阿拉伯木聚糖及其复合多糖改善高脂饮食诱导的小鼠脂质代谢紊乱及其分子机制

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阿拉伯木聚糖(AX)是谷物中主要的非淀粉多糖(NSP)之一,具有降血脂,抗肿瘤,免疫调节和抗氧化等多种生理功能。随着饮食多元化发展,生活中单一摄入某种NSP的可能性极低,往往两种或多种NSP共同摄入的情况较为常见,AX与其它多糖共同摄入后其降血脂的效果和机制还有待验证。因此,本试验以AX及其复合多糖为研究对象,将AX与两种不同的NSP按一定比例混合后添加到试验动物饮食中,探究不同膳食组合影响血脂代谢,胆汁酸代谢和肠道菌群的机制。本试验对AX作为预防慢性代谢病的功能食品的进一步开发,对由于饮食紊乱造成的一系列代谢失衡的预防和辅助治疗有积极意义。在适应性喂养1周后,将50只雄性ICR/KM小鼠随机分为5组,即对照组(CON,脂肪能量为10%),高脂饮食组(HFD,脂肪能量为60%),添加AX的高脂饮食组(HFAX,脂肪能量为60%),添加AX和β-葡聚糖(AB)的高脂饮食组(HFAB,脂肪能量为60%),添加AX和木葡聚糖(AG)的高脂饮食组(HFAG,脂肪能量为60%)。分组后继续喂养8周,在实验结束时处死小鼠,收集小鼠的血清,肝脏,盲肠,结肠,小肠,肠道食糜和粪便。所有样品于-80℃保存等待分析。主要研究结果如下:1.与CON相比,高脂饮食显著增加了小鼠体重,提高了血清TC,TG,LDL-c,肝脏TG,FAS和CYP7A1水平(p<0.05);显著降低了血清HDL-c和肝脏ACO水平(p<0.05);加重了肝脂肪变性,细胞坏死和炎症;抑制了肝脏脂肪酸氧化和能量代谢。在饮食中添加三种NSP后,高脂小鼠的肝和血清脂质紊乱得到缓解,但其机制和缓解程度不同:补充AX后,高脂小鼠血清HDL-c水平显著提高,肝TG,CYP7A1水平显著降低(p<0.05);补充AB后,高脂小鼠血清TC,TG,肝TG,FAS,CYP7A1水平显著降低(p<0.05);补充AG后,高脂小鼠血清TC,TG,肝TG,CYP7A1水平显著降低(p<0.05);肝ACO水平显著提高(p<0.05)。HFAG组小鼠的肝TC水平低于HFAB组(p<0.05)。2.胆汁酸代谢分析结果表明:高脂饮食降低了肝脏中Fxr和小肠Tgr5基因表达水平(p<0.05),提高了肝脏中Cyp7a1表达水平(p<0.05),使肠肝循环胆汁酸水平升高,造成了胆汁酸平衡的紊乱,在高脂饮食中添加AX后,血清胆汁酸水平显著降低(p<0.05),肝脏中Cyp7a1表达水平降低(p<0.05);添加AB后,血清和肝脏胆汁酸水平显著降低(p<0.05),肝脏Fxr及其下游Cyp7a1的表达水平分别降低和提高(p<0.05);添加AG后,整个肠肝循环(肝脏,肠道,血清)的胆汁酸水平降低,小肠中Fxr和Tgr5水平提高(p<0.05)。结果说明在三组NSP中,AG的降胆汁酸作用最强,AB次之,AX最弱。3.肠道菌群分析的结果表明:高脂饮食降低了肠道菌群的丰度和多样性,造成了肠道菌群的紊乱,增加条件致病菌的水平,降低了有益菌的水平。AX增加了对健康有益的微生物群的水平,例如Allobaculum,Bifidobacterium,Faecalitalea。除了与HFAX组观察到的有益微生物增加相同以外,HFAB和HFAG组的Lachnospiraceae_UCG_001,Parabacterioides,Bacteroides和Marvinbryantia的水平也有所增加。此外,在HFAB组和HFAG组中,HFAG组的Akkermansia和Bacteroides为标志菌群,HFAB组的Allobaculum和Alistipes为标志菌群。NSP通过改变特定益生菌菌株的丰度改善了肠道微生态,并且复合多糖对肠道微生态的重塑效果优于单一多糖,但两种复合多糖AG和AB对特定菌群的影响并不相同,相较于AB,AG对Akkermansia和Bacteroides更强的增殖作用可能使其具有更好的降脂作用。
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