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贵州大学胡萍教授等:副干酪乳杆菌SR10-1发酵刺梨汁对葡聚糖硫酸钠诱导小鼠溃疡性结肠炎的缓解作用
2023-12-01 22:24:18 215
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溃疡性结肠炎(UC)是一种全球性疾病,属于炎症性肠病,与环境、遗传、心理和自身免疫等多种因素有关。利用乳酸菌(LAB)发酵果蔬汁可产生氨基酸、脂肪酸、维生素和有机酸等具有良好营养价值的物质。许多研究证明一些具有益生功能的LAB与发酵物具有抗氧化、抗炎症等功效,并证实对UC有一定的改善作用。刺梨(Rosa roxburghii Tratt.)含有丰富的活性物质,尤其富含VC、超氧化物歧化酶(SOD)、多酚、多糖、黄酮类化合物,具有抗氧化、抗炎、抗衰老、调节免疫和改善糖尿病等功能特性。

贵州大学酿酒与食品工程学院的左云洋、胡萍*、许浩翔等人采用SR10-1发酵刺梨汁(LAB-RRTJ)为研究对象,通过评价其抗炎能力、抗氧化能力及其对肠道屏障相关基因表达水平的影响,研究LAB-RRTJ对UC缓解效果,为刺梨功能性产品的开发提供数据支持和理论依据。

1 LAB-RRTJ对DSS诱导UC小鼠DAI评分和免疫器官的影响


将小鼠按照体质量随机分为5 组,每组10 只,即空白对照组(Control,生理盐水10 mL/kg mb)、DSS模型组(生理盐水10 mL/kg mb)、阳性对照组(300 mg/kg美沙拉嗪肠溶片,10 mL/kg mb)、LAB-RRTJ组(10 mL/kg mb)、刺梨原汁组(RRTJ,10 mL/kg mb)。
体质量减轻、大便黏稠、腹痛便血是结肠炎的临床症状,部分伴随结肠缩短、肝脏和脾脏肿大等症状。DSS造模期间,小鼠出现严重便血和粪便松散情况,某些小鼠体质量严重下降。如表2所示,DSS组在第9天DAI评分达到最大(8.75±1.92),与先前的研究结果一致,给药结束后DSS组DAI评分仍最高,为3.25±0.43。DAI是表示结肠炎患病程度的基础指标,DAI评分越高,说明肠炎越严重。给药结束时,与DSS组相比,除RRTJ组外,其余DAI评分均显著降低(P<0.05),且能够改善小鼠便血情况和粪便形状。

动物脏器系数可一定程度反映该器官的生物学功能强弱。如图1所示,与Control组相比,DSS组小鼠肝脏系数由(3.59±0.15)%增加到(4.20±0.31)%(P<0.001),增加幅度为11.42%;脾脏系数由(0.33±0.11)%增加至(0.95±0.31)%(P<0.001),增加幅度为187.88%,说明DSS能引起小鼠肝脏和脾脏损伤。经过各组干预后,阳性对照、LAB-RRTJ和RRTJ组肝脏系数较DSS组分别降低了9.05%、10.48%、4.76%,脾脏系数降低幅度均达到70%以上(P<0.001)。综合来看,LAB-RRTJ能够缓解由结肠炎引起的肝脏和脾脏肿大,且缓解效果趋近于Control组和阳性对照组。

2 LAB-RRTJ对DSS诱导UC小鼠结肠组织的影响


如图2A、B所示,与Control组相比,DSS组小鼠结肠长度由(10.04±0.93)cm缩短至(8.80±0.55)cm (P<0.05)。与DSS组相比,LAB-RRRJ组小鼠结肠长度显著增加至(10.45±0.92)cm(P<0.001),其余组别结肠长度均有不同程度增加,但不具有统计学意义。通过结肠切片HE染色可以评估小鼠结肠病理损伤程度,如图2C所示,Control组小鼠结肠形态良好,肠上皮完整,隐窝结构完整,细胞排列有序且含有大量的杯状细胞,没有发现炎症细胞浸润。与Control组相比,DSS组小鼠结肠可见大量黏膜上皮细胞变性、坏死,黏膜层可见部分炎细胞浸润,杯状细胞数量明显减少并有部分肠隐窝损伤;RRTJ组黏膜层可见部分炎症细胞浸润;而阳性对照组和LAB-RRTJ组小鼠结肠损伤情况明显缓解,说明LAB-RRTJ对结肠黏膜病变具有改善作用,并且效果优于RRTJ。

3 LAB-RRTJ对DSS诱导UC小鼠结肠MPO活力的影响


如图3所示,与Control相比,DSS组MPO活力由(70.93±10.15)U/L升高至(94.79±11.80)U/L,增加了33.64%(P<0.001),可见DSS导致小鼠结肠炎症浸润显著增加。研究表明,细胞MPO活力的升高可促进炎症效应细胞的增殖与活化,进一步导致结肠炎症和溃疡病灶的形成。与DSS组相比,阳性对照组MPO活力降低至(85.24±10.72)U/L,但变化不显著,RRTJ组MPO活力没有降低趋势,而LAB-RRTJ组MPO活力降低至(80.93±8.01)U/L(P<0.05),降低效果优于阳性药物美沙拉嗪,且与RRTJ组差异高度显著(P<0.001)。

4 LAB-RRTJ对DSS诱导UC小鼠结肠与血清炎症因子水平的影响


如表3所示,DSS会导致小鼠结肠和血清中炎症因子水平的变化。与Control组相比,DSS组结肠IL-1β、IL-6、TNF-α、IFN-γ水平分别增加38.28%、49.51%、44.11%、57.84%,血清IL-17A水平增加了16.04%,IL-10水平降低了19.42%(P<0.05),说明DSS能够诱导结肠炎。与DSS组相比,经LAB-RRTJ处理后,小鼠结肠IL-1β、IL-6、TNF-α、IFN-γ水平分别降低了9.79%、15.98%、21.39%、19.66%,血清IL-17A水平降低了11.90%,IL-10水平增加了11.29%(P<0.05),并趋于正常,且效果优于RRTJ组。研究表明,IL-1β、IL-6和TNF-α、IFN-γ等因子水平降低可以明显缓解DSS诱导的小鼠结肠炎症状;IL-10对UC的治疗具有重要作用, 在疾病感染期间,IL-10本身可以抑制促炎反应,并限制由炎症引起的不必要的组织破坏。在改善炎症因子方面,LAB-RRTJ与阳性对照药物美沙拉嗪具有相似效果,说明LAB-RRTJ可以通过降低促炎因子和提高抑炎因子的水平缓解UC。

5 LAB-RRTJ对DSS诱导UC小鼠结肠与血清氧化应激指标的影响


如图4所示,相比Control组,DSS组结肠SOD活力和血清GSH浓度分别下降了24.98%和30.30%,结肠MDA含量增加了64.24%(P<0.001)。脂质过氧化会导致抗氧化体系(如SOD和GSH)水平降低和MDA含量增加,从而加重组织和器官炎症。与DSS组相比,LAB-RRTJ组SOD活力增加了18.64%(P<0.01),GSH浓度增加了18.18%(P<0.05),MDA含量下降了33.83%(P<0.01),效果优于阳性对照组。与LAB-RRTJ相比,RRTJ在改善抗氧化水平方面效果不明显。氧化应激水平在结肠炎调节过程中具有重要作用,LAB-RRTJ能通过调节体内SOD、MDA、GSH水平,缓解DSS诱导的过氧化状态,从而缓解UC。

6 LAB-RRTJ对DSS诱导UC小鼠结肠肠道屏障基因mRNA表达水平的影响


如图5所示,与Control组相比,DSS诱导后小鼠结肠Claudin-3 mRNA表达水平高度显著降低(P<0.001),但对ZO-1和MUC2 mRNA的表达没有显著影响。与DSS组相比,阳性药物美沙拉嗪对ZO-1 mRNA表达的影响不显著,但能够高度显著提高MUC2 mRNA表达水平(P<0.001)。研究表明,表面黏液是肠屏障的重要组成部分,黏液屏障和杯状细胞黏蛋白的缺失是UC的一个重要特征,此时能够观察到MUC2的表达减少;MUC2缺陷小鼠会出现肠上皮细胞形态的异常和溃疡产生,导致UC发生。与DSS组相比,RRTJ对Claudin-3 mRNA表达水平没有显著作用, 但能显著提高MUC2ZO-1 mRNA表达水平(P<0.01、P<0.001)。ZO-1蛋白水平可间接反映肠道黏膜的完整性和通透性,ZO-1表达量增加表明肠上皮紧密连接的修复,肠道通透性改善。相比DSS组,LAB-RRTJ组Claudin-3ZO-1MUC2的mRNA表达水平均有不同程度升高,表明其在对改善肠道屏障相关基因mRNA表达水平方面表现出一定的效果。

讨 论

UC作为一种全球性疾病,患病率不断增长,而大多数化学治疗药物都有副作用。许多研究发现,益生菌发酵果蔬产品在预防和治疗UC方面具有较大潜力。本研究对RRTJ、LAB-RRTJ及药物(美沙拉嗪肠溶片)对 结肠炎干预和治疗效果进行比较,结果表明,LAB-RRTJ对UC的改善作用显著优于RRTJ,能够通过多种途径改善DSS诱导的UC。
本研究中,LAB-RRTJ有效缓解了UC小鼠的临床症状和结肠病理情况;能够下调促炎因子IL-1β、IL-6、IL-17A和TNF-α、IFN-γ的水平,上调抗炎因子IL-10水平,其效果接近美沙拉嗪治疗组,且在调节IL-17A和IL-10水平方面效果更好;在抗氧化方面,LAB-RRTJ能够显著提高SOD 和GSH水平,降低MDA含量;此外,其能够改善Claudin-3ZO-1MUC2基因的表达水平,通过提高结肠中紧密连接蛋白的表达,维持肠道通透性。

副干酪乳杆菌SR10-1和刺梨汁的结合具有协同增效作用。研究表明,刺梨汁和刺梨渣的醇提物对致炎剂引起小鼠不同组织的炎症均具有较好的抗炎作用;刺梨多糖和黄酮能够缓解小鼠UC;乳酸菌活菌体可通过抑制肠上皮细胞中的炎性因子,发挥抗肠炎作用。本团队前期研究表明,经SR10-1发酵后的刺梨汁保留了大部分原有活性物质,包括VC、SOD、多糖和黄酮等,能够显著提高免疫力低下小鼠的免疫能力;此外,团队研究还证实RRTJ、SR10-1和LAB-RRTJ均具有良好的体外降血糖和降血脂活性。本研究中,RRTJ能够显著降低UC小鼠脾脏指数,改善结肠病理状态和提高ZO-1表达水平,表明RRTJ有一定的抗炎效果。但是,RRTJ在调节小鼠炎症因子水平和氧化应激能力方面效果不明显。而LAB-RRTJ能够弥补RRTJ的不足,在调节炎症因子水平、氧化应激能力和改善肠道屏障等诸多方面均有显著效果,说明经过发酵的RRTJ对小鼠结肠炎能够起到更好的缓解和保护作用。SR10-1具有较强的抗氧化能力和耐酸性,通过SR10-1发酵,LAB-RRTJ能够发挥较RRTJ更优的功效。其次,刺梨中单宁等多酚物质含量较高,果汁酸涩而不被大众接受,而乳酸菌发酵降解转化了单宁,减少了果汁刺激性,使小鼠能够较好地摄入,且微生物发酵能够增加刺梨汁中的小分子物质,促 进体内吸收。因此,LAB-RRTJ在缓解UC方面效果突出,两者的协同作用值得进一步研究,这也为刺梨功能性产品的开发和应用提供了新方向。此外,推测副干酪乳杆菌SR10-1发酵刺梨汁的过程中产生的代谢物质也会有积极的影响,后续将对此进行深入研究。

LAB-RRTJ能够通过调节炎症因子、提高抗氧化能力和改善肠道屏障缓解小鼠UC症状。发酵后的LAB-RRTJ对UC的保护效果优于未发酵的RRTJ,说明副干酪乳杆菌SR10-1发酵能够增强RRTJ的功效。

本文《副干酪乳杆菌SR10-1发酵刺梨汁对葡聚糖硫酸钠诱导小鼠溃疡性结肠炎的缓解作用》来源于《食品科学》2023年44卷第15期121-128页,作者:左云洋,胡萍,许浩翔,冯丹丹,石媛媛,李久长,王令,魏茂洋。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220916-157。

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