酵母β-葡聚糖减轻了硫酸葡聚糖钠诱导的结肠炎:涉及肠道菌群和短链脂肪酸
研究背景
炎症性肠病(IBD)是一种慢性复发性肠道炎症性疾病,临床治疗以药物为主,但存在副作用和经济负担。肠道菌群失调是IBD的重要诱因,而益生元(如多糖)通过调节菌群和短链脂肪酸(SCFAs)可能成为潜在疗法。酵母β-葡聚糖作为一种天然膳食纤维,具有抗炎和免疫调节作用,但其缓解结肠炎的具体机制尚不明确。
研究目的
验证酵母β-葡聚糖对DSS诱导的小鼠结肠炎的保护作用,阐明其通过调节肠道菌群、促进SCFAs生成及抑制IL-17信号通路的潜在机制。
研究方法
研究通过DSS诱导小鼠结肠炎模型,评估酵母β-葡聚糖对症状、肠道屏障、菌群及炎症通路的综合影响。结合多组学方法(ELISA、免疫荧光、16S测序、转录组分析),揭示其通过菌群-SCFAs-IL-17轴发挥抗炎作用的机制。
实验设计:8周龄C57BL/6雄性小鼠分为三组:正常对照组(Control)、DSS模型组(DSS诱导)、酵母β-葡聚糖干预组(GLU,每日灌胃200 mg/kg)。
干预周期:4天预处理+11天1.5% DSS诱导结肠炎+7天恢复期。
检测指标:生理参数、炎症与屏障功能肠道菌群组成分析代谢产物与信号通路;
统计方法:单因素方差分析(ANOVA)、Spearman相关性分析。
研究结果
补充酵母β-葡聚糖通过增加“好菌”(如乳杆菌)、减少“坏菌”,促进肠道产生抗炎物质(如丁酸),并阻断促炎信号通路(IL-17),从而缓解结肠炎症、修复肠道屏障。
症状改善:β-葡聚糖显著缓解DSS小鼠体重下降(p <0.01)、DAI评分升高(p <0.001)及结肠缩短(p <0.05)。
炎症抑制与屏障修复:降低血清和结肠中LPS、TNF-α、IL-6、IL-1β水平(p <0.01)(这些都是引起肠道炎症的“坏分子”);上调紧密连接蛋白(ZO-1、Occludin、Claudin-1)表达(p <0.05),修复肠道屏障。增加杯状细胞数量(p <0.05),改善黏液层完整性。
调节肠道菌群:提升菌群α多样性(Chao1、ACE指数,p <0.05),恢复β多样性至正常水平。增加益生菌(Lactobacillus、Lachnospiraceae_UCG-006),减少致病菌(Bacteroides、Parasutterella)。
短链脂肪酸(SCFAs)代谢增强:显著提高血清和粪便中乙酸、丙酸、丁酸水平(p <0.05),激活SCFAs受体(GPR41/43/109A,p <0.01)
转录组机制:抑制IL-17通路关键基因(IL-6、IL-1β、CXCL1/2,p <0.01),降低促炎因子(TNF-α、NLRP3、TLR4)表达,上调抗炎因子IL-10(p <0.05)(这些基因是引发炎症的“开关”)。
结论
酵母β-葡聚糖通过调节肠道菌群组成、促进SCFAs生成及抑制IL-17通路,有效缓解DSS诱导的结肠炎。其机制涉及菌群-代谢-免疫轴的协同作用,为开发IBD膳食干预策略提供理论依据。