普洱熟茶介导肠道菌群-短链脂肪酸-PPAR-γ通路预防小鼠结肠炎的探究

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炎症性肠病(inflammatory bowel diseases,IBD)属肠道慢性疾病,发病率呈逐年增加趋势。其生物制剂疗法存在副作用,且成本较高,造成了社会经济负担。对此,采用食疗手段干预并改善IBD症状,成了亟待加强的研究方向。目前,普洱茶,特别是普洱熟茶(ripened pu-erh tea,RPT)及其活性成分预防结肠炎作用的研究甚少。为此,本文采用16S r RNA测序、粪菌移植(fecal microbiota transplantation,FMT)和免疫荧光等技术,从组织病理学、肠道菌群和炎症因子等角度,系统探究了RPT及其活性成分茶褐素(theabrownins,TB)预防小鼠结肠炎的作用机制。主要研究内容和结果如下:第一章系统阐述了普洱茶的分类、活性成分和功能作用,IBD的发病机制和治疗措施,以及肠道菌群与IBD的相互关系。第二章探讨了RPT对小鼠结肠炎的预防作用。首先,以低中高浓度RPT(3%,L-RPT;6%,M-RPT;9%,H-RPT)灌胃C57BL/6小鼠一周后,再以葡聚糖硫酸钠(dextran sulfate sodium salt,DSS)诱导小鼠结肠炎,结果表明:三种剂量RPT均可显著减缓小鼠体重下降率和结肠长度缩短,降低疾病指数评分(disease activity index,DAI)(p?0.001),减少结肠组织溃烂和隐窝结构破坏。其次,考察了RPT对小鼠炎症因子水平的影响,结果表明:RPT均可显著降低小鼠血清中炎症因子TNF-α(DSS+L-RPT,p?0.01;DSS+M-RPT,p?0.001;DSS+H-RPT,p?0.05)和IL-6(p?0.001)含量、以及结肠组织中TNF-α、IL-6和IL-1β的m RNA转录水平(p?0.001)。最后,借助免疫荧光技术发现,RPT处理减少了小鼠结肠组织中巨噬细胞(CD68+)和中性粒细胞(Gr-1+)的浸润。第三章在上章发现RPT改善小鼠结肠炎的基础上,从肠道菌群角度探究了其作用机制。首先,评估了RPT对小鼠肠道通透性的影响,结果显示:三种剂量RPT的小鼠结肠组织闭小环蛋白-1(zonula occludens-1,ZO-1)的m RNA水平(p?0.001),中、高RPT剂量显著减少了小鼠血清中FITC-Dex浓度(p?0.05),提示RPT维持了肠道屏障完整性。其次,小鼠盲肠内容物16S r RNA测序分析发现RPT明显改变了肠道菌群结构,即与DSS组相比,RPT干预降低了潜在有害细菌(Enterobacteriaceae,Helicobacter和Lachnoclostridium)并增加了潜在有益细菌(Lactobacillus,Muribaculum和Ruminococcaceae UCG-014)的相对丰度,盲肠内容物中乙酸、丙酸和丁酸含量具有显著提高(p?0.001)。最后,小鼠结肠的Western blot结果显示:三组RPT干预均可增加结肠组织中过氧化物酶体增殖物激活受体-γ(peroxisome proliferator activated receptor-γ,PPAR-γ)的表达,中、高剂量RPT显著降低了NF-κB(p65)磷酸化水平(p?0.001)。第四章进一步采用抗生素处理和FMT技术,验证了第三章发现的RPT预防小鼠结肠炎依赖于肠道菌群调节,即肠道菌群是改善结肠炎的关键靶点。首先,采用广谱抗生素(broad-spectrum antibiotics,ABX)处理小鼠后,结果显示:与ABX+DSS组相比,ABX+DSS+H-RPT组未减缓结肠炎小鼠体重下降和结肠缩短的趋势,未能降低TNF-α、IL-1β和IL-6水平,未能减少结肠组织中巨噬细胞的聚集。其次,通过FMT实验,将RPT调节和空白的供体小鼠肠道菌群移植至DSS受体小鼠(RPT调节移植组:DSS+L-FMT、DSS+M-FMT和DSS+H-FMT组;空白移植组:DSS+C-FMT组),结果发现:与DSS组相比,RPT调节移植组和空白移植组均可显著缓解结肠炎小鼠体重下降(p?0.001)、延缓结肠缩短,降低结肠组织病理损伤程度;RPT调节移植组和空白移植组均可降低小鼠结肠中TNF-α、IL-6和IL-1βm RNA表达水平(p?0.001),DSS+C-FMT组(p?0.001)、DSS+L-FMT组(p?0.001)、DSS+M-FMT组(p?0.01)和DSS+H-FMT组(p?0.01)血清IL-6水平显著低于DSS组。然而,只有DSS+H-FMT组的TNF-α(p?0.05)和IL-1β(p?0.001)含量显著低于DSS组,其它组则无显著差异(p?0.05)。同时,FMT组显著提升结肠炎小鼠盲肠内容物的乙酸(p?0.05,DSS+L-FMT;p?0.05,DSS+M-FMT;p?0.01,DSS+H-FMT)和丙酸(p?0.01,DSS+L-FMT;p?0.05,DSS+M-FMT;p?0.001,DSS+H-FMT)含量,增加了结肠的PPAR-γ蛋白表达水平,抑制NF-κB(p65)磷酸化水平。第五章在前三章阐明RPT预防小鼠结肠炎作用效果和分子机制的基础上,探究了其组分茶褐素(TB)对小鼠结肠炎的预防作用。首先,分别给C57BL/6小鼠灌胃TB(7 mg/m L)和TB-r(3、4和7 mg/m L)一周后,再以DSS诱导小鼠产生结肠炎,结果表明:TB和低、中浓度的TB-r(3 mg/m L和4 mg/m L)处理显著减缓结肠炎小鼠体重下降率(p?0.001),并延长结肠长度(TB,TB-r/4mg/m L,p?0.01),减少结肠组织溃烂和隐窝结构破坏,显著降低血清TNF-α和IL-1β水平(p?0.001),显著下降结肠组织中TNF-α(TB-r/3 mg/m L,TB-r/4mg/m L,p?0.01)、IL-1β(TB,TB-r/3 mg/m L和TB-r/4 mg/m L,p?0.01)和IL-6(TB,p?0.01)蛋白水平,并且减少结肠组织巨噬细胞的浸润。然而,高浓度的TB-r(7 mg/m L)并未改善结肠炎作用。TB处理显著提高了结肠炎小鼠盲肠中乙酸(p?0.05)、丙酸(p?0.001)和丁酸(p?0.001)含量;然而,TB-r/3 mg/m L处理的上述有机酸含量显著减少(p?0.001),DSS+TB-r/4 mg/m L组相应的丁酸含量显著升高(p?0.001)。Western blot结果显示:TB处理显著增加了PPAR-γ表达量(p?0.001),降低NF-κB(p65)磷酸化水平(p?0.01)。基于非靶向代谢组学UHPLC-MS/MS分析TB-r成分,结果表明:TB-r中儿茶素类8种,黄酮类化合物及其糖苷72种,酚酸及其衍生物12种,生物碱14种,糖类物质18种,氨基酸及其衍生物37种等。其中咖啡碱、鞣花酸、姜黄二酮和没食子酸相对含量在TB-r中较高。第六章总结了全文中RPT及其活性成分TB预防DSS诱导的小鼠结肠炎效果及其分子机制,展望了未来深入研究进的方向。综上所述,本文阐明了RPT及其活性成分TB预防小鼠结肠炎的功效,初步探究了其作用机制,即通过调节肠道菌群结构及其代谢产物短链脂肪酸(Short-chain fattyacids,SCFAs),介导肠上皮细胞PPAR-γ/NF-κB通路,从而改善小鼠结肠炎症状。
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