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科研岩藻多糖通过调节肠道菌群和胆汁酸代谢

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肠道微生物失调和胆汁酸(BA)代谢紊乱与溃疡性结肠炎的发病机制有关。本研究旨在研究岩藻多糖对葡聚糖硫酸钠诱导的结肠炎小鼠BA代谢和肠道微生物群的影响。

研究结果表明,岩藻多糖(FUC)能有效抑制结肠炎症并修复肠道屏障。此外,岩藻多糖增加了毛螺菌科的相对丰度,如Turicibacter、Muribaculum、Paraspertella和Colidextribacter,随后增加了短链脂肪酸,特别是丁酸。此外,岩藻多糖通过升高胆酸、熊去氧胆酸、脱氧胆酸和石胆酸以及降低β-鼠胆酸来调节胆汁酸代谢,这导致FXR和TGR5的激活,进一步增强肠道屏障并抑制结肠炎症。我们的结果表明,岩藻多糖缓解结肠炎的作用主要由肠道微生物群介导,这一点已通过粪便移植实验得到证实。总之,这些发现为岩藻多糖作为结肠炎的潜在功能性食物提供了基础。

论文ID

原名:FucoidanAmelioratedDextranSulfateSodium-InducedUlcerativeColitisbyModulatingGutMicrobiotaandBileAcidMetabolism。

译名:岩藻多糖通过调节肠道菌群和胆汁酸代谢改善葡聚糖硫酸钠诱导的溃疡性结肠炎。

期刊:JournalofAgriculturalandFoodChemistry

发表时间:.11

实验设计

实验结果一

岩藻多糖对葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的小鼠结肠炎有缓解作用

为了评估岩藻多糖缓解结肠炎的效果,小鼠连续四个DSS周期口服岩藻多糖(mg/kg)(图1A)。在DSS处理期间,三组之间的水摄入量无显著差异(表S3)。然而,DSS处理的小鼠体重显著下降,DAI显著增加,这两种情况都可以通过岩藻多糖处理逐渐恢复(至少p0.01,图1B,C)。同时,岩藻多糖显著减轻了DSS引起的脾脏肿胀(p0.01,图1D,E)。

此外,结肠炎以结肠组织的表型和病理病变为特征。在我们的研究中,DSS处理小鼠的结肠组织长度显著缩短,远端结肠显示出更严重的炎症和细胞损伤(至少p0.01,图1F?I)。正如预期的那样,岩藻多糖显著减轻了DSS引起的结肠组织病理损伤(至少p0.01,图1F?I)。此外,DSS处理使结肠组织中MPO的活性增加,但岩藻多糖处理显著拮抗(p0.01,图1J)。DSS诱导的结肠炎小鼠循环中的炎性细胞因子水平显著增加,如IL-6、TNF-α和IL-1β。相反,岩藻多糖显著降低了这些炎性细胞因子的水平(至少p0.01,图1K?M)。总之,这些结果表明岩藻多糖干预可以有效减轻DSS诱导的小鼠结肠炎的疾病严重程度。

图1岩藻多糖减轻DSS诱导的慢性结肠炎

(A)实验设计原理图概述。(B)实验期间的体重。(C)DAI评分。(D,E)脾脏和脾脏指数的宏观观察[脾脏重量/体重]。(F,G)结肠和结肠长度的宏观观察。(H,I)结肠组织的代表性HE染色和组织学评分。(G)结肠组织中髓过氧化物酶(MPO)活性。(K?M)血清中促炎细胞因子的水平,包括IL-6、TNF-α和IL-1β。数据以平均值±SEM表示。通过单因素方差分析和Dunnett多重比较检验进行统计分析。*p0.05,**p0.01,***p0.(*代表CTRL/FUC与DSS)。

实验结果二

岩藻多糖增强结肠炎小鼠肠道屏障功能

肠道完整性和通透性增强了肠道机械屏障功能。ZO-1和Occludin家族成员是与结肠组织中肠道完整性相关的经典细胞间紧密连接(TJ)蛋白。在我们的研究中,我们进行了免疫荧光染色以显示结肠组织中ZO-1和Occludin的表达。与正常(CTRL)组相比,DSS组中这些TJ蛋白大量耗尽。相反,岩藻多糖干预显著增加了这些TJ蛋白在粘膜棘层和颗粒层的含量(图2A)。类似地,DSS小鼠结肠中TJs的mRNA表达显著降低,而它们被岩藻多糖上调(至少p0.05,图2B)。

此外,我们对FITC葡聚糖的泄漏进行了评估,以分析肠通透性。如图2C所示,DSS组向血液中的FITC葡聚糖泄漏量显著增加,而FUC组显著减少(p0.01)。此外,肠粘膜屏障是肠屏障功能的组成部分,其中MUC2蛋白是杯状细胞产生的主要粘蛋白。在我们的研究中,AB染色和免疫荧光染色分别用于显示结肠组织中的杯状细胞和MUC2蛋白。如图2D所示,DSS组很少发现杯状细胞,但FUC组观察到大量杯状细胞。岩藻多糖干预可以显著增加结肠组织中MUC2蛋白的表达,而DSS处理的小鼠中MUC2的表达减少。总之,我们的结果表明岩藻多糖干预有效地增强了结肠炎小鼠的肠屏障功能。

图2岩藻多糖增强DSS诱导的慢性结肠炎的肠屏障

(A)用ZO-1和Occludin染色的结肠组织的免疫荧光共聚焦图像。(B)ZO-1和Occludin的mRNA水平。(C)血清中FICT葡聚糖的浓度。(D)结肠组织切片上杯状细胞的AlcianBlue染色。(E)用MUC2染色的结肠组织的免疫荧光共聚焦图像。数据以平均值±SEM表示。通过单因素方差分析和Dunnett多重比较检验进行统计分析。*p0.05,**p0.01,***p0.(*代表CTRL/FUC与DSS)。

实验结果三

岩藻聚糖改变DSS诱导的结肠炎小鼠中肠道微生物失调。

越来越多的证据表明,肠道微生物群失调是DSS诱导结肠炎的关键因素。鉴于岩藻多糖吸收不良,主要由肠道微生物群代谢,我们应用16SrRNA测序来探讨肠道微生物群在岩藻多聚糖缓解结肠炎中的作用。原始数据保存在公开的国家生物技术信息序列读取档案数据库中(
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