岩藻多糖、低聚半乳糖对SD大鼠血脂异常及肠道菌群调节作用机制的研究

来源 :大连医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kangzeng
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目的探讨裙带菜来源的岩藻多糖(Fucoidan,FUC)及常用益生元——低聚半乳糖(Galactooligosaccharide,GOS)预防高脂饮食诱导的SD大鼠血脂异常及调节其肠道菌群作用与机制,为阐明微生态调节剂中的益生元在调节血脂异常中的作用提供新思路及实验依据。方法1.动物与饮食将24只同源6周龄雄性SD大鼠随机分为4组,每组6只:正常组(NFD)、血脂异常模型组(HFD)、岩藻多糖干预组(FUC)、低聚半乳糖干预组(GOS)。NFD组,每只大鼠腹腔注射玉米油0.5 ml,4天给完。HFD组、FUC组、GOS组每周大鼠注射0.5 ml玉米油溶解的维生素D3(700000 IU/kg),4天给完。NFD组饲喂基础饲料,HFD组、FUC组、GOS组喂食高脂饲料。岩藻多糖(100 mg/kg)与低聚半乳糖(800 mg/kg)分别溶于生理盐水制成岩藻多糖水溶液与低聚半乳糖水溶液。NFD组与HFD组以2 ml生理盐水灌胃,FUC组以2 ml岩藻多糖水溶液灌胃,GOS组以2 ml低聚半乳糖水溶液灌胃,灌胃操作每日1次,持续8周。饲喂期间,饮水量,进食量每日记录。每周检测空腹体重,每2周检测空腹血糖水平。2.探究岩藻多糖、低聚半乳糖对SD大鼠血脂水平的影响血清总胆固醇水平使用甘油胆固醇氧化酶-过氧化物酶法测定。血清甘油三酯水平使用甘油磷酸氧化酶过氧化物酶法测定。血清低密度脂蛋白胆固醇水平使用直接法测定。血清高密度脂蛋白胆固醇水平使用酶联免疫吸附法测定。3.探究岩藻多糖、低聚半乳糖对SD大鼠脂多糖水平的影响应用ELISA方法检测血清中脂多糖(LPS)水平。4.探究岩藻多糖、低聚半乳糖对SD大鼠胆汁酸代谢的影响血清总胆汁酸(TBA)的水平通过ELISA方法检测。通过Western blot与RT-PCR法检测肝组织内“经典途径”中胆汁酸合成限速酶7-α羟化酶(CYP7A1)的蛋白含量与m RNA水平。5.探究岩藻多糖、低聚半乳糖对SD大鼠肝脏、主动脉弓组织结构的影响在10%甲醛中固定后,使用石蜡包埋肝组织和主动脉弓,并切片(5μm)。然后使用苏木精和伊红(HE)染色。切片于光学显微镜在100倍放大的条件下拍摄。6.探究岩藻多糖、低聚半乳糖对SD大鼠肠道菌群的影响通过变形梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)、16S r RNA基因高通量测序法,检测SD大鼠肠道菌群生物分类差异,Beta多样性差异、Alpha多样性差异、组间物种差异。7.探究岩藻多糖、低聚半乳糖对SD大鼠肠道胆盐水解酶(BSH)活性的影响提取回肠内容物的总蛋白,在体外以酶促反应检测BSH酶的活性。8.探究特定肠道菌属与BSH酶活性的关系通过spearman分析,检测SD大鼠特定肠道菌属与BSH酶活性的相关性。9.探究岩藻多糖、低聚半乳糖对Lactobacillus casei DM8121生长特性的影响以葡萄糖、岩藻多糖、低聚半乳糖分别为碳源制作不同的培养基。计算24小时内Lactobacillus casei DM8121在不同的培养基上生长的菌落形成单位(CFU,Colony-Forming Units),分析生长速率,同时检测不同培养基内Lactobacillus casei DM8121的BSH酶活性。结果1.岩藻多糖、低聚半乳糖对SD大鼠血糖,体重无显著影响在8周饲喂干预期间,NFD组、HFD组、FUC组、GOS组大鼠的血糖水平无显著差异。高脂饮食喂养的HFD组、FUC组、GOS组与NFD组比,体重显著性差异降低,而高脂饮食喂养的HFD组、FUC组、GOS组之间在体重、进食量、饮水量无显著性差异。2.岩藻多糖、低聚半乳糖调节血脂异常SD大鼠的血脂水平与NFD组相比,HFD组的TC、LDL-C水平显著升高(P<0.05),但GOS组、FUC组的TC、LDL-C水平较HFD组明显降低(P<0.05)。与NFD组相比,HFD组的HDL-C水平无显著差异,但与HFD组相比,GOS组、FUC组的HDL-C水平显著升高(P<0.05),但4组间的TG水平无差异。3.岩藻多糖、低聚半乳糖调节SD大鼠血清LPS水平与NFD组相比,HFD组的血清LPS水平显著升高(P<0.05),而与HFD组相比,GOS组、FUC组的血清LPS水平明显降低(P<0.05)。4.岩藻多糖、低聚半乳糖调节SD大鼠血清胆汁酸的水平与NFD组相比,HFD组的血清TBA水平明显升高(P<0.05),GOS组、FUC组的TBA水平较HFD组明显降低(P<0.05)。与NFD组相比,HFD组的肝脏CYP7A1的m RNA与蛋白表达明显降低(P<0.05),而与HFD组相比,GOS组、FUC组肝脏CYP7A1的m RNA与蛋白表达明显增加(P<0.05)。5.岩藻多糖、低聚半乳糖缓解SD大鼠肝脏组织、主动脉弓结构的病理进程与NFD组相比,HFD组的肝组织出现了严重的脂肪变性。而GOS组、FUC组大鼠的肝组织脂肪变性程度比HFD组更轻。与NFD组相比,HFD组的主动脉弓平滑肌束排列紊乱,出现了泡沫细胞浸润。与HFD组相比,FUC、GOS组大鼠主动脉弓结构改善,平滑肌细胞紊乱减少,泡沫细胞浸润减少。6.岩藻多糖、低聚半乳糖对SD大鼠的肠道菌群有调节作用对PCR-DGGE结果进行聚类分析显示,HFD组SD大鼠的肠道菌群与NFD组、FUC组、GOS组SD大鼠的肠道菌群结构之间存在着明显的差异。NFD组、FUC组、GOS组SD大鼠的肠道菌群结构较为相似。SD大鼠盲肠内容物菌群的16S r RNA基因高通量测序显示:Alpha多样性中,与NFD组比较,HFD组辛普森指数(Simpson)、Chao1和ACE指数无显著性差异(P>0.05),而香农指数(Shannon)显著降低(P<0.05)。FUC组与HFD组相比,两组间Chao1、Simpson、Ace、Shannon指数无显著性差异(P>0.05)。GOS组的Chao1、Simpson、Ace、Shannon指数与HFD组比较,差异无统计学意义(P>0.05)。Beta多样性:PCA评分图显示GOS组和FUC组的肠道组成结构与HFD组相比有显著性差异(P<0.05),NFD组、FUC组、GOS组大鼠的肠道菌群结构较为相似。Matsate分析显示:在门水平上,与NFD组相比,HFD组的Cyanobacteria相对丰度显著降低(P<0.05)。与HFD组相比,FUC组的Actinobacteria水平显著降低(P<0.05)。与HFD组相比,GOS组的Verrucomicrobia、Bacteroidetes相对丰度显著升高(P<0.05),而Firmicutes水平显著降低(P<0.05)。在属水平上,与NFD组相比,HFD组的Ruminococcus、Adlercreutzia、Coprococcus及Yaniella水平显著降低(P<0.05),而Aerococcus、Brevibacterium水平显著升高(P<0.05)。与HFD组相比,GOS组的Aerococcus、Blautia及Akkermansia显著升高(P<0.05)。7.岩藻多糖、低聚半乳糖提高SD大鼠肠道内容物BSH酶活性与NFD组相比,HFD组的大鼠回肠内容物BSH活性显著降低(P<0.05)。与HFD组相比,经过干预后GOS组、FUC组回肠内容物的BSH活性显著升高(P<0.05)。8.特定肠道菌属与BSH酶活性有显著相关性根据Spearman分析,Adlercreutzia、Oscillospira与SD大鼠肠道BSH酶活性呈显著正相关(P<0.05)。Aerococcus、Brevibacterium与SD大鼠肠道BSH酶活性呈显著负相关(P<0.05)。9.岩藻多糖、低聚半乳糖提高Lactobacillus casei DM8121的BSH酶活性在体外实验中,Lactobacillus casei DM8121可以在低聚半乳糖、岩藻多糖和葡萄糖各为碳源的液体培养基中生长。3组间的CFU值差异无显著性,但葡萄糖作为碳源的培养基中的Lactobacillus casei DM8121的24小时生长速率显著高于在低聚半乳糖、岩藻多糖作为碳源的培养基中的24小时生长速率。与葡萄糖碳源的培养基相比,低聚半乳糖、岩藻多糖作为碳源培养基中的BSH活性明显升高(P<0.05)。结论1.岩藻多糖、低聚半乳糖可以缓解高脂饮食诱发的SD大鼠血脂异常,减轻SD大鼠肝组织的脂肪变性。2.岩藻多糖、低聚半乳糖可以调节高脂饮食SD大鼠的肠道菌群,改善正常菌群,减少条件致病菌。3.岩藻多糖、低聚半乳糖可以调节提高SD大鼠肠道内容物中BSH活性,改善胆汁酸代谢,降低血清总胆酸的水平。4.岩藻多糖、低聚半乳糖可以在体外支持肠道有益菌Lactobacillus caseiDM8121的生长,并提高其BSH酶活性。
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