可溶性膳食纤维对肠道环境的影响及其预防高脂诱导肥胖的机制研究

作     者：陈嘉平 

作者单位：苏州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：秦立强;白艳洁

授予年度：2019年

学科分类：1002[医学-临床医学] 100201[医学-内科学(含：心血管病、血液病、呼吸系病、消化系病、内分泌与代谢病、肾病、风湿病、传染病)] 10[医学] 

主      题：可溶性膳食纤维 洋车前子壳粉 辛烯基琥珀酸淀粉酯 高脂饮食 肥胖 短链脂肪酸 肠道菌群 焦糊精 

摘      要：肥胖已经成为一项全球性的健康问题,严重影响了个人的生存寿命和生活质量。寻找切实可行的预防措施是公共卫生领域一个重要的研究方向。其中,膳食干预是肥胖预防中的一项重要措施。研究发现,增加膳食纤维的摄入可以有效控制血糖、血压、降低体重和体脂,还可降低血清胆固醇水平,对降低低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)尤为有效。近年来,越来越多的研究表明膳食纤维的肠道发酵产物短链脂肪酸(SCFA)能通过多种途径影响肠道环境以及宿主生理代谢。但是,目前对于膳食纤维的发酵性研究的结果有一定的争议,相关机制仍不清楚。因此,我们对两种不同的可溶性膳食纤维的发酵特性进行研究,并探讨可溶性膳食纤维对高脂饮食喂养小鼠的肥胖预防作用及相关机制。目的:1.采用低剂量和高剂量的洋车前子壳粉干预C57BL/6小鼠,探究洋车前子壳粉对高脂饮食小鼠肥胖的改善效果,并研究洋车前壳粉的发酵性,包括对肠道发酵产物SCFA和肠道菌群的影响,以及SCFA对宿主生理代谢的影响及相关机制。2.采用辛烯基琥珀酸(octenyl succinic anhydride,OSA)淀粉酯干预C57BL/6小鼠,观察OSA淀粉对高脂饮食小鼠肥胖的改善效果,探究其肠道发酵性,包括对发酵产物SCFA和对肠道菌群的影响。3.以蜡质玉米淀粉为原料制备焦糊精,观察不同实验条件下焦糊精的物理化学性质和分子结构,研究反应条件对焦糊精糖苷键形成的影响,并探究糖苷键种类和含量与焦糊精消化率之间的作用关系。方法:1.洋车前子壳粉对高脂喂养小鼠肥胖的改善效果及相关机制研究40只C57BL/6雄性小鼠,8周龄,SPF级,随机分为4组:普通对照组(RF),高脂对照组(HF),高脂饮食低剂量洋车前子壳粉干预组(HFLP)和高脂饮食高剂量洋车前子壳粉干预组(HFHP)。实验周期为22周。期间每周测定体重及摄食量,每4周测量血压并进行糖耐量实验(GTT),并计算血糖曲线下面积(AUC)。干预结束后测定GTT和胰岛素耐量(ITT)。处死小鼠后,测量体长计算Lee指数,称量肝脏、睾周和肾周脂肪重量。眼球取血后测定血浆总甘油三酯(TG),总胆固醇(TC),低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C),以及胰高血糖素样肽(GLP)-1和瘦素的水平。采用HE染色观察肝脏和结肠组织细胞形态,油红O染色观察肝脏脂肪变性情况。Western Blot检测肝脏、脂肪和结肠中FFAR2和FFAR3的表达,肝脏中氧化酶体增殖物激活受体(PPAR)-γ通路蛋白表达以及产热相关蛋白过氧化物酶体增殖活化受体辅助活化因子(PGC)-1α和线粒体解偶联蛋白(UCP)-1的表达。收集小鼠粪便,采用气相色谱(GC)法分析粪便中SCFA的种类和含量。采用称重法测定粪便中的脂肪含量。16s rDNA技术分析粪便中肠道菌群的种类和结构。2.辛烯基琥珀酸淀粉酯对高脂喂养小鼠肥胖的改善效果及相关机制研究首先采用红薯淀粉制备OSA淀粉。采用Engylst体外消化率法测定其抗性淀粉(RS),慢消化淀粉(SDS)和快消化淀粉(RDS)含量。将30只6-8周龄雄性C57BL/6小鼠(SPF级)随机分为三组,每组10只,分为普通对照组(RF)、高脂对照组(HF)和高脂饮食OSA淀粉干预组(HFOSA)。实验周期为22周。干预期间每周称量体重和摄食量,干预22周后进行GTT和ITT实验,并计算AUC。实验结束后处死,测量体长计算Lee指数,称取肝脏和脂肪重量。取血后测定血浆TG,TC,LDL-C,HDL-C以及GLP-1和瘦素水平。HE染色观察肝脏和结肠组织形态,油红O染色观察肝脏脂肪变性情况。收集粪便,采用GC法测定粪便中SCFA的种类和含量;称重法测定粪便中脂肪含量;采用16s rDNA测序技术分析粪便中菌群的组成和结构。3.焦糊精的理化性质及构效关系研究采用蜡质玉米淀粉,添加2%,4%或8%的盐酸,并在150℃或170℃下加热1,3,5,8或10 h制备焦糊精。测定焦糊精的溶解度、粘度、颜色。采用扫描电子显微镜观察焦糊精外观,采用凝胶色谱法(GPC)测定分子量分布,采用核磁共振技术(NMR)测定焦糊精中糖苷键的数量和种类,采用Enylyst体外消化率法测定焦糊精中快消化淀粉、慢消化淀粉和抗性淀粉含量。结果:1.洋车前子壳粉对高脂喂养小鼠肥胖的改善效果及相关机制研究(1)洋车前子壳粉干预显著降低了小鼠体重、Lee指数,以及脂肪重量和肝脏重量,且HFHP组干预效果更显著。糖耐量实验、空腹血糖结果以及胰岛素耐量实验均表明洋车前子壳粉显著改善了高脂饮食引起的糖代谢紊乱。各组小鼠舒张压和收缩压没有明显变化。在血脂方面,HFLP和HFHP组小鼠血中TG,TC,LDL-C水平较HF组显著降低,而HDL-C没有显著变化。(2)HE和油红染色结果显示,与HF对照组相比,HFLP和