UV/H2O2降解羊栖菜多糖的抗炎功效及作用机制研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Manjay
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
结肠炎是一种病因不明的慢性非特异性肠道炎症性疾病。它的发病率和流行率主要以发达国家为主,并在发展中国家呈逐年增加的趋势。目前,常用于治疗结肠炎的药物大多具有疗效低、价格昂贵以及副作用等特点。因此,如何预防、缓解和治疗结肠炎的研究受到国内外学者的广泛关注。多糖具有安全性高、毒副作用小且生物活性多样的特点。多糖也是羊栖菜中最主要的生物活性成分之一,具有抗氧化、抗肿瘤、抗凝血和免疫调节等多种生物活性;由于其颜色深和分子量大的特点,大大限制了其生物活性及结构特性的研究。因此,本论文首先探究紫外光(Ultraviolet,UV)结合过氧化氢(H2O2)(UV/H2O2)处理对羊栖菜多糖的降解与脱色作用。其次,分析不同降解程度羊栖菜多糖的结构特性,并评价它们的体外抗炎活性,筛选出抗炎活性最佳的降解多糖。再次,探究所选降解多糖对小鼠结肠炎的作用及机制。最后,对所选降解多糖进行分离纯化,明确其具有最佳抗炎活性的组分,并分析其结构特性。以期为开发具有缓解结肠炎功能的低分子量羊栖菜多糖奠定理论基础。主要研究方法与结果如下:(1)UV/H2O2处理对羊栖菜多糖具有明显的降解作用基于凝胶渗透色谱法对羊栖菜多糖的分子量分析表明,UV/H2O2(150 mmol/L)处理2 h后,羊栖菜多糖的分子量从280.73 k Da降至13.71 k Da,而单独UV和单独H2O2(150 mmol/L)处理2 h后的分子量无明显变化。随着H2O2浓度和处理时间的增加,UV/H2O2降解羊栖菜多糖的作用增强;而随着多糖浓度的增加,其降解作用减弱;初始p H值为3时的降解作用最强。此外,UV/H2O2处理对羊栖菜多糖具有明显的脱色作用,而单独UV和单独H2O2(150 mmol/L)则无明显脱色作用。(2)UV/H2O2降解羊栖菜多糖的结构特性及体外抗炎活性基于UV/H2O2(100 mmo L/L)处理不同时间制备不同降解程度羊栖菜多糖。化学组成分析表明,与未处理相比,UV/H2O2处理2 h后多糖的总糖、蛋白质和糖醛酸含量分别减少14.29%、57.11%和43.18%,而还原糖和硫酸基含量分别增加202.86%和31.77%。其次,降解后多糖的分子量明显降低,形貌特征从不规则片状逐渐变为均匀的小颗粒状。此外,降解多糖中木糖和葡萄糖的摩尔百分比随着处理时间的增加而逐渐降低,而其他组成单糖的变化均无明显规律。体外抗炎活性研究表明,UV/H2O2处理2 h所得降解多糖PSF-T2抑制NO分泌的能力最强,并且能够很好地抑制促炎因子IL-1β、IL-6和TNF-α的分泌以及炎症相关基因Tlr4、Irak、Il-1β、Il-6、Il-12和Tnf-α的表达,说明PSF-T2具有较好的体外抗炎活性。(3)PSF-T2能够有效缓解小鼠结肠炎症状基于葡聚糖硫酸钠诱导的结肠炎小鼠模型,研究结果表明,PSF-T2能够增加结肠炎小鼠的体重和结肠长度,并减轻结肠水肿和病理损伤程度。PSF-T2也能调节NF-κB信号通路中IκBα和NF-κB p65的蛋白表达以及抑制IL-1β、IL-6和TNF-α的分泌与表达,从而抑制结肠炎小鼠的炎症反应。此外,PSF-T2也能通过促进肠粘液蛋白的分泌以及MUC-2和紧密连接蛋白(ZO-1、Occludin和E-cadherin)的蛋白表达,从而具有保护肠道屏障功能的作用。不同浓度干预结果表明,高浓度PSF-T2(200 mg/kg·BW)缓解小鼠结肠炎的作用最佳。(4)PSF-T2能够调节结肠炎小鼠的肠道菌群及代谢16S r DNA高通量测序结果表明,PSF-T2干预增加结肠炎小鼠的肠道菌群多样性和丰富度。门水平上,PSF-T2干预后,结肠炎小鼠Firmicutes的丰度增加,而Bacteroidota的丰度减少。科水平上,PSF-T2能够减少与促炎和引起肠道黏膜屏障损伤相关微生物的丰度,如Bacteroidaceae、Erysipelotrichaceae、Ruminococcaceae和Marinifilaceae,而增加与抗炎及促进短链脂肪酸和肠道粘液蛋白产生相关微生物的水平,如Lactobacillaceae、Desulfovibrionaceae、Saccharimonadaceae、Oscillospiraceae和Eggerthellacea。非靶向代谢组学分析中,OPLS-DA分析结果表明,模型组与PSF-T2组的血清代谢物存在明显差异。通过比较它们的代谢物共筛选出43个具有显著差异的代谢物。上述差异代谢物的KEGG通路富集分析表明,PSF-T2缓解结肠炎的作用主要与抗叶酸耐药性、矿物质吸收、中心碳代谢、蛋白质消化与吸收、胺酰-t RNA生物合成、胰岛素抵抗和苯丙氨酸/酪氨酸/色氨酸的生物合成途径相关。上述显著富集通路共涉及5个关键差异代谢物,分别为乙酰肉碱、L-蛋氨酸、L-苯丙氨酸、脱氧尿苷酸和3-氨基甲酰基-2-苯丙酸。这5个关键代谢物与肠道微生物(科水平)的关联性分析结果表明,乙酰肉碱与Pseudomonadaceae显著正相关;L-蛋氨酸和L-苯丙氨酸与Helicobacteraceae显著负相关;脱氧尿苷酸与Lachnospiraceae显著正相关;3-氨基甲酰基-2-苯丙酸与Pseudomonadaceae显著负相关,而与f_unclassified_o_Oscillospirales显著正相关。此外,PSF-T2也能促进短链脂肪酸(如乙酸、丙酸和正丁酸)的产生。(5)PSF-T2纯化组分的结构特性和体外抗炎活性PSF-T2采用Toypearl-DEAE 650M阴离子交换柱纯化后共得到PT-0.25和PT-0.5两个组分,得率分别为39.50%和23.90%。PT-0.5的抗炎活性最佳,其能显著抑制NO的分泌以及IL-6、IL-12和TNF-α的分泌与表达。该组分总糖、蛋白质、还原糖、糖醛酸和硫酸基含量分别为50.33±1.40%、1.15±0.03%、11.39±0.38%、8.70±1.02%和5.00±0.23%;它的单糖组成主要由岩藻糖、半乳糖、甘露糖和葡萄糖醛酸组成,分子量主要为22.89k Da;它的形貌特征呈不规则的片状结构,并且表面光滑无孔。甲基化分析结果表明,该组分的结构组成较为复杂,由3个末端残基、6个线性残基和1个分支型残基组成;其中,其最主要的残基类型为:4-Fucp、t-Manp、6-Galp、t-Fucp和3,4-GlcAp。
其他文献
受生物体组织可以自发修复损伤的启发,自修复材料通过引入动态可逆的相互作用,包括可逆共价键和非共价键作用力,可以在外界刺激作用下自发地修复损伤,增加材料的安全性、稳定性和使用寿命。然而,目前大多数自修复材料由于可逆弱键的引入,普遍存在着力学性能较差的缺点,严重限制了其实际应用。聚氨酯材料通过控制软硬段的形态和比例,其力学性能广泛可调,通过将可逆作用力引入聚氨酯体系,预期可以解决自修复材料力学强度和自
学位
随着人们环境保护意识的增强,环境友好型无铅压电陶瓷受到了广泛的关注。近年来,BiFeO3-BaTiO3(BF-BT)基无铅陶瓷由于具有较高的居里温度和良好的铁电压电性能而成为研究热点。然而,该体系陶瓷的准同型相界的化学组分位置和相组成仍然存在较大的争议,并且其压电性能需要进一步提升。本论文系统阐述了BF-BT基陶瓷的化学组成(含掺杂)、物相结构以及电性能之间的关系。主要内容如下:(1)研究了(1-
学位
随着互联网经济的发展,推荐系统在电子商务等线上服务中起到了愈发重要的作用。现今的个性化推荐方法大多基于用户、商品的表征向量学习,能够根据历史交互数据进行自动特征提取,基于学得表征对潜在用户-商品交互进行准确预测。尽管现有方法在推荐效果上已经取得了很大的进步,但大多基于单类用户-商品交互数据,忽视了实际场景中丰富的多重交互行为关系,例如显式观测的浏览、收藏、购买行为;以及用户、商品间隐式存在的潜在用
学位
功能膜材料是应用十分广泛的一类材料,涉及到现代工业的各个领域。但目前商业化应用的功能膜大部分都是基于石化资源制备的,庞大的消耗量加上材料的不可降解性,带来了环境和能源的双重压力。近年来,基于纳米纤维素构建的新一代功能膜材料受到越来越多的关注。但现阶段制备纳米纤维素基功能膜还面临许多问题,如膜的制备效率低、耐用性差、生物相容性降低等问题,制约着纳米纤维素基功能膜的进一步发展。针对此,本论文以木质纤维
学位
造纸行业生产大量的纸张供人类生活使用,同时也排放空气和废水污染物危及人类健康。光催化氧化技术因最终产物为CO2和H2O而具有污染物减排的应用前景。具有强氧化能力的TiO2通常被用作光催化剂,但其光催化氧化严重受到环境因素的影响,难降解污染物也严重限制了其应用。尽管这两方面的实验研究不少,但密度泛函理论(DFT)研究主要集中在污染物的吸附和光催化,缺乏环境影响因素和降解难易程度这两方面的DFT吸附模
学位
纤维素是自然界中储量最为丰富的可再生生物质资源,具有来源广、可降解、制备简便等优点,在替代石油化合物材料领域得到广泛的关注。目前植物纤维素及其衍生材料的应用领域主要集中在制浆造纸、生物质精炼等传统领域,由于纤维素基复合材料的制备方法和作用机理的复杂性导致其在高值化应用方面进展缓慢。碳量子点(CQDs)是一类尺寸小于10 nm的碳纳米材料,除了具有纳米效应外,还具有发光可调、生物相容性好、低毒、易改
学位
磷脂酶D(PLD,EC 3.1.4.4)是一类属于PLD超家族的酶,其不仅能够催化水解磷脂的磷酸二酯键,还能够催化某些含有羟基的化合物结合到磷脂的酰基链上,形成新的磷脂。与其他微生物来源PLD相比,链霉菌PLD因其具有较高的催化活性和广泛地底物识别范围而被用于合成天然或新型的功能性磷脂。链霉菌PLD之间具有显著的序列相似性,但由于其结构-功能关系信息的极度缺乏严重阻碍了对链霉菌PLD底物识别机制的
学位
直链淀粉由于其优异的螺旋空腔与多羟基结构,已成为构筑各种功能材料的优良结构单元。本论文以来源广泛、价格低廉的天然淀粉为原料,通过酶解脱支与梯度醇沉技术绿色高效制备分子量集中的直链淀粉(AM),针对白藜芦醇、维生素E等食源性功能因子加工适用性差、生物利用度低等缺点,引入结晶、Pickering乳液与层层自组装技术,创制出直链淀粉基晶体结肠靶向释放功能因子递送体系,适合酸性或中性加工环境且小肠靶向释放
学位
木质纤维生物质资源作为化石资源的有效替代品,经转化可形成平台化学品和生物燃料。木聚糖类半纤维素水解的戊糖(木糖和阿拉伯糖)以及戊糖脱水得到的糠醛,因其多功能性,可用于生产功能糖、生物燃料、医药、塑料等,用途十分广泛,市场需求量逐年增加。纤维素水解糖-己糖(葡萄糖和衍生的果糖)通过脱水反应可转化为5-羟甲基糠醛(HMF),而在特定催化剂和溶剂协同下可选择性转化为戊糖和糠醛。若从己糖直接生产戊糖或提高
学位
Engel展式是实数的一种经典的无穷级数表示方式,它是研究数的算术和几何性质的重要工具。比如,在欧拉数e的无理性和数值逼近研究方面,比实数的连分数和十进制表示有明显的优势,在丢番图逼近中为计算无理指数提供了有效方法。同时,Engel展式与概率论、动力系统、分形几何有密切联系,其中的度量理论、遍历性质以及各种例外集的几何性质和重分形分析等,均是学界关注的研究热点。本文针对Engel展式与丢番图逼近中
学位