壳寡糖和丁酸梭菌联用对小鼠溃疡性结肠炎的缓解及作用机制研究

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溃疡性结肠炎(Ulcerative colitis,UC)是一种难以治愈的非特异性炎症性疾病,其发病部位主要位于结肠和直肠。临床上,常用抗炎和提高免疫力等药物进行缓解,但往往达不到理想的疗效,同时会给病人带来一定的副作用。壳寡糖(Chitooligosaccharide,COS)是由壳聚糖(Chitosan,CS)经物理、化学以及酶解法生产获得的水溶性低分子聚合物,具有抗炎、抗氧化、调节免疫以及调节肠道菌群的作用,有很高的应用价值。丁酸梭菌(Clostridium butyricum,CB)是从健康人和动物肠道中分离出的革兰氏阳性厌氧菌,具有较好的益生功能。CB具有耐热、耐酸、耐多种抗生素和产丁酸等特性,能调节宿主肠道微生态平衡、恢复肠道屏障功能、提高机体免疫和促进生长,具有广阔的应用前景。目前,关于COS和CB二者联用用于缓解溃疡性结肠炎的研究较为缺乏。本研究在团队前期研究基础上,以葡聚糖硫酸钠(Dextran sodium sulfate,DSS)诱导构建UC小鼠为模型,开展COS-CB联用缓解UC的功效及作用机制研究,为后续相关产品的研发提供理论依据。主要结论如下:1.对UC小鼠进行灌胃COS和CB干预,17 d实验周期结束后,统计表观数据,分析作用效果。结果表明,COS和CB作用于UC小鼠后,可以显著降低死亡率,缓解体重下降、结肠缩短与损伤、DAI和脾脏指数升高等症状,而且COS-CB联用效果优于二者单独使用。2.采用ELISA检测方法对血清中细胞炎症因子(IL-1β、IL-6、IL-10和TNF-α)以及氧化应激酶(MPO和i NOS)等指标进行分析,发现COS和CB均能显著降低UC小鼠体内促炎细胞因子IL-1β、IL-6和TNF-α的含量,增加抗炎细胞因子IL-10的含量;COS和CB应用后还可以降低UC小鼠体内氧化应激水平。二者联用则可以达到更好的效果,基本恢复到与正常组相当的水平。3.利用Werstern blot技术检测结肠组织中炎症信号通路和肠屏障功能相关蛋白的表达水平。COS和CB联用后,IκB-α蛋白表达水平显著上调,TLR4显著下调,p65和p38蛋白磷酸化水平显著上调。充分说明,COS和CB联用能显著抑制TLR4/NF-κB炎症通路,从而降低UC小鼠体内炎症水平。肠屏障功能检测结果表明,COS和CB干预显著上调紧密连接蛋白以及黏蛋白的表达,从而恢复肠道屏障功能;而二者联用比单独应用时更好地修复肠道屏障的效果。4.运用高通量测序技术对UC小鼠肠道微生物群落进行分析,结果表明,COSCB联用能显著恢复肠道菌群多样性以及肠道内物种丰度。在属水平上,两者联用能显著降低有害菌的丰度,增加产短链脂肪酸有益菌的丰度,从而恢复肠道内稳态。5.以GC-MS检测方法对结肠内容物中的短链脂肪酸含量进行检测,发现COSCB联用可以增加UC小鼠肠道内乙酸、丙酸和丁酸的含量。综上所述,COS和CB联用通过抑制炎症和氧化应激,恢复肠屏障功能和调节肠道菌群等作用方式,改善DSS诱导的溃疡性结肠炎,为COS-CB相关产品开发及在畜牧养殖、人类健康等领域的应用提供了数据支撑。
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