGCR的mRNA和蛋白表达量均显著下调(p<0.05);与Control B相比,各剂量L-茶氨酸组ACC1、SREBP-1c、SREBP-2、LDLR、FASN、HMGCR mRNA和蛋白表达量均上调。其中,ACC1 mRNA表达量在LTA500中上调达极显著水平(p<0.01),ACC1蛋白表达量在LTA100中上调达显著性水平(p<0.05),在LTA300和LTA500中上调达极显著水平(p<0.01)。SREBP-1c mRNA表达量在LTA300和LTA500中上调达极显著水平(p<0.01),在LTA100中上调达显著性水平(p<0.05);SREBP-1c蛋白表达量在LDLR表达量在LTA300中上调达显著性水平(p<0.05),在LTA500中上调达极显著水平(p<0.01)。FASN mRNA表达量在LTA300和LTA500中上调达极显著水平(p<0.01);FASN蛋白表达量在LTA300中上调达显著性水平(p<0.05),在LTA500中上调达极显著水平(p<0.01)。HMGCR mRNA表达量在LTA100和LTA500中上调达显著性水平(p<0.05),在LTA300中上调达极显著水平(p<0.01);HMGCR蛋白表达量均极显著上调(p<0.01)。L-茶氨酸对结肠中丙酸和丁酸代谢的影响。与Control A相比,Control B和茶氨酸组中GLUT2、PCK1、G6PC、SGLT1、GSK-3β、SGLT1mRNA和蛋白表达量均极显著上调(p<0.01);与Control B相比,各剂量L-茶氨酸组GLUT2、PCK1、G6PC、SGLT1、GSK-3β、PFKM mRNA和蛋白表达量均下调,且LTA300和LTA500中GLUT2、PCK1、G6PC、SGLT1、GSK-3β、PFKM mRNA表达量均极显著下调(p<0.01)。LTA100中GLUT2、PCK1、G6PC、SGLT1、GSK-3β、PFKM蛋白表达量均显著下调(p<0.05);LTA300中GLUT2、PCK1、G6PC、SGLT1、GSK-3β、PFKM蛋白表达量均极显著下调(p<0.01);LTA500中PCK1、G6PC、SGLT1、GSK-3β、PFKM蛋白表达量均显著下调(p<0.05)。综上,L-茶氨酸能通过提高拟杆菌属、毛螺菌属、溴化瘤胃球菌属等产SCFAs菌属的占比,提高SCFAs总量及乙酸、丙酸和丁酸的含量;能改善大鼠肠道形态结构,提高回肠IgA、IgE、IgG含量;能够通过上调肝脏中FASN、ACC1、LDLR、HMGCR、SREBP-1c mRNA和蛋白的表达来调节乙酸代谢,将机体TC含量维持在正常水平;能通过下调结肠中G6PC与PCK1mRNA和蛋白的表达来调节丙酸和丁酸代谢,抑制丙酸和丁酸合成草酰乙酸进行糖异生。由此可见,L-茶氨酸具有提高肠道中SCFAs菌群占比、提高粪便SCFAs含量的作用,并通过改善胆固醇合成和抑制糖异生途径来调节SCFAs代谢并改善肠道黏膜免疫功能。