肠易激综合征(Irritable bowel syndrome,IBS)是一种常见的功能性胃肠道疾病,主要表现为腹痛伴随大便性状和排便次数改变,其影响超过总人口的十分之一。IBS的发病机制复杂,主要包括内脏敏感性的改变,肠道粘膜低度炎症,肠道微生态变化和社会心理因素等。IBS的复杂病理生理学机制给治疗带来了巨大挑战,药物治疗效果不佳给患者造成了巨大的经济和心理负担。临床研究发现,不适当饮食可诱发IBS症状发生或使症状加重,尤其是一类可酵解的短链碳水化合物,主要包括可发酵的寡糖类,二糖类,单糖和多元醇(Fermentable Oligosaccharides,Disaccharides and Monosaccharides and Polyols,FODMAPs)。结果表明,进食富含FODMAPs成分的食物会引发IBS患者腹痛、腹胀等症状发生。此外,多项临床随机对照试验表明,限制FODMAPs饮食可改善IBS患者的胃肠道症状。但其具体机制尚不清楚,可能和FODMAPs在小肠不消化产生的渗透性负荷导致的肠液累积以及结肠快速发酵产生过多的气体以及肠道动力异常,内脏高敏感,肠道菌群紊乱,代谢产物的变化,包括乙酸,丙酸和丁酸等短链脂肪酸(Short-chain fatty acids,SCFAs)的产生等相关。低聚果糖(Fructo-oligosaccharide,FOS)是日常生活饮食中最常使用的FODMAPs成分之一。本研究应用避水应激(Water avoidance stress,WAS)模拟焦虑抑郁心理应激,构建IBS小鼠模型,研究低聚果糖对应激致IBS小鼠内脏敏感性,肠道SCFAs产生和肠道炎症的影响,探索低聚果糖诱发胃肠道症状的具体机制。第一部分避水应激IBS小鼠的肠道免疫激活以及代谢产物SCFAs的变化研究目的探索避水应激构建的IBS小鼠模型肠道粘膜免疫激活情况以及肠道代谢产物SCFAs的变化。研究方法给予雌性C57BL/6小鼠连续10天的避水应激构建IBS模型,造模期间每日监测体重和进食量,记录造模后直肠球囊扩张诱发的腹壁回撤反射(Abdominal withdrawl reflex,AWR)评分,疼痛阈值和容量阈值评价小鼠内脏敏感性。运用气相色谱法检测小鼠盲肠粪便SCFAs浓度;常规肠道组织HE染色和肠道炎症组织学评分,评价造模后肠道炎症情况;实时荧光定量PCR检测回肠和结肠组织炎症因子 Tumor necrosis factor(TNF)-α、Interleukin(IL)-6、IL-23、IL-10 和 IL-1 β mRNA表达情况;通过免疫组化法,检测回结肠黏膜中肥大细胞的表达情况。研究结果造模期间,避水应激因素对体重增长率影响显著,WAS组造模期间每日体重增长率均低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);两组每日进食量不受避水应激因素影响,差异无统计学意义(P>0.05)。WAS组较对照组在不同压力下的AWR评分均升高,分别为:20mmHg(3(2.5-3)vs.1.7(1.7-1.7),P<0.01),40mmHg(3.5(3.3-4.0)vs.2(2-2),P<0.01),60mmHg(4(3.8-4)vs.2.5(2.3-2.7),P<0.01)和80mmHg(4(4-4)vs.3.2(3-3.3),P<0.01),差异有统计学意义;WAS组较对照组疼痛阈值和容量阈值均显著降低((33.2±18.0mmHg vs.70.8±4.57mmHg,P<0.01)和(44.6±19.2 vs.90.2±5.12 mmHg mmHg,P<0.01)),差异有统计学意义。WAS 组和对照组盲肠粪便乙酸、丙酸、丁酸以及总SCFAs浓度差异均无统计学意义(P>0.05)。WAS组和对照组回结肠炎症组织学评分差异无统计学意义(P>0.05);WAS组和对照组相比,回肠IL-6和TNF-α mRNA表达量显著升高((8.25±3.95 vs.1.86±1.66,P<0.01)和(2.05±1.73 vs.0.56±0.28,P<0.05)),结肠 IL-6 和 IL-1β mRNA 表达量显著升高((1.60±1.10 vs.0.46±0.29,P<0.05)和 IL-1β(0.88±0.53 vs.0.34±0.35,P<0.05)),差异有统计学意义。WAS组较对照组回肠和结肠肥大细胞数目均升高((8.3±3.6/HPF vs.4.9± 1.4/HPF,P<0.05)和(3.4±1.2/HPF vs.1.8±1.5/HPF,P<0.05)),差异有统计学意义。研究结论避水应激IBS小鼠模型较好的模拟了人类IBS患者的内脏高敏感和肠道粘膜低度炎症的特征;IBS小鼠和对照组小鼠盲肠粪便SCFAs浓度无显著差异。第二部分低聚果糖对肠易激综合征小鼠内脏敏感性和肠道炎症的影响及机制研究研究目的探讨低聚果糖在避水应激(Water avoidance stress,WAS)致IBS小鼠模型中,对内脏敏感性、肠道代谢产物SCFAs、肠道炎症以及肠道免疫的作用。研究方法将32只C57BL/6小鼠随机分配为4组,分别为对照组+生理盐水,对照组+FOS,WAS+生理盐水,WAS+FOS。每日假性应激或避水应激造模前,给予生理盐水或低聚果糖溶液灌胃,连续灌胃10天,10天造模结束后继续灌胃4天。通过记录直肠球囊扩张下的AWR评分、疼痛阈值和容量阈值评价内脏敏感性。气相色谱法检测小鼠盲肠粪便SCFAs的产生。肠道组织HE染色及组织学评分;实时荧光定量PCR检测回结肠TNF-α、IL-6、IL-23、IL-10和IL-1βmRNA表达;免疫组化法检测回结肠黏膜中肥大细胞的表达情况。研究结果WAS+FOS组较WAS+生理盐水组20mmHg压力下AWR评分显著升高(4(3.5-4)vs.3(2.5-3),P<0.01),疼痛阈值和容量阈值显著降低((12.6±6.0mmHg vs.33.2±18.0mmHg,P<001)和(21.6±8.1mmHg vs.44.6±19.2mmHg,P<0.01)),差异有统计学意义。WAS+FOS组较WAS+生理盐水组盲肠粪便乙酸(2.49±0.63 mmol/L vs.1.49±0.72 mmol/L,P<0.01)、丙酸(0.48±0.09 mmol/L vs.0.36±0.05 mmol/L,P<0.01)、丁酸(0.28±0.09 mmol/L vs.0.19±0.003 mmol/L,P<0.05)和总 SCFAs(3.62±0.87 mmol/L vs.2.27±0.75 mmol/L,P<0.01)浓度均升高,差异有统计学意义。WAS+FOS组较WAS+生理盐水组回肠IL-23和结肠IL-1β mRNA显著升高((4.71±4.16 vs.1.00±0.99,P<0.05)和(2.15±1.68 vs.0.88±0.53,P<0.05)),差异有统计学意义;WAS+FOS组较WAS+生理盐水组回肠和结肠肥大细胞数目均升高((12.3±2.6/HPF vs.8.3±3.6/HPF P<0.05)和(6.3±3.2/HPF vs.3.4±1.2/HPF,P<0.05)),差异有统计学意义。对照组+FOS和对照组+生理盐水组AWR评分,疼痛阈值和容量阈值比较,差异均无统计学意义(P>0.05);两组间盲肠上述SCFAs浓度,回结肠IL-6,IL-23,TNF-α,IL-10和IL-1βmRNA表达及肥大细胞浸润数目比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。研究结论低聚果糖进一步提高IBS小鼠内脏敏感性和加重肠道炎症,增加肠道SCFAs的产生,但是对健康对照组小鼠并不产生类似作用。本研究结果为揭示FODMAPs诱发IBS患者胃肠道症状的机制提供了重要的实验依据。