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Ⅱ型糖尿病是在全球范围内快速增长的由代谢紊乱引起的慢性疾病。通过科学合理的饮食控制血糖水平已经成为预防和控制Ⅱ型糖尿病的主要手段。研究发现,摄入抗性淀粉(Resistant Starch,RS)对于控制血糖水平具有积极的效果。莲子是睡莲科植物莲(Nelumbo nucifera Gaertn.)的成熟种子,作为传统的滋补食材在我国已经有悠久的历史。莲子淀粉属高直链含量的特异性淀粉,其中直链淀粉的比例高达42%,因此莲子淀粉易糊化后返生形成抗性淀粉。抗性淀粉不被人体小肠消化吸收,可进入结肠中被肠道菌群发酵利用,进而发挥其降血糖、降血脂、预防心血管疾病和结肠癌等多种生理功效。莲子抗性淀粉在开发低GI(血糖生成指数)食品和降血糖功能食品上具有良好的前景,然而其调节血糖功效及分子机理还未见报道。本文以莲子淀粉为对象,筛选了莲子抗性淀粉的适宜制备方法;通过高脂高糖饲料和STZ注射构建了Ⅱ型糖尿病小鼠模型,研究了莲子抗性淀粉降血糖的功效及剂量效应关系,以及发酵后对肠道环境的影响;应用宏转录组学、16SrDNA测序和生物信息学分析手段,对莲子抗性淀粉干预后引起的糖尿病小鼠胰腺组织内基因表达与代谢通路的变化和肠道菌群结构变化进行分析,进而阐明莲子抗性淀粉降血糖的机理。(1)莲子抗性淀粉的制备及分析研究压热法(HMT)、二次循环压热法(RHMT)和柠檬酸-二次循环压热法(ARHMT)对莲子抗性淀粉的形成以及结构和理化特性的影响。与HMT比较,通过RHMT制备的莲子抗性淀粉的得率有所提高,而ARHMT制备的抗性淀粉得率反而降低。不同制备方法均破坏了莲子原淀粉的颗粒形态,形成无定型的表面粗糙的紧密块状结构,并对莲子淀粉颗粒的大小产生显著影响。按照颗粒粒径排序:ARHMT>RHMT>HMT。XRD结果表明,三种处理方法均能使莲子淀粉发生重结晶,从原来的C-型淀粉转变为B型淀粉,这与NMR结果相一致。与莲子淀粉比较,莲子抗性淀粉的热稳定性提高,其中压热法制备的抗性淀粉热稳定性最高;莲子抗性淀粉持水力和持油力均得到了显著性提升;膨胀度均明显低于天然淀粉,而ARHMT处理的抗性淀粉的溶解度显著提升。综合分析,压热法在制备成本、抗性淀粉得率和理化性质等方面均适宜作为莲子抗性淀粉的制备方法。(2)莲子抗性淀粉对糖尿病小鼠降血糖功效及剂量效应研究通过高脂高糖饲料和STZ注射诱导II型糖尿病小鼠,并研究低中高剂量(5%、10%和15%)的莲子抗性淀粉对糖尿病小鼠的降血糖功效和剂量效应。与对照组比较,低中高剂量组糖尿病小鼠的空腹血糖水平分别下降了 16.0%,32.0%和33.6%,达到了极显著性差异(p<0.01)。莲子抗性淀粉还能有效提高糖尿病小鼠的葡萄糖耐量,提高外周组织对胰岛素的敏感性,改善胰岛素抵抗。糖尿病小鼠血脂测定结果表明,低中高剂量的莲子抗性淀粉的干预能有效恢复糖尿病引发的血脂代谢紊乱,其血清总胆固醇(TC)值分别下降了 9.8%、19.8%和28.1%,血清甘油三酯(TG)值分别下降了 24.7%、33.3%和37.6%,同时,高密度脂蛋白胆固醇(HDL-c)含量提高了24.3%-40.7%。莲子抗性淀粉的降血糖功效随着剂量的增加而提高,然而中高剂量组的功效差异不显著。综上所述,中剂量(10%)莲子抗性淀粉是能有效发挥降血糖功效的最适宜剂量。(3)莲子抗性淀粉对糖尿病小鼠基因表达和代谢途径的影响通过RNA-seq高通量转录组技术对莲子抗性淀粉干预Ⅱ型糖尿病小鼠胰腺组织进行转录组测序分析和差异表达基因的鉴定,并通过GO、KEGG富集分析等方法进行生物信息学分析。转录组分析结果结果表明,莲子抗性淀粉干预可诱导糖尿病小鼠体内511个基因的差异表达,涉及到155条代谢通路。生物信息学分析结果表明,莲子抗性淀粉干预的过程中,主要是通过调节机体中对信号传导、信号分子和反应通路的相关基因表达,从而影响到免疫系统、内分泌系统、辅酶因子与维生素代谢、氨基酸代谢、碳水化合物代谢、脂代谢等直接或间接和降血糖功效有关的通路。同时,对于胰腺组织的细胞生长凋亡,细胞内输送和分解代谢等通路均有影响。其中与莲子抗性淀粉降血糖功效具有显著相关性的通路包括:II型糖尿病、胰腺分泌、FoxO信号通路、MAPK信号通路、PI3K-Akt信号通路和p53信号通路等。(4)莲子抗性淀粉对糖尿病小鼠肠道环境和菌群结构的影响经过6周的10%莲子抗性淀粉的饮食干预后,使得糖尿病小鼠肠道环境失衡的症状得到一定程度缓解,促进肠促胰素的分泌。莲子抗性淀粉的摄入极显著地(P<0.01)提高了糖尿病小鼠的短链脂肪酸(SCFAs)浓度,特别是对于丙酸、丁酸和异丁酸的促进作用较为明显,进而降低肠道和粪便的pH值。莲子抗性淀粉具有较好的调节糖尿病小鼠肠道菌群的功能,主要是通过增加拟杆菌丰度,并极显著抑制变形菌的增殖来发挥其作用,但是对疣微菌和放线菌几乎没有影响;在高糖高脂饲料和糖尿病症状的共同作用下,莲子抗性淀粉干预与变形菌门丰度变化之间的关系可能与其降血糖功效具有重要的关联。莲子抗性淀粉对于糖尿病小鼠肠道双歧杆菌和乳酸菌的丰度均有一定的促进作用,同时还能有效抑制肠杆菌的过量增殖。