壳寡糖对小鼠急性和慢性应激损伤的缓解作用及其机制研究

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正常的炎症反应能保护组织和细胞免受致病菌和外来物质的侵害,而过度的炎症则会导致代谢紊乱和组织损伤。炎症反应常伴随着自由基的大量产生,因此组织和细胞损伤与炎症反应和氧化应激有着密切的关系。本研究用脂多糖(LPS)诱导急性应激,研究壳寡糖(COS)缓解小鼠肝脏和肠道急性损伤的作用和机制;并利用LPS构建的小鼠巨噬细胞急性损伤模型来研究COS缓解LPS导致的细胞炎症和氧化应激的分子机制;利用高脂日粮(HFD)饲喂的小鼠来研究COS对高脂日粮导致的肥胖、脂肪组织异常、肝脏慢性损伤和和肠道屏障功能障碍的缓解作用及其机制。主要研究结果如下:试验一壳寡糖对脂多糖导致的小鼠急性应激损伤的缓解作用及其机制研究(1)壳寡糖缓解脂多糖导致的小鼠急性应激损伤的剂量筛选以不同剂量COS(0-800 mg/kg BW)连续灌胃小鼠21天后,腹腔注射磷酸盐缓冲溶液(PBS,对照组)或LPS。结果显示与LPS组相比,灌胃200-800mg/kg BW COS能降低血清中AST、ALT和LDH活性。200mg/kg BW COS能改善LPS导致的肝脏和肾脏水肿,而100和400mg/kg BWCOS只能缓解肾脏水肿。与LPS组相比,灌胃400mg/kg BW COS能降低肝脏和脾脏中MPO活性,而其他剂量COS只能降低脾脏中MPO活性。200-800 mg/kg BW COS均能缓解LPS导致的肝脏SOD活性降低和MDA含量升高,400 mg/kg BW COS效果最好。上述结果提示,COS缓解LPS导致的小鼠急性损伤的最佳灌胃剂量为400 mg/kg BW。(2)壳寡糖对脂多糖导致的小鼠急性肝脏损伤的缓解作用将48只5周龄C57BL/6雄性小鼠分成四组,分别为对照组、COS组、LPS组和COS+LPS组,每日灌胃400mg/kg BWCOS或PBS,30天后,腹腔注射20 mg/kg BW LPS或PBS。结果显示COS缓解了 LPS导致的血清TNF-α、IL-1β和IL-6水平升高以及AST、ALT和LDH活性升高。COS还改善了 LPS导致的肝脏中炎性细胞浸润和F4/80蛋白水平升高。此外,COS缓解了 LPS导致肝脏GSH-Px和SOD活性下降,以及MDA和NO水平上升。上述结果提示,COS能够缓解LPS导致的全身性炎症以及肝脏急性炎症和氧化应激损伤。(3)壳寡糖对脂多糖导致的小鼠急性肠道损伤的缓解作用及其机制利用上述小鼠急性损伤模型研究COS对LPS引起的肠道损伤的保护作用。结果表明,COS可以改善LPS处理小鼠的空肠和结肠黏膜形态。COS减轻了 LPS诱导的空肠紧密连接蛋白表达下调以及空肠和结肠杯状细胞数量和粘蛋白表达减少。COS上调了空肠和结肠细胞分泌的抗菌肽mRNA表达,此外,COS减少了LPS处理小鼠空肠和结肠中促炎性细胞因子的产生和嗜中性粒细胞的募集。COS通过上调Nrf2和下游抗氧化酶基因的mRNA表达来改善空肠和结肠氧化应激。相关分析表明,COS对肠道屏障功能的有益作用与其抗炎活性和抗氧化能力有关。试验二壳寡糖对脂多糖导致的小鼠巨噬细胞急性损伤的缓解作用及其机制研究(1)壳寡糖对脂多糖导致的小鼠巨噬细胞急性应激损伤的缓解作用以不同剂量COS(0-200 mg/kg BW)预处理小鼠巨噬细胞(RAW264.7)后加入LPS,结果显示50-200μg/mLCOS对RAW264.7无细胞毒性。50-200 μg/mL COS均能显著缓解LPS上调TNF-α和IL-1β mRNA表达量,100和200 μg/mL COS预处理能显著下调IL-6的mRNA表达量。50-200μg/mLCOS均能显著缓解LPS降低SOD活性和增加MDA含量,100和200μg/mLCOS预处理能显著降低NO水平。上述结果提示,COS能缓解LPS导致的RAW264.7细胞炎症和氧化应激。(2)壳寡糖缓解小鼠巨噬细胞急性应激损伤的作用机制将小鼠巨噬细胞(RAW264.7)分成四组,分别为对照组、COS组、LPS组和COS+LPS组,用COS或PBS预处理后加入LPS或PBS。结果显示,COS+LPS组细胞NQO1、HO-1和Gstal mRNA表达量显著高于LPS组。而且,COS组和COS+LPS组细胞AMPK磷酸化水平显著高于对照组和LPS组。用Dorsomorphin dihydrochloride(DD)抑制AMPK通路消除了 COS下调促炎细胞因子基因mRNA表达和上调抗氧化酶基因mRNA表达的作用。以上结果提示,COS通过上调RAW264.7细胞抗氧化酶基因缓解LPS导致的氧化应激,COS通过激活AMPK信号通路缓解LPS导致的炎症和氧化应激,从而减少LPS对RAW264.7细胞造成的急性损伤。试验三壳寡糖对高脂日粮导致的小鼠慢性应激损伤的缓解作用及其机制研究将40只4周龄C57BL/6雄性小鼠分成四组,分别为普通日粮组(NCD组)、高脂日粮组(HFD组)、高脂日粮+低剂量COS组(HFDLC组)和高脂日粮+高剂量COS组(HFDHC组),分别给小鼠饲喂普通日粮或高脂日粮,HFDLC组和HFDHC组小鼠连续7周灌胃200或400mg/kg BWCOS,其余两组灌胃PBS。结果表明,灌胃COS显著抑制了 HFD导致的体重异常增加和血脂水平升高。COS降低了 HFD导致的空腹血糖升高并改善了葡萄糖耐受能力受损。COS缓解了脂肪组织肥大和炎症。COS显著降低了肝脏脂质的积累,这归因于脂肪合成相关基因的表达减少以及脂肪酸氧化相关基因的表达增加。COS降低了肝脏中促炎性细胞因子水平、中性粒细胞浸润和巨噬细胞极化。而且,COS通过激活Nrf2途径和上调抗氧化酶的基因表达来改善肝脏的氧化应激。此外,补充COS上调了结肠紧密连接蛋白表达,缓解了 HFD导致的杯状细胞减少、粘蛋白和抗菌肽表达下调。COS对肝脏和肠道的有益作用是由AMPK信号通路的激活介导的。综上所述,COS能够缓解LPS导致的肝脏急性炎症和氧化应激损伤,并改善LPS导致小鼠的肠道屏障功能障碍;COS通过激活AMPK信号通路缓解LPS导致的小鼠巨噬细胞细胞炎症和氧化应激,从而减少LPS对小鼠巨噬细胞造成的急性损伤;COS能缓解HFD导致的肥胖和脂肪组织异常,并通过激活AMPK信号通路改善肝脏和肠道的慢性损伤。
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