溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)是一种反复发作的慢性炎症性肠道疾病[1]。UC 的发病率在全球呈现上升趋势,给患者的生理和生活带来了很大的影响[2]。该疾病的致病因素包括微环境、遗传性感染、异常免疫反应、结肠屏障损坏以及肠道菌群异常等多个方面[3]。而肠道菌群稳态是维持胃肠健康的重要因素,UC 患者的肠道菌群多样性降低、特定类群丰度改变以及生物学功能改变[3]。研究表明,饮食摄入富含单不饱和脂肪酸(monounsaturated fatty acids,MUFA)的食物调节肠道菌群可以减轻UC 患者的症状,并促进肠道黏膜的修复[4]。因此,可通过研究单不饱和脂肪酸对UC 患者肠道菌群的影响来改善UC 症状。
棕榈油酸(palmitoleic acid,POA)是一种十六碳MUFA,双键位于第7 个碳原子上,具有较好的稳定性[6]。POA 作为一种功能性脂肪酸,具有促进细胞新陈代谢、保护皮肤滋润、改善患者代谢综合征和抗炎等多种生物学功能,因此受到广大研究者的关注[7]。Souza 等[8]研究POA 对高脂饮食诱导的小鼠肝炎的影响,发现用POA 处理的小鼠肝脏上的炎症细胞因子较油酸处理组显著降低,其原因是POA 通过激活肝炎小鼠中脂肪生物转录因子过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferator-activated receptor γ,PPAR-γ)的表达,抑制巨噬细胞的活性,从而减少巨噬细胞的数量,减轻炎症反应。也有相关研究发现沙棘果油可以缓解溃疡性结肠炎大鼠临床症状[9]。POA 作为沙棘果油中主要的单不饱和脂肪酸,对α-肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor-α,TNF-α)刺激的内皮细胞具有抗炎作用[10]。然而,POA 对溃疡性结肠炎的作用机制研究甚少,且POA 是脂溶性成分,水溶性较差,严重影响其应用。大豆分离蛋白(soy isolate protein,SPI)作为一种天然乳化剂,可以在水和油之间形成稳定的乳液,具有安全性高和乳化稳定性强等特点,在食品领域得到广泛的应用。为研究棕榈油酸抗炎作用机制,同时提高其水溶性和生物利用度,本文用SPI 对POA 进行包裹形成水包油型微乳液,再通过建立葡聚糖硫酸钠(dextran sulphate sodium salt,DSS)诱导BALB/c 小鼠溃疡性结肠炎模型,以柳氮磺吡啶为阳性对照,研究不同存在形式的POA 对小鼠体质量、疾病活动指数(disease activity index,DAI)、胸腺指数和脾脏指数的影响,并利用16S rRNA 测序技术分析小鼠结肠内容物肠道菌群的代谢活性,以期为进一步探讨POA 对结肠炎的保护机制奠定基础。
6~8 周健康SPF 级雄性BALB/c 小鼠[体质量16~20 g,许可证号:SCXK(京)2019-0008]、SPF 级饲料、垫料:北京华阜康生物科技股份有限公司。饲养条件:室温(25±1)℃,相对湿度55%~65%,光暗周期12/12 h。
沙棘果油:承德宇航人高山植物应用技术有限责任公司;柳氮磺吡啶肠溶片:上海信谊天平药业有限公司;大豆分离蛋白(生物试剂):上海源叶生物科技有限公司;葡聚糖硫酸钠:上海麦克林生化科技有限公司;尿素、氢氧化钾(均为分析纯):天津市大茂化学试剂厂;浓盐酸、浓硫酸(均为分析纯):天津市科密欧化学试剂有限公司;正己烷(分析纯)、甲醇(色谱纯):天津市河东区红岩试剂厂。
恒温水浴锅(DK-S22):上海精宏实验设备有限公司;电子分析天平(AR1140):美国奥豪斯仪器有限公司;水浴恒温振荡器(7HZ-82A):常州荣华仪器制造有限公司;-80 ℃冰箱(902 型):美国赛默飞世尔科技公司;全自动高压灭菌锅(D-1-70):北京发恩科贸有限公司;气相色谱质谱联用仪(7820AGC-5975MSD):安捷伦科技公司;测序仪(Miseq):因美纳科学器材有限公司。
1.3.1 沙棘高棕榈油酸产物的提取及纯化
1.3.1.1 混合脂肪酸的制备
向烧瓶中加入18.18 g 氢氧化钾和40 mL 95% 乙醇,在80 ℃的水浴下搅拌回流至氢氧化钾完全溶解后加入20 g 沙棘果油,配制成沙棘果油与95%乙醇料液比1∶2(g/mL)和沙棘果油与KOH 质量比1.1∶1 混合溶液并置于平底烧瓶中。将烧瓶置于80 ℃水浴中搅拌回流2 h。将反应液冷却至室温后加适量蒸馏水,旋转蒸发回收混合体系中残留的乙醇。使用6 mol/L 盐酸调pH 2~3,将混合液转移至分液漏斗,静置待其分层,取上层有机层用无水硫酸钠干燥并进行抽滤得到沙棘果油混合脂肪酸。按下式计算混合脂肪酸得率(D,%)[11]。
式中:m1 为混合脂肪酸质量,g;m2 为制备混合脂肪酸所加入的沙棘果油质量,g。
1.3.1.2 尿素包合法富集棕榈油酸
在三口烧瓶中加入95% 乙醇及尿素,在80 ℃水浴锅中搅拌回流至尿素完全溶解。加入1.3.1.1 得到的混合脂肪酸,继续搅拌回流,直到混合体系完全澄清,其中溶剂、尿素、混合脂肪酸的质量比为8∶2∶1。待混合溶液冷却至室温后置于4 ℃冰箱中包合12 h。然后在低温条件下迅速抽滤,取滤液用旋转蒸发仪除去乙醇,用正己烷萃取得到上层,上层液用旋转蒸发仪除去正己烷,剩余油状物即为沙棘高棕榈油酸提取物。
1.3.2 大豆分离蛋白-棕榈油酸的制备
将质量分数为1%的SPI[分散在磷酸缓冲盐溶液(phosphate buffered saline,PBS)(0.04 mol/L,pH7)溶液中]与1.3.1.2 得到的POA 以质量比9∶1 混合,23 ℃恒温磁力搅拌器搅拌至混合,所得产物即为所需要的SPI-POA。
1.3.3 气相色谱质谱分析沙棘果油中棕榈油酸的含量
1.3.3.1 混合脂肪酸的甲酯化
将200 μL 混合脂肪酸样品使用2 mL 硫酸-甲醇溶液(4%甲醇溶液)进行甲酯化。取甲酯化后的样品,用气相色谱-质谱进行全扫描分析,用面积百分比法定量计算沙棘果油中棕榈油酸的相对百分比。
1.3.3.2 气相色谱条件
气相色谱柱:HP-88(100 m×0.25 mm,0.2 μm);进样口温度270 ℃;流速1 mL/min;分流比20∶1;进样量5 μL;升温程序:柱温首先设置为80 ℃,之后以5 ℃/min的速率升温至180 ℃,保持8 min,之后再以2 ℃/min的速率升温至260 ℃,保持5 min。
1.3.3.3 质谱条件
传输线温度:260 ℃;离子源:电子轰击源;温度240 ℃;电子能量70 eV,发射电流34.6 μA,电子倍增电压1 638 V,质量范围4~450 amu,溶剂延迟3 min。
1.3.4 小鼠分组与溃疡性结肠炎模型建立
1.3.4.1 动物实验分组
将60 只雄性BALB/c 小鼠,随机分为6 组(n=10),即正常对照(normal control,NC)组、模型(model control,MC)组、柳氮磺吡啶治疗(positive control,PC)组、沙棘果油(sea buckthorn pulp oil ,SBPO)组、棕榈油酸(palmitoleic acid ,POA)组和大豆分离蛋白-棕榈油酸(soy isolate protein-palmitoleic acid,SPI-POA)组。小鼠分笼饲养,自由摄取食物及饮用纯净水,定期更换饲料、饮水及垫料,适应性喂养一周。
1.3.4.2 模型建立
适应性喂养7 d 后,进行2 d 灌胃保护。PC 组灌胃柳氮磺吡啶肠溶片300 mg/kg 体质量;SBPO 组灌胃沙棘果油0.2 mL/10 g;POA 组灌胃POA 0.2 mL/10 g;SPI-POA 组灌胃0.2 mL/10 g 的1% 大豆分离蛋白-棕榈油酸乳液,NC 组和PC 组灌胃0.2 mL/10 g 纯水。
MC 组、SBPO 组、POA 组、SPI-PO 组自由饮用2.5%DSS,饮用一周建立诱导溃疡性结肠炎模型,造模期间,按照上述剂量经口灌胃小鼠。
1.3.5 样本采集
实验开始后,每天观察各组小鼠一般形态学改变及大便情况,每天监测各组小鼠的体质量、饮食[12]。造模第7 天将小鼠禁食不禁水12 h,颈椎脱臼处死小鼠。
粪便样品采集:取结肠粪便于EP 管内,采用液氮迅速冷冻粪便样品并于-80 ℃保存待测。
组织取样:参考文献[13-14]的方法,将小鼠处死后,对小鼠脾脏、胸腺进行快速分离及称量,以内脏组织质量与体质量之比计算内脏指标。
1.3.6 小鼠每日疾病活动指数DAI 评分
为评估UC 的严重程度,在整个实验过程中,每天评估疾病活动指数(DAI)。DAI(X)计算公式如下[15]。
式中:a 为体质量减少比例;b 为大便形状分数;c为便血分数。
DAI 评分标准见表1。
表1 小鼠DAI 评分标准
Table 1 Disease activity index(DAI)scoring criteria for mice
分值0 1 2 3 4体质量减少比例/%<1 1~<5 5~<10 10~15>15大便形状干燥坚硬较为松散松散稀便水泻样便便血情况正常弱阳性阳性强阳性显性出血
1.3.7 体质量及器官指数测定
器官指数(Y,%)计算公式如下。
式中:m 为器官质量,g;M 为小鼠体质量,g。
1.3.8 小鼠结肠内容物16S rRNA 测序
收集各组小鼠结肠内容物送至南京派森诺基因科技有限公司使用16S rRNA V3-V4 高变区特异性引物V3-V4F(5′-ACTCCTACGGGAGGCAGCA-3′)和V3-V4R(5′-GGACTACHVGGGTWTCT AAT-3′)进行高通量测序,扩增6 组小鼠结肠肠道微生物组的基因组DNA,使用Illumina Mi Seq 测序仪上进行标准化和测序(2×300 bp 双末端运行)。
采用SPSS 27.0 进行数据统计分析和方差分析,评价各参数的显著性,P<0.05 表示具有显著性差异。采用Origin 2022 软件绘图。
通过气相色谱质谱联用仪检测混合脂肪酸及富集纯化的沙棘高棕榈油酸提取物中的脂肪酸种类及其含量,结果见表2。
表2 混合脂肪酸和沙棘高棕榈油酸提取物中脂肪酸的组成及含量
Table 2 Composition and content of fatty acids in mixed fatty acid and sea buckthorn high palmitic acid extract
注:-表示未检出。
脂肪酸名称壬酸甲酯癸酸甲酯十二酸甲酯十四酸甲酯十五碳酸甲酯POA 甲酯棕榈酸甲酯油酸甲酯十七酸甲酯顺式-十八烷酸甲酯硬脂酸甲酯亚油酸甲酯十九酸甲酯二十酸甲酯二十一碳烷酸甲酯混合脂肪酸/%0.08±0.01 0.02±0.00 0.07±0.01 1.80±0.95 0.19±0.04 27.94±0.99 24.62±0.14 0.43±0.27 0.19±0.04 31.41±3.05 1.38±0.22 9.05±0.12 0.02±0.01 0.45±0.10 0.01±0.01沙棘高棕榈油酸提取物/%0.12±0.01--0.43±0.03 0.03±0.00 52.26±0.09 3.86±0.09 16.15±0.79--0.12±0.01 9.11±0.50--0.02±0.01
由表2 可知,SBPO 混合脂肪酸中POA 甲酯的含量为(27.94±0.99)%,经过尿素包埋后,富集的POA 甲酯含量达到(52.26±0.09)%,较混合脂肪酸中POA 甲酯含量提高了24.32%,且经过尿素包埋后,其中的脂肪酸种类减少到9 种,除POA 甲酯外,其他脂肪酸含量均有减少,说明分离效果较好。
DSS 诱导的UC 小鼠所表现的特征有持续体质量减轻、进食进水量减少、腹泻以及便血等情况,在实验期间对小鼠体质量进行记录,小鼠体质量变化情况和DAI 评分如图1 所示。
图1 小鼠体质量变化情况和疾病活动指数评分
Fig.1 Changes in body weight and disease activity index score of mice
(a)实验期间各组小鼠的体质量变化;(b)实验期间各组小鼠的DAI评分变化。
由图1(a)可知,NC 组小鼠体质量保持缓慢增长趋势,与NC 组相比,SBPO 组小鼠体质量大幅下降,POA、SPI-POA 组小鼠体质量均有所上升,其中SPIPOA 组上升得更为明显,SBPO、POA、SPI-POA 组小鼠体质量除SBPO 组外均明显升高。与NC 组相比,MC组小鼠体质量呈现大幅度下降,说明DSS 对小鼠肠道产生了伤害,且随着造模时间的延长,体质量下降明显,共下降了2.97 g。该结果与刘扬等[16]研究结果相似。3 个实验组小鼠体质量均高于模型组,说明给予小鼠含POA 的样品有助于改善小鼠的溃疡性结肠炎症,其中,SPI-POA 组改善小鼠溃疡性结肠炎症的效果更加明显。
DAI 是反映疾病严重情况的一项重要指标,一般来说,DAI 评分越高,机体受损情况越严重,客观说明了小鼠组织损伤的严重情况[17]。由图1(b)可知,与NC组相比,MC 组DAI 评分大幅升高。同时,PC 组、SBPO组、POA 组、SPI-POA 组改善UC 症状。与MC 组比较,各实验组小鼠DAI 评分均降低,说明3 组产品均能缓解小鼠的结肠炎症状。与SPI-POA 组相比,POA 组和SBPO 组自第3 天起DAI 明显增高,说明SPI-POA 相较其他产品缓解小鼠溃疡性结肠炎症效果更好。
胸腺和脾脏是机体中重要的免疫器官,其质量是机体的先天免疫功能指标[18-19]。DSS 诱导的UC 小鼠胸腺指数和脾脏指数见图2。
图2 DSS 诱导的UC 小鼠胸腺指数和脾脏指数
Fig.2 Thymus index and spleen index in ulcerative colitis(UC)mice induced by dextran sulfate sodium salt(DSS)
(a)不同处理对胸腺指数的影响;(b)不同处理对脾脏指数的影响。**表示与NC 组相比差异极显著(P<0.01)。
如图2(a)所示,与NC 组相比,MC 组胸腺指数极显著降低(P<0.01);与MC 组相比,PC 组、SBPO 组、POA组和SPI-POA 组的胸腺指数均升高。SPI-POA 组与NC 组差异不显著(P>0.05),为正常水平。如图2(b)所示,与NC 组相比,MC 组脾脏指数极显著升高(P<0.01);与MC 组相比,SBPO 组、POA 组和SPI-POA 组的脾脏指数均降低,其中SPI-POA 组脾脏指数与PC组的脾脏指数更加接近。因此,POA 对UC 小鼠的免疫器官指数具有调节作用。
肠道菌群失调可加剧免疫系统对炎症反应的异常应答[20]。本实验用稀缺指数探讨测序数据量是否合理,用丰度等级曲线(rank-abundance curve)反映群落中高丰度和稀有扩增子序列变异(amplicon sequence variants,ASV)/操作分类单元(operational taxonomic units,OTUs)的规律。稀释曲线(rarefaction curve)可以反映不同测序数据量的序列下样本Alpha 多样性指数的变化情况,根据曲线是否达到平缓来判断测序数据是否合理,数据是从样本中随机抽取一定测序量的数据,统计其所代表物种数目(即OTUs 数目),以抽取的测序数据量与对应的代表OTUs 来构建曲线。丰度等级曲线可以解释物种丰度和物种均匀度。绘制的稀缺曲线和丰度等级曲线如图3 所示。
图3 稀缺指数和丰度等级曲线
Fig.3 Scarcity index and abundance rank curve
(a)稀缺曲线;(b)丰度等级曲线。
如图3(a)所示,横坐标为抽平深度,纵坐标为10 次计算的alpha 多样性指数的中位值与箱线图,从图中可以看出随着抽平深度的增加,曲线逐渐趋于平缓,表明测序结果已足够反映当前样本所包含的多样性,测序的深度覆盖了样本中大多数微生物的种类,继续增加测序深度已无法检测到大量的尚未发现的新ASV/OTU。在抽平深度达到10 000 左右时,曲线逐渐趋于平缓,说明测序量已接近饱和。当曲线达到平缓时,MC 组与给药组在物种组成多样性上存在较大差异,说明DSS 诱导的UC 小鼠肠道菌群多样性增多,而SPI-POA 组相对其他给药组与PC 组更加接近,说明SPI-POA 可有效改善UC 小鼠肠道菌群多样性。
肠道菌群分析需基于足够的样本数量及抽样量进行,丰度等级曲线是评估肠道菌群样本可靠性的分析方法,对于微生物群落样本,该曲线可以直观地反映群落中高丰度和稀有ASV/OTU 的数量。每条折线代表一个样本,折线在横轴上的长度反映了该样本具有该丰度的数目。折线的平缓程度,反映了群落组成的均匀度,折线越平缓,则群落中各ASV/OTU 间的丰度差异越小,群落组成的均匀度越高,折线越陡峭,则均匀度越低。如图3(b)所示,与NC 组相比,MC 组在横轴上的长度最长,折线最平缓。给药组干预后,各给药组的均匀度均有所下降,且SPI-POA 组更接近于PC 组。说明葡聚糖硫酸钠在很大程度上改变了正常小鼠肠道菌群组成的均匀性。同时也说明了给药组能够缓解DSS 诱导的UC 小鼠肠道菌群组成多样性的变化。
为反映各组小鼠肠道菌群在属水平上的物种组成差异,绘制出柱状图呈现分析结果,见图4。
图4 属水平各组小鼠肠道菌群物种组成分析
Fig.4 Species composition of intestinal flora in each group of mice at genus level
由图4 可知,与NC 相比,MC 组、PC 对照组、SBPO组、POA 组和SPI-POA 组小鼠不同属的肠道菌群数量和比例变化较大,说明不同产品对小鼠肠道菌群的干预效果明显不同。NC 组中Muribaculaceae 属和乳杆菌属比值为1.3,与NC 相比其他各组中乳酸菌科和乳杆菌属比例发生明显变化。MC 组、PC 对照组、SBPO组、POA 组和SPI-POA 组中乳酸菌科/乳杆菌属的比值分别变为11.00、2.89、0.17、0.92 和1.96。由此说明,溃疡性结肠炎严重破坏了小鼠肠道菌群中乳酸菌科和乳杆菌属的比例,而随着SBPO、POA、SPI-POA 各实验样品的加入,其比例逐渐恢复平稳,其中POA 组的比例更接近于1,而POA 组和SPI-POA 组丰度所占比例也相对更高。说明不同存在形式的POA 对小鼠肠道菌群产生了不同的影响。Zhao 等[21]研究发现,小鼠粪便中Muribaculaceae 的增加可能在抗糖尿病和抗炎作用中发挥重要的调节作用。研究表明Muribaculaceae 能够生产短链脂肪酸(short chain fatty acids,SCFAs),而产生的短链脂肪酸是肠道菌群的重要代谢产物之一,对机体肠道具有维持水电解质平衡、调节肠道菌群平衡、改善肠道功能、抗炎等重要作用[22-24]。诸多相关研究发现乳杆菌属能够调控肠道炎症个体中的炎症因子,并对多个免疫标志物含量产生影响,包括乳酸脱氢酶((lactate dehydrogenase,LDH)、髓过氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)、丙二醛(malondialdehyde,MDA)、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF-α)等[26-29]。
在肠道菌群数据分析时,Venn 图常用来展现不同样本中物种组成相似性及重叠情况,通过图形之间的层叠关系表示各集合间的相交关系,如图5 所示。
图5 OTU 维恩图分析
Fig.5 Venn diagram of operational taxonomic units
由图5 可知,中心的圆是6 组所共有的OUT 数目,花瓣上的数字表示为该组所独有的OTU。图5 中显示NC、MC、PC、SBPO、POA 及SPI-POA 组分别由1 907、2 394、1 770、1 156、2 383 个和2 394 个OTU 组成,其中所有样本共有OTU 数量为197。说明经过DSS诱导后,UC 小鼠肠道菌群群落发生极大的变化。与NC 组相比,MC 组的OTU 数量大幅度增加,说明模型组与正常组之间的物种组成存在较大差异。给药干预后,3 组的OTU 数量大幅度降低并逐渐恢复到正常水平。与PC 组相比,MC 组OTU 数量仍为最高,说明MC 组肠道菌群发生了极大的变化。给药组中,SBPO组和SPI-POA 组的OTU 相似并更加接近PC 组,说明SBPO 和SPI-POA 对DSS 诱导的UC 小鼠肠道菌群的物种数目具有有效的调节作用。
上述结果表明不同处理组对小鼠肠道菌群丰富度和多样性产生了显著的影响,为了确定哪些菌群可被POA 调节从而缓解UC 的疾病过程,为确定在POA 缓解UC 过程中起作用的菌,进一步在属水平上分析不同处理组间肠道菌群组成的差异,结果见表3。
表3 各组小鼠肠道菌群群落差异分析
Table 3 Differences in intestinal flora communities of mice in each group
菌属Muribaculaceae Lactobacillus Lachnospiraceae_NK4A136_group Alistipes Prevotellaceae_NK3B31_group Prevotellaceae_UCG-001 Candidatus_Saccharimonas Ruminococcaceae_UCG-014 Lachnoclostridium Roseburia NC 组0.358 957 0.276 040 0.048 215 0.026 545 0.102 808 0.015 418 0.016 817 0.024 538 0.004 967 0.009 177 MC 组0.521 721 0.047 349 0.135 673 0.071 736 0.000 739 0.011 428 0.009 449 0.005 740 0.012 880 0.012 022 PC 组0.488 388 0.168 886 0.091 036 0.021 166 0.000 859 0.025 469 0.002 763 0.007 573 0.014 243 0.015 387 SBPO 组0.430 843 0.250 972 0.079 815 0.013 013 0.000 032 0.030 356 0.054 833 0.012 749 0.012 075 0.002 381 POA 组0.256 520 0.278 216 0.161 055 0.016 514 0.018 810 0.028 817 0.009 172 0.015 471 0.006 213 0.007 834 SPI-POA 组0.514 339 0.261 160 0.071 619 0.021 190 0.000 126 0.002 064 0.003 681 0.013 611 0.004 529 0.005 859
由表3 可知,与NC 组相比,实验组中SPI-POA 组的Muribaculaceae 属和乳杆菌属(Lactobacillus)高于其他实验组有益菌,与NC 组相比,MC 组丰度有所下降,而Muribaculaceae 丰度上升,两种菌种的比例严重失调。经过药物干预处理的PC 组小鼠肠道菌群的有益菌种比例有所恢复,与其他药物干预组相比,经SPIPOA 处理过的小鼠肠道益生菌丰度增加更加明显。说明SPI-POA 主要影响Muribaculaceae、Lactobacillus(乳杆菌属)的丰度。从图4 中也可以得出同样的结果,即SPI-POA 组和POA 组的Lactobacillus 丰度明显高于其他组,此外,与NC 组相比,SPI-POA 组的Muribaculaceae 丰度更高。与MC 组相比,Muribaculaceae、Lactobacillus(乳酸菌属)、Lachnospiraceae_NK4A136_group(毛螺菌属)、Alloprevotella(拟普雷沃氏菌属)为POA 组的优势菌属。结果表明POA 和SPI-POA 可在属水平上改善DSS 诱导的肠道菌群失调。而相关研究表明Muribaculaceae 和Lactobacillus 对于控制局部炎症反应具有良好的效果[29-30]。
本实验通过尿素包埋法来富集沙棘果油中的POA,再以DSS 诱导的结肠炎小鼠为模型,探讨不同存在形式的POA 对溃疡性结肠炎的改善作用。研究结果表明,尿素包埋法富集的POA 由(27.94±0.99)%提高到(52.26±0.09)%。造模后小鼠的DAI 值和免疫器官胸腺指数显著升高,表明小鼠溃疡性结肠炎MC 建造成功。对造模后的小鼠给予不同存在形式的POA的干预,小鼠结肠炎症状减轻,DAI 评分和器官指数逐渐恢复,说明POA 可以缓解和改善由DSS 诱导的小鼠溃疡性结肠炎。
本研究发现DSS 诱导的溃疡性结肠炎小鼠肠道内存在肠道菌群失调现象,表现为Muribaculaceae 和Lactobacillus(乳杆菌属)两大菌属在肠道中的比例失调和丰度降低,用含有POA 的药物对溃疡性结肠炎小鼠模型进行干预后,小鼠肠道菌群的比例逐渐恢复且整体丰度也相对高于MC 组和NC 组,说明灌胃不同存在形式的POA 可以提高肠道菌群的稳定性。在改善溃疡性结肠炎方面,本研究发现SPI-POA 组调控修复的效果更趋向于PC 组。因此,SPI-POA 有效改变小鼠肠道菌群的组成和结构,丰富了小鼠肠道菌群物种多样性,增加了有益菌的数量,间接修复肠道黏膜,维护肠道屏障功能,从而减轻炎症反应。
综上所述,SPI-POA 增加了Muribaculaceae 和Lactobacillus 两种有益菌的相对丰度,缓解了两种有益菌的比例失调,因此,SPI-POA 可通过调节有益菌丰度和比例来缓解UC 小鼠的炎症反应。
[1] ZHANG J Q, CHENG S Y, LIANG J S, et al.Polysaccharide from fermented mycelium of Inonotus obliquus attenuates the ulcerative colitis and adjusts the gut microbiota in mice[J].Microbial Pathogenesis,2023,177:105990.
[2] YU J, ZHAO J W, XIE H Q, et al.Dendrobium huoshanense polysaccharides ameliorate ulcerative colitis by improving intestinal mucosal barrier and regulating gut microbiota[J].Journal of Functional Foods,2022,96:105231.
[3] WANG J, CAO W, JI T, et al.Gut microbiota and transcriptome profiling revealed the protective effect of aqueous extract of Tetrastigma hemsleyanum leaves on ulcerative colitis in mice[J].Current Research in Food Science,2023,6:100426.
[4] HUANG C L,CHEN J,WANG J J,et al.Dysbiosis of intestinal microbiota and decreased antimicrobial peptide level in paneth cells during hypertriglyceridemia-related acute necrotizing pancreatitis in rats[J].Frontiers in Microbiology,2017,8:776.
[5] ZENG W,HE D,XING Y F,et al.Internal connections between dietary intake and gut microbiota homeostasis in disease progression of ulcerative colitis: A review[J].Food Science and Human Wellness,2021,10(2):119-130.
[6] CAO H M,GERHOLD K,MAYERS J R,et al.Identification of a lipokine, a lipid hormone linking adipose tissue to systemic metabolism[J].Cell,2008,134(6):933-944.
[7] 涂行浩,杜丽清,魏芳,等.澳洲坚果中棕榈油酸理化性质及功效研究进展[J].农业研究与应用,2021,34(4):35-43.TU Xinghao, DU Liqing, WEI Fang, et al.Research progress on physicochemical properties and efficacy of palmitoleic acid in Macadamia[J].Agricultural Research and Application,2021,34(4):35-43.
[8] SOUZA C O, TEIXEIRA A A S, BIONDO L A, et al.Palmitoleic acid reduces high fat diet-induced liver inflammation by promoting PPAR-γ-independent M2a polarization of myeloid cells[J].Biochimica et Biophysica Acta Molecular and Cell Biology of Lipids,2020,1865(10):158776.
[9] 李新平.沙棘籽油与果油对溃疡性结肠炎模型大鼠的作用及机制研究[D].太原:山西医科大学,2012.LI Xinping.Effects and mechanism of sea-buckthorn seed oil and fruit oil on ulcerative colitis model rats[D].Taiyuan:Shanxi Medical University,2012.
[10] DE SOUZA C O, VALENZUELA C A, BAKER E J, et al.Palmitoleic acid has stronger anti-inflammatory potential in human endothelial cells compared to oleic and palmitic acids[J].Molecular Nutrition&Food Research,2018,62(20):e1800322.
[11] 高山,王嘉佳,胡高爽.沙棘果油棕榈油酸提取物的富集及改善胰岛素抵抗活性[J].食品科学,2020,41(10):272-280.GAO Shan, WANG Jiajia, HU Gaoshuang.Optimizing the extraction and enrichment of plamitoleic acid from sea buckthorn fruit oil and evaluating its effect on alleviating insulin resistance[J].Food Science,2020,41(10):272-280.
[12] 李静,王思晗,邹新丽,等.葛根芩连汤降低TNF-α 水平改善小鼠溃疡性结肠炎机制研究[J].浙江中西医结合杂志,2022,32(12):1101-1105.LI Jing, WANG Sihan, ZOU Xinli, et al.Gegen-Qinlian Decoction anti-ulcerative colitis activity by reducing tumor necrosis factor-α(TNF-α) ex-pression in a mouse model[J].Zhejiang Journal of Integrated Traditional Chinese and Western Medicine, 2022, 32(12):1101-1105.
[13] 舒聪涵,相兴伟,孙继鹏,等.金枪鱼骨胶原肽对葡聚糖硫酸钠诱导急性结肠炎小鼠的预防效果[J].食品工业科技,2021,42(8):326-332.SHU Conghan, XIANG Xingwei, SUN Jipeng, et al.Preventive effect of tuna bone collagen peptides on dextran sodium sulfate induced acute colitis in mice[J].Science and Technology of Food Industry,2021,42(8):326-332.
[14] 冯莉,安雪娇,齐妍,等.魔芋低聚糖对三硝基苯磺酸致小鼠溃疡性结肠炎的保护作用[J].食品工业科技,2015,36(1):349-352.FENG Li, AN Xuejiao, QI Yan, et al.Protective effect of konjac oligo-glucomannan on trinitrobenzene sulfonic acid-induced ulcerative colitis in mice[J].Science and Technology of Food Industry,2015,36(1):349-352.
[15] 罗爽,罗霞,刘琦,等.大黄酸对DSS 诱导溃疡性结肠炎小鼠的治疗作用及机制探讨[J].中国实验方剂学杂志, 2017, 23(11):109-113.LUO Shuang, LUO Xia, LIU Qi, et al.Effect and mechanism of Rhein on DSS-induced ulcerative colitis in mice[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae, 2017, 23(11):109-113.
[16] 刘扬,芮雪琳,李嘉诚,等.桔梗多糖对溃疡性结肠炎小鼠的影响[J].中成药,2022,44(4):1093-1099.LIU Yang, RUI Xuelin, LI Jiacheng, et al.Effects of Platycodon grandiflorum polysaccharide on ulcerative colitis in mice[J].Chinese Traditional Patent Medicine,2022,44(4):1093-1099.
[17] ANHÊ F F, NACHBAR R T, VARIN T V, et al.A polyphenol-rich cranberry extract reverses insulin resistance and hepatic steatosis independently of body weight loss[J].Molecular Metabolism, 2017,6(12):1563-1573.
[18] BARREA L, DI SOMMA C, MUSCOGIURI G, et al.Nutrition, inflammation and liver-spleen axis[J].Critical Reviews in Food Science and Nutrition,2018,58(18):3141-3158.
[19] 韩锐.龙须菜多糖预防结肠炎的作用及其机理研究[D].广州:华南理工大学,2020.HAN Rui.Study on preventive effect and mechanism of polysaccharide from Lonicerae sp[D].Guangzhou:South China University of Technology,2020.
[20] 汪荔.马齿苋多糖的提取分离及其抗溃疡性结肠炎作用机理研究[D].咸阳:陕西中医药大学,2017.WANG Li.Extraction and isolation of polysaccharide from Portulaca oleracea and evaluation of its therapeutic effect on ulcerative colitis and its mechanisms[D].Xianyang: Shaanxi University of Chinese Medicine,2017.
[21] ZHAO R Z,SHEN G X.Impact of anthocyanin component and metabolite of Saskatoon berry on gut microbiome and relationship with fecal short chain fatty acids in diet-induced insulin resistant mice[J].The Journal of Nutritional Biochemistry,2023,111:109201.
[22] VAN DEN ABBEELE P, GHYSELINCK J, MARZORATI M, et al.The effect of amino acids on production of SCFA and bCFA by members of the porcine colonic microbiota[J].Microorganisms,2022,10(4):762.
[23] NIU C, HU X L, YUAN Z W, et al.Pulsatilla decoction improves DSS-induced colitis via modulation of fecal-bacteria-related shortchain fatty acids and intestinal barrier integrity[J].Journal of Ethnopharmacology,2023,300:115741.
[24] LIU C,HUA H Y,ZHU H K,et al.Aloe polysaccharides ameliorate acute colitis in mice via Nrf2/HO-1 signaling pathway and shortchain fatty acids metabolism[J].International Journal of Biological Macromolecules,2021,185:804-812.
[25] YAZDANI ASHTIANI S, AMERY M.Effect of multispecies probiotic supplementation on irritable bowel syndrome[J].Journal of Pharmaceutical Research International,2019:1-9.
[26] EL-BAZ A M,KHODIR A E,ADEL EL-SOKKARY M M,et al.The protective effect of Lactobacillus versus 5-aminosalicylic acid in ulcerative colitis model by modulation of gut microbiota and Nrf2/Ho-1 pathway[J].Life Sciences,2020,256:117927.
[27] HUANG R J, WU F, ZHOU Q, et al.Lactobacillus and intestinal diseases: Mechanisms of action and clinical applications[J].Microbiological Research,2022,260:127019.
[28] KIM H,WANG Q Z,IM Y,et al.Anti-inflammatory effects of gallotannin in combination with Lactobacillus plantarum in a DSS-induced colitis mouse model[J].Current Developments in Nutrition,2022,6:298.
[29] GARCIA V G, MIESSI D M J, ESGALHA DA ROCHA T, et al.The effects of Lactobacillus reuteri on the inflammation and periodontal tissue repair in rats: A pilot study[J].The Saudi Dental Journal,2022,34(6):516-526.
[30] HE J L, LE Q Q, WEI Y F, et al.Effect of piperine on the mitigation of obesity associated with gut microbiota alteration[J].Current Research in Food Science,2022,5:1422-1432.
Effect of Palmitoleic Acid on Intestinal Flora in Mice with Ulcerative Colitis
高娟娟,吕梦思,岳丽华,等.棕榈油酸对溃疡性结肠炎小鼠肠道菌群的作用[J].食品研究与开发,2024,45(14):79-86.
GAO Juanjuan,LÜ Mengsi,YUE Lihua,et al.Effect of Palmitoleic Acid on Intestinal Flora in Mice with Ulcerative Colitis[J].Food Research and Development,2024,45(14):79-86.