盐碱地枸杞低聚糖对2型糖尿病小鼠肠道菌群和血糖的影响

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本研究以黄河三角洲盐碱地枸杞为原料,通过对多糖降解得到低聚糖的方法制备了枸杞低聚糖(LBO)。运用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振波谱(NMR)、液质联用(ESI-MS)、高效凝胶渗透色谱(HPGPC)和高效液相色谱(PMP-HPLC)等现代波谱和色谱技术,对LBO的结构进行了初步鉴定,并对其相关生理活性进行了测定;建立2型糖尿病(T2DM)小鼠模型,研究LBO对T2DM小鼠空腹血糖、口服葡萄糖耐量、血清生化指标以及胰腺、肝肾脏、小肠和结肠等主要组织病理切片的影响;基于肠道微生物组学和代谢组学进一步评估LBO对T2DM小鼠的干预效果,阐述了在LBO干预作用下肠道菌群产生的变化,以及对粪便代谢产物及其相关代谢通路的影响,确定了最佳干预组别。本文研究内容和结果主要包括以下几个方面:1、枸杞低聚糖的制备及其结构和性质的探究采用酸解和酶解联合的方法对枸杞水提物中的枸杞多糖进行降解,制备得到LBO。FT-IR、NMR确定了LBO存在典型的糖骨架和基团,主要以α型糖苷键连接的吡喃糖存在;ESI-MS和HPGPC确定了LBO的分子量在507.48 Da左右;PMP-HPLC确定了其单糖组分为甘露糖、鼠李糖和葡萄糖。测定LBO的体外消化性、抗氧化活性、增殖肠道益生菌和抑制致病菌生长等生理活性。结果表明,当LBO的浓度达到2.0 mg/m L时,对DPPH、ABTS+和羟基自由基的清除率分别达到最大值65.32±0.03%、99.93±0.05%和21.86±0.01%;当浓度在0.1~0.5 mg/m L之间表现出较好的总还原力。以上指标的测定结果均表明LBO表现出了较强的抗氧化能力。以常见的有益菌青春双歧杆菌和致病菌金黄色葡萄球菌为代表,LBO分别对青春双歧杆菌和金黄色葡萄球菌的生长有较强的增殖和抑制作用,且增殖能力和抑菌能力随着LBO浓度的增高而增强。2、枸杞低聚糖对2型糖尿小鼠各项生理指标影响的探究通过建立T2DM小鼠模型,用高(300 mg/m L)、中(200 mg/m L)、低(100mg/m L)三种不同剂量的LBO溶液,对T2DM小鼠干预4周后,观察T2DM小鼠的行为特征,空腹血糖水平、口服葡萄糖耐量、各生化血清指标水平以及胰腺、肝肾脏等主要组织病理切片等方面的差异。结果发现LBO有效地改善了T2DM小鼠在发病过程中出现的典型症状,空腹血糖水平、口服葡萄糖耐量、各血清生化指标水平得到有效改善,胰腺、肝肾等组织形态结构恢复正常,组织间的水肿和细胞炎症等症状在一定程度上均得到改善。同时,LBO能够有效地修复小肠和结肠的黏膜屏障,促进小肠的吸收功能,改善肠道通透性。其中,中剂量组的LBO表现出最佳的干预效果。3、枸杞低聚糖对小鼠肠道菌群、粪便代谢影响及相关代谢通路的探究通过Illumina测序和高分辨质谱仪进行非靶向分析LBO对T2DM小鼠粪便里的菌群及其代谢产物的干预效果,阐明相关代谢通路和作用机制。经LBO干预后,T2DM小鼠的肠道微生物组的多样性和丰度明显上升,增加了Bacteroides、Akkermansia、Prevotellacea、lactobacillus和Lachnospira等有益菌的相对丰度来改善T2DM肠道微生物群失调,中剂量组的LBO能够更加有效地改善T2DM小鼠的肠道菌群结构,与降血糖机制紧密关联。粪便代谢图谱显示糖原氨基酸(如脯氨酸、丝氨酸和亮氨酸)的含量增加,脱氧胆酸、牛磺胆酸和石胆酸这类胆汁酸的表达显著下降,不饱和脂肪酸含量增加。以上代谢产物与T2DM小鼠的氨基酸代谢,糖代谢,鞘脂类代谢,类固醇生物合成等代谢通路相关,能够显著降低T2DM发生和发展的风险。
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