超微粉碎燕麦麸皮干预高脂诱导肥胖小鼠肠道微生物及其脂代谢机制的研究

来源 :内蒙古农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chencm
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目前,世界范围内的肥胖流行率及与肥胖相关疾病的患病率正在增加。大量研究表明肠道微生物通过影响脂肪和葡萄糖代谢在肥胖及其相关疾病中发挥关键作用。改变饮食结构,增加膳食纤维的摄入是调节肠道微生物的重要途径。而燕麦麸皮作为燕麦加工过程中的主要副产物,含有大量的膳食纤维、酚类物质,具有调节肠道微生物的作用,但因其口感粗糙,未能得到充分利用。超微粉碎技术可以促进原料中营养物质的释放,提高原料的表面性能。现在关于燕麦麸皮调节肥胖和脂代谢的机制仍不明确。因此本研究以燕麦麸皮超微粉为研究对象,通过体外模拟消化实验研究燕麦麸皮对消化酶的抑制作用;通过模拟体外消化发酵实验和动物实验研究燕麦麸皮超微粉对正常和肥胖对象肠道微生物及短链脂肪酸的影响,同时通过非靶向代谢组学研究燕麦麸皮超微粉对高脂饮食诱导肥胖小鼠体内代谢物的影响,从体外和体内两方面共同探讨燕麦麸皮超微粉干预高脂饮食诱导肥胖小鼠脂代谢的影响机制。研究结果如下:(1)超微粉碎能够显著降低燕麦麸皮的粒度,提高燕麦麸皮的持水力、膨胀力、水溶性、吸附胆酸钠的能力以及抗氧化性(P<0.05)。在超微粉碎处理5 min时,燕麦麸皮中β-葡聚糖、总酚含量最高,分别达到11.59 g/100g、579.85 mg/100g。结合主成分分析结果表明燕麦麸皮的最佳粉碎时间为5 min。(2)燕麦麸皮经体外模拟消化后,β-葡聚糖、多酚、黄酮等功能性成分的含量显著增加(P<0.05)。随着燕麦麸皮消化物质量分数的增加,对α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶、胰脂肪酶和胆固醇酯酶的抑制作用均呈显著上升趋势(P<0.05),且5%燕麦麸皮消化物对这四种消化酶的抑制率和抗氧化性均超过50%。(3)体外模拟消化发酵实验结果表明,燕麦麸皮超微粉可明显降低肠道环境的p H值。正常人群肠道微生物的α-多样性低于肥胖人群,且发酵24 h与48 h微生物组成差异较大。在门水平下,正常和肥胖人群的肠道微生物组成相同,但正常人群变形菌门(Proteobacteria)占比最大,肥胖人群厚壁菌门(Firmicutes)占比最大。添加5%燕麦麸皮超微粉对肠道微生物的调节作用和肠道环境的改善作用最为明显,可显著调节肠道微生物α-多样性、β-多样性,促进乳酸杆菌属(Lactobacillus)、布劳特氏菌属(Blautia)等有益菌的丰度,表明燕麦麸皮有助于调节肠道微生物组成。(4)通过构建高脂饮食诱导肥胖小鼠模型,研究燕麦麸皮超微粉对肥胖小鼠脂代谢和肠道微生物组成的影响。结果表明,燕麦麸皮超微粉可明显缓解高脂饮食引起的体重和腹部脂肪的增加,降低空腹血糖,显著降低血清中TC、TG、LDL-C以及AST和ALT的含量,降低肝脏和脂肪中的瘦素含量(P<0.05)。HE染色、切片结果显示燕麦麸皮超微粉组可明显减少肝脏和小肠中脂肪空泡数,且腹部脂肪细胞体积明显变小。16S r RNA高通量测序结果显示燕麦麸皮超微粉可提高厚壁菌门、乳酸杆菌属、布劳特氏菌属和Akk菌属的丰度,降低拟杆菌门(Bacteroidetes)、变形菌门的丰度。(5)利用非靶向代谢组学研究燕麦麸皮超微粉对高脂饮食诱导肥胖小鼠体内代谢物的影响。其结果显示,燕麦麸皮可以明显改善高脂饮食造成的代谢异常,并且筛选出6种显著差异代谢物:C16鞘氨醇、Delta2-THA、2-花生四烯酰甘油、12-酮石胆酸、7-酮石胆酸、前列腺素E2,这些物质富集到6条脂代谢相关的通路。因此这些物质可能是潜在调节肥胖的生物标记物。(6)燕麦麸皮超微粉对高脂饮食诱导肥胖小鼠AMPK信号通路脂代谢酶活性的影响结果表明,燕麦麸皮可提高小鼠肝脏中AMPK和LPL的活性,降低ACC1、FAS和SREBP1的活性。Spearman相关性结果表明脂代谢相关酶(AMPK、FAS、ACC1、SREBPs和LPL)、肠道微生物(双歧杆菌、乳酸杆菌、布劳特氏菌)和差异代谢物(C16鞘氨醇、L-异亮氨酸、12-酮石胆酸)三者之间存在显著相关关系。
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