流苏石斛多糖对溃疡性结肠炎的改善及其作用机制研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:aghdks
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溃疡性结肠炎(UC)发病率呈逐年上升的趋势,严重威胁人类健康,已成为全球性公共卫生问题。研究食源性功能因子改善UC对于开发预防和治疗肠道疾病的功能性食品具有重要意义。流苏石斛隶属兰科石斛属,具有清热、生津、滋阴、养胃的功效。现代药理学研究表明,多糖作为石斛属植物中的主要活性成分,在预防和改善UC方面发挥着潜在益处,但其作用机制尚不清楚。本论文将以化学结构明确且具有免疫调节活性的流苏石斛多糖(cDFPW1)为材料,系统评价口服cDFPW1对小鼠肠黏膜功能的影响。基于肠黏膜完整性,研究cDFPW1对葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的UC的干预作用,并以肠道干细胞(ISCs)保护肠黏膜完整性的角度探讨cDFPW1改善UC的分子机制,以期为食源性多糖在预防UC发生发展和功能性食品的开发提供科学依据。主要研究结果如下:一、口服cDFPW1可通过调节肠黏膜形态结构、屏障功能、免疫反应、氧化应激以及肠道菌群与代谢产物保护肠黏膜结构完整性。(1)与对照组相比,口服cDFPW1显著增加正常小鼠结肠长度且使肠黏膜组织外观结构更加完整。分析显示,cDFPW1具有保护肠黏膜形态的功能,可使肠上皮细胞微绒毛(Mv)排列整齐,尖端可见,紧密连接完整,并且以剂量依赖方式增加杯状细胞数量。(2)口服cDFPW1可上调肠上皮细胞间紧密连接蛋白Occludin和ZO-1表达,降低血清中内毒素(EDT)、二胺氧化酶(DAO)和D-乳酸(D-Lac)含量,促进黏蛋白2(MUC2)分泌,并抑制髓过氧化物酶(MPO)活性,表明cDFPW1有助于增强肠黏膜物理和生化屏障功能;口服cDFPW1可上调肠黏膜组织中IL-1β、IL-4、IL-5、IL-10、IL-12、IL-13、IL-22和TNF-α的表达,表明cDFPW1可介导黏膜免疫反应;口服cDFPW1可增加肠黏膜中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的活性,降低丙二醛(MDA)的浓度,表明cDFPW1具有增强肠黏膜抗氧化应激的能力。(3)微生物组16S r RNA测序和气相色谱法(GC)分析显示,与对照组相比,口服cDFPW1可上调有益菌Lactobacillus、Ileibacterium、Allobaculum和Akkermansia的丰度,并增加粪便中乙酸、丙酸和正丁酸的含量。结果表明,cDFPW1可调节肠道菌群的组成并有助于短链脂肪酸(SCFAs)产生。二、cDFPW1可以从修复肠道屏障功能、重塑肠道菌群、减轻氧化应激和抑制炎症反应方面有效改善肠黏膜完整性,实现缓解UC的作用。(1)肠黏膜形态学和肠道屏障功能分析显示,与DSS组相比,cDFPW1可以改善小鼠体重减轻的趋势、抑制疾病活动指数(DAI)评分升高、降低组织病理学评分、减少中性粒细胞的数量、防止结肠出血与缩短,并有效缓解DSS引起的肠黏膜损伤,表明cDFPW1可改善UC的症状;与DSS组相比,cDFPW1可显著上调Occludin和ZO-1的表达,降低血清中EDT、DAO和D-Lac的含量,下调结肠黏膜组织中MPO的活性,并有效改善肠道通透性、促进杯状细胞数量增加以及MUC2分泌,表明cDFPW1可修复肠黏膜屏障完整性来抵抗UC。(2)与DSS组相比,cDFPW1可增加肠道微生物群落多样性,上调有益菌Romboutsia、Akkermansia、Odoribacter和Lactobacillus,下调有害菌Burkholderia-Caballeronia-Paraburkholderia、Parasutterella和Acinetobacter,并促进SCFAs生成,表明cDFPW1可重塑小鼠肠道菌群及代谢产物来干预UC。(3)与DSS处理组相比,cDFPW1不仅可恢复结肠炎小鼠Th17/Treg细胞平衡,还可下调IL-1β、IL-6、IL-17A、IL-17F、IL-21和IL-23的水平,上调IL-5、IL-10、IL-22、IFN-γ、TNF-α和TGF-β1的水平,表明cDFPW1可调节肠道炎症;与DSS处理组相比,cDFPW1口服后可提高结肠黏膜组织中SOD、GSH-Px和CAT活性并显著降低MDA含量,表明cDFPW1具有降低氧化应激的作用;与DSS处理组相比,cDFPW1增强了Nrf2的表达水平并抑制了NF-κB核易位。这些结果表明,cDFPW1可调控肠黏膜免疫稳态来维护肠道完整性,进而改善UC。三、cDFPW1通过肠黏膜固有层淋巴细胞(LPLs)介导IL-22上调来促进ISCs再生以保护肠黏膜完整性(1)采用超高效液相色谱仪分析FITC-cDFPW1在小鼠体内的消化特性。结果表明,cDFPW1口服后在胃或小肠的消化过程中不会被降解,而是以原型进入到大肠内逐渐降解。(2)构建肠道类器官和LPLs共培养体系,通过肠道类器官形态特征、表面积大小、肠上皮细胞增殖实验,结合DSS诱导的肠道微生物耗竭小鼠模型,明确了cDFPW1可直接改善DSS引起的肠上皮损伤。(3)通过激光共聚焦显微镜、RT-q PCR和Western blot实验,确证cDFPW1在含有LPLs的肠道类器官共培养体系中显著增加了Lgr5阳性细胞的百分比、促进Lgr5的蛋白表达、上调ISCs标志物(Lgr5、Olfm4和Ascl2)的m RNA表达。同样,动物实验表明,cDFPW1可增加结肠隐窝中Lgr5+细胞数量。由此揭示,口服cDFPW1可增加ISCs数量并促进DSS损伤后的ISCs再生。(4)采用细胞因子抗体芯片、ELISA以及抗体中和法明确cDFPW1通过显著上调IL-22的表达来促进ISCs介导的肠上皮再生。进一步通过对含或不含LPLs的类器官体系中添加cDFPW1,确证其对IL-22的分泌作用是由LPLs介导的。上述研究表明,cDFPW1通过LPLs介导IL-22上调来促进ISCs再生以保护肠黏膜的完整性,进而在改善UC中发挥重要作用。
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