可溶性膳食纤维果胶对饮食诱导肥胖大鼠代谢与肠屏障的保护作用及机制研究

发布时间：2018-03-26 15:31

  本文选题：肥胖　切入点：果胶　出处：《南京大学》2016年博士论文

【摘要】：研究目的：近年来,肥胖人群在世界范围内快速增加,严重威胁人类健康,是影响外科病人临床预后的独立危险因素。肥胖会增加2型糖尿病、高脂血症、高血压病、冠心病、脑卒中、癌症等疾病的发生风险。肥胖的发生与遗传因素、环境因素、行为因素等有关,而近来有研究证实,肠道菌群紊乱,特别是拟杆菌门与厚壁菌门比例失调,与肥胖和代谢性疾病的发生密切相关：另外,肥胖个体表现出的系统性慢性炎症和代谢性内毒素血症,与肠屏障功能受损有关。肠上皮破坏或其他肠屏障功能损伤时,会发生肠道菌群紊乱、内毒素入血,导致代谢性内毒素血症；而宿主细胞LPS特异性受体Toll样受体4 (toll like receptor 4, TLR4)识别LPS,刺激下游炎症反应,最终导致肥胖等代谢性性疾病。肠道紧密连接是维持肠屏障完整性的重要组成部分；肠碱性磷酸酶(intestinal alkaline phosphatase, IAP)是位于肠上皮细胞顶端膜的一种糖蛋白,可维持肠屏障功能,包括通过脱磷酸作用解毒LPS、缓解系统性炎症反应、保护肠屏障功能、调节肠道菌群等,是反映肠屏障功能的重要指标。目前治疗肥胖有很多方法,如节食、行为治疗、锻炼、药物、减肥手术等,但都存在缺陷。因此本课题设想,通过调节肠道菌群、保护肠屏障、缓解代谢性内毒素血症和系统系炎症反应,可能会为我们提供一种解决肥胖和相关代谢性疾病的新策略。膳食纤维是指从植物中提取或合成的聚合物,不能被人体肠道消化吸收。近年来已有多项动物实验和临床研究证实,膳食纤维具有改善血脂、血糖和减轻体重的作用。苹果果胶是苹果中最主要的可溶性膳食纤维,能在结肠被肠道菌群酵解,产生具有局部和系统性功能的代谢物。另外,苹果果胶还能维持肠道菌群平衡。因此本研究的目的是探究苹果果胶对饮食诱导肥胖大鼠的作用。我们发现苹果果胶可以调节肥胖大鼠肠道菌群,保护肠屏障功能,缓解代谢性内毒素血症和系统性炎症反应,改善代谢。本课题这一发现提示苹果果胶可能为临床治疗肥胖等相关疾病提供新的治疗策略和依据。第一部分饮食诱导肥胖大鼠模型的建立目的：建立标准化、稳定、可重复的饮食诱导肥胖大鼠模型方法：应用4周雄性SD大鼠(体重85-95g,40只)建立饮食诱导肥胖大鼠模型,随机分为两组：高脂造模组(n=32),对照组(chow组,n=8)。分别以高脂饲料(脂肪60%)和对照饲料(脂肪10%)喂养,每周记录体重,8周后,以高脂造模组的大鼠体重显著高于对照组平均体重为饮食诱导肥胖大鼠模型建造成功标准。结果：高脂造模组32只大鼠喂养8周后,平均体重显著高于对照组平均体重,造模成功。结论：通过高脂饲料喂养建立肥胖大鼠模型,是稳定可重复的,是本研究的基础。第二部分探究可溶性膳食纤维果胶对饮食诱导肥胖大鼠代谢及肠屏障的保护作用目的：研究可溶性膳食纤维果胶对饮食诱导肥胖大鼠代谢及肠屏障的保护作用方法：在饮食诱导肥胖大鼠模型的基础上,随机选择16只肥胖大鼠,并随机分成2组,分别为高脂组(HF组,n=8)和高脂+果胶组(HF-P组,n=8),沿用造模阶段的对照组作为对照(chow组,n=8),高脂组给予自由进食高脂饲料(脂肪含量60%),高脂+果胶组给予自由进食高脂饲料(脂肪含量60%)+可溶性膳食纤维果胶(占总进食量5%)。每周记录体重,干预6周后,禁食12小时,称重后,10%水合氯醛(0.3mL/100g体重)腹腔内注射麻醉,留取大鼠内眦静脉血进行血生化检测,留取腹部皮下脂肪及附睾脂肪垫滤纸吸干、称重,留取肝脏进行病理切片、肝脏脂质检测,留取小肠组织进行病理切片、western blot检测。结果：与对照组相比,高脂组大鼠体重增幅明显,腹部皮下脂肪和附睾脂肪垫质量显著增加,血总胆固醇、血甘油三酯、空腹血糖、血胰岛素、肝脏总胆固醇、肝脏甘油三酯水平明显升高,肠道紧密连接蛋白claudinl, occludin, zonula occludens 1 (ZO1)蛋白表达量明显减少；而与高脂组相比,高脂+果胶组大鼠体重增幅明显降低,腹部皮下脂肪和附睾脂肪垫质量显著减小,血总胆固醇水平显著下降,血甘油三酯、空腹血糖、胰岛素水平均呈下降趋势,肠道紧密连接蛋白claudinl蛋白表达量明显增加,occludin, ZO1蛋白表达量呈增加趋势。结论：可溶性膳食纤维果胶能抑制高脂饮食的肥胖大鼠体重增长、脂肪沉积,降低血脂、血糖、胰岛素水平,改善肝脏脂肪代谢,增强肠道紧密连接蛋白表达,保护肠屏障功能。第三部分探究可溶性膳食纤维果胶对饮食诱导肥胖大鼠代谢及肠屏障保护的作用机制目的：探究可溶性膳食纤维果胶对饮食诱导肥胖大鼠代谢及肠屏障保护的作用机制方法：在第二部分实验基础上,留取肝门静脉血,用显色基质法检测血内毒素(lipopolysaccharide, LPS)水平,用ELISA技术检测血炎症指标促炎因子(tumor necrosis factor a, TNFa)和白介素6(interleukin 6, IL6)水平。留取小肠组织,用qPCR方法检测肠组织炎症指标促炎因子TNFa, IL6,抗炎因子白介素10(interleukin 10, IL10),用qPCR方法检测肠组织内毒素特异性受体Toll样受体4(toll like receptor 4, TLR4),用、vestern blot和免疫组化方法检测肠组织肠碱性磷酸酶(intestinal alkaline phosphatase, IAP)留取盲肠内容物,用高通量测序检测肠道菌群。结果：1.可溶性膳食纤维果胶调节肠道菌群结构与对照组相比,高脂组大鼠肠道菌群中,门：拟杆菌门占比明显降低、厚壁菌门明显增加；纲：Bacilli芽孢杆菌纲(属于厚壁菌门)、gamma普氏菌纲(属于普氏菌门)明显增加,拟杆菌纲(属于拟杆菌门)、delta普氏菌纲(属于普氏菌门)明显减少；目：拟杆菌目(属于拟杆菌纲-拟杆菌门)水平下降、乳杆菌目(属于芽孢杆菌纲-厚壁菌门)增加；科：拟杆菌科(属于拟杆菌目-拟杆菌纲-拟杆菌门)水平下降；属：拟杆菌属(属于拟杆菌科-拟杆菌目-拟杆菌纲-拟杆菌门)水平下降,乳球菌属(属于链球菌科-乳杆菌目-芽孢杆菌纲-厚壁菌门)；种：Clostridium ruminantium(属于艰难梭菌属-艰难梭菌科-艰难梭菌目-艰难梭菌纲-厚壁菌门)明显增加。而高脂+果胶组大鼠的肠道菌群结构与对照组无明显差异。2.可溶性膳食纤维果胶改善代谢性内毒素血症与对照组相比,高脂组大鼠血LPS水平明显升高,表现为代谢性内毒素血症,肠组织内毒素特异性受体TLR4的mRNA表达量明显增加；与高脂组相比,给予果胶干预的大鼠血LPS水平明显下降,肠组织TLR4表达量明显减少,恢复至对照组水平。3.可溶性膳食纤维果胶可缓解系统性炎症反应和肠道局部炎性反应与对照组相比,高脂组大鼠门静脉血中促炎因子TNFα、IL6水平明显升高；肠组织促炎因子TNFα、IL6的mRNA表达量明显增加,抗炎因子IL10的mRNA表达量明显减少；而添加果胶的大鼠血TNFα、IL6水平和肠组织TNFα、IL6、IL10水平与对照组相似。4.可溶性膳食纤维果胶增加肠组织肠碱性磷酸酶IAP表达量与对照组相比,高脂组大鼠肠组织IAP的蛋白表达量明显下降；高脂+果胶组大鼠肠组织IAP蛋白表达量与对照组无明显差别。结论：可溶性膳食纤维果胶可以调节肠道菌群结构,改善代谢性内毒素血症,缓解系统性炎症水平和肠道炎症水平,恢复肠组织IAP表达。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R589.2

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本文编号：1668456