论文部分内容阅读
龙眼是我国南方特色大宗水果,也是我国药典收录的一味传统中药。研究显示,龙眼多糖具有抗肿瘤、免疫调节等多种生物活性,但是龙眼多糖难于被人体消化或直接吸收,肠道菌群可能参与了龙眼多糖对机体免疫调节的作用。为明确龙眼多糖肠道菌群代谢物与其可能的免疫调节活性以及龙眼多糖对人肠道菌群组成的影响。本文通过龙眼多糖与人肠道菌群体外厌氧共培养,采用LC-TOF-MS/MS和GC-TOF-MS/MS分析龙眼多糖人肠道菌群代谢物;采用宏基因组测序方法分析代谢过程中龙眼多糖对人肠道菌群组成的影响;对比龙眼多糖及其肠道菌群代谢物对肠系膜淋巴结细胞激活的作用。主要研究结果如下:(1)龙眼多糖体外肠道菌群代谢分析分析了龙眼多糖(LP)与人肠道菌群体外厌氧共培养过程中总糖、还原糖、短链脂肪酸及抗氧化活性等指标的变化。结果显示,培养4~48 h时,LP组总糖和还原糖含量分别为0 h的53.67%~30.16%和126%~19.72%。培养4 h时,LP组的FRAP值、ABTS+·清除能力和铜离子还原能力均达到最大值,分别为75.65±0.28μg TE/m L,69.25%±1.25%和235.45±3.40μg TE/m L。8~24 h时,LP组的FRAP值、ABTS+·清除能力和铜离子还原能力均显著高于对照组(CON)。在16~48 h时,LP组NH3-N值显著低于对照组。LP组短链脂肪酸(SCFAs)在共培养过程中呈现先增加后降低的趋势。LP组在16 h时,乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、2-甲基丁酸、异戊酸、戊酸和己酸达到最高,分别为82.51±8.76 mg/L、87.01±10.14 mg/L、17.91±3.22 mg/L、66.60±9.23 mg/L、11.65±2.22 mg/L、40.12±7.81 mg/L、25.94±4.01 mg/L和1.95±0.30 mg/L。其中丙酸、异丁酸、2-甲基丁酸为代谢物中新生成的SCFAs,乙酸、丁酸、异戊酸、戊酸和己酸分别为其0 h的2.26倍、87.97倍、36.71倍、55.97倍和5.13倍,产生量较高的四种SCFAs依次为丙酸、乙酸、丁酸和异戊酸。CON组丙酸、异丁酸、丁酸、2-甲基丁酸和异戊酸在24 h达到最高,分别为10.67±0.99 mg/L、4.68±0.67mg/L、14.33±0.96 mg/L、2.78±0.61 mg/L和10.50±1.42 mg/L,丁酸和异戊酸分别是0 h的18.93倍和9.60倍;戊酸在48 h达到最高为8.56±4.30 mg/L,为0 h的16.19倍,产生量较高的四种SCFAs依次为丁酸、乙酸、丙酸和异戊酸,与LP组存在显著差异。(2)肠道菌群代谢龙眼多糖过程中的菌相与功能基因组的变化宏基因组测序的结果显示,共培养过程中,LP与CON组肠道菌群在门、科和属水平上差异较小。培养48 h时,LP和CON组的变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度由0 h的10.59%分别降低至7.86%和7.90%;厚壁菌门(Firmicutes)的相对丰度由0 h的39.98%分别升高至54.73%和56.23%。在种水平上,龙眼多糖能够促进唾液乳杆菌(Lactobacillus_salivarius)的增殖,其相对丰度由0 h的4.85%升高至8.60%。KEGG通路分析的结果显示,LP代谢过程中,碳水化合物代谢(Carbohydrate metabolism)、全局与概览(Global and overview maps)、氨基酸代谢(Amino acid metabolism)、核苷酸代谢(Nucleotide metabolism)等10条通路具有显著变化。LP组与CON组在谷胱甘肽代谢(Glutathione metabolism)、硫中继系统(Sulfur relay system)、NF-κB信号通路(NF-kappa B signaling pathway)和PPAR信号通路(PPAR signaling pathway)存在显著差异,龙眼多糖可能通过上述四条通路影响机体的免疫应答过程。(3)龙眼多糖肠道菌群代谢物分析代谢组学分析结果显示,8 h时,LP组特有的代谢物为糖二酸、月桂酸、苯基乙胺、葫芦巴碱、D-扁桃酸、羟基异丁酸、豆甾醇、5α-胆甾烷-3-酮等10种;16 h特有的代谢物为丙酸、甜菜碱、组胺、丝衣霉酸、L-高丝氨酸、甘油、D-阿拉伯醇等20种物质,24 h特有的代谢物为L-丙氨酸、肌酐、哌啶酸、丙二酸等31种物质。8 h和16h共有的差异代谢物为顺丁烯二酸、植物鞘氨醇、2-戊酮酸、氟伏沙明酸、γ-亚麻酸、β-谷甾醇、β-谷氨酸、腭糖8种。结合上述1.和2.结果与文献分析显示,代谢物组胺、γ-亚麻酸、胡芦巴碱、甜菜碱、短链脂肪酸、L-高丝氨酸、植物鞘氨醇、β-谷甾醇可能参与了龙眼多糖肠道菌群代谢物调节宿主免疫的过程。(4)龙眼多糖及其肠道菌群代谢物对肠系膜淋巴结细胞激活的作用结果显示,龙眼多糖及其肠道菌群代谢物能够显著提高小鼠肠系膜淋巴结(MLN)细胞IL-10的分泌,降低其TNF-α和IL-12的分泌。在4 h~12 h时间段,LP组的IL-10分泌量分别为257.33 pg/m L、212.75 pg/m L和172.75 pg/m L,均显著高于CON组,分别是CON组的1.80倍、1.23倍和1.46倍;TNF-α的分泌量分别为96.69 pg/m L、126.69 pg/m L和142.08 pg/m L,分别为CON组的71.54%、86.82%和86.83%;IL-12的分泌量的分泌量分别为180.44 pg/m L、171.56 pg/m L和188.22 pg/m L,均显著低于CON组,分别为CON组的87.12%、85.11%和88.04%。上述结果表明,龙眼多糖在体外肠道菌群代谢前期(4~12 h)具有调节MLN细胞因子分泌,抑制肠道炎症反应的作用。