本文是一篇药学论文,本研究发现通江银耳多糖具有良好的预防和改善肥胖的作用,进一步的研究表明通江银耳多糖能通过抑制慢性低程度炎症、调节肠道菌群和调控微生物-肠-脑轴起到抑制肥胖的作用。
第一章引言
1.1肥胖的研究现状
肥胖是一种复杂的疾病,被定义为体重指数≥30 kg/m2,由于高能量食物摄入过多以及运动缺乏,导致脂肪在体内过度堆积[1]。肥胖与许多健康问题以及预期寿命缩短有关,大量研究表明,肥胖会增加患2型糖尿病、心血管疾病,以及癌症的风险[2,3]。此外,肥胖导致的其他问题,如骨关节炎和睡眠呼吸暂停,也会影响人们的生活质量[4]。
研究表明造成全球肥胖人口急剧增加的因素是获得高能量食物的机会增加[5],同时身体活动减少、昼夜节律不同步[6]、长期压力[7]和滥用精神药物[8]进一步促进了肥胖的发展。此外,遗传也是肥胖的重要影响因素[9]。
根据非传染病危险因素合作组织的一份报告,从1975年到2016年,全世界的肥胖症患病率都在增加,从日本的3.7%到美国的38.2%[10]。尽管早已认识到肥胖与个体死亡率呈正相关关系,但肥胖患病率仍在升高;据估计,到2025年,全球五分之一的成年人将患肥胖症[11]。尤其令人担忧的是全球儿童和青少年肥胖率的上升,与1975年的不到1%相比,2016年已有超过7%的青少年患有肥胖症[10]。
肥胖对现代医疗保健系统造成了巨大的经济负担,据估计,仅在美国,每年就有超过1000亿美元用于与肥胖及相关疾病的治疗[12]。肥胖严重威胁着人们的健康,造成了沉重的经济和医疗负担,因此,治疗和预防肥胖是现代社会的一个巨大挑战。目前,肥胖治疗存在各种有效的干预措施,如健康的生活方式、减肥药和减肥手术。然而,饮食控制、适度运动难以长期维持,药物和手术治疗的副作用,仍然需要人们付出巨大的努力来寻求新的有效的治疗方法。有研究表明,肠道菌群与肥胖密切相关[13,14],因此肠道菌群可能是治疗肥胖的一个潜在靶点。
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1.2肠道菌群与肥胖
肠道菌群是指寄居在人体肠道内的复杂生态系统,其中包含大量的微生物,包括细菌、真菌、病毒等[15]。在健康状态下,肠道菌群与宿主和谐共存,并参与宿主多种生理功能的调节,包括消化和吸收必需的营养物质,提供对有害微生物的保护,以及维持免疫稳态[16]。肠道菌群紊乱可能导致如肥胖、帕金森等多种疾病。肠道菌群通过多种机制参与肥胖的调节,包括能量的吸收和消耗、脂质合成和储存、中枢食欲和摄食行为的调节以及慢性低程度炎症。
1.2.1能量的吸收和消耗
肠道菌群将难以消化的碳水化合物发酵成短链脂肪酸(SCFAs),这些SCFAs部分被肠道吸收,部分通过粪便排泄[17]。SCFAs对能量稳态调节至关重要。SCFAs主要由乙酸、丙酸和丁酸组成。乙酸可通过刺激胰高血糖素样肽-1(GLP-1)、肽YY(PYY)和其他肠道激素的分泌对宿主的能量代谢产生有益的影响,降低促炎因子水平,并增加能量消耗和脂质氧化[18]。丙酸通过AMPK/LSD1途径促进小鼠的肠道脂肪分解和维持能量稳态[19]。肠道菌群中产生丁酸的细菌的丰度增加,从而通过丁酸-SESN2/CRTC2途径改善脂质代谢;然而,过量的丁酸可能会降低益生菌的比例,并扰乱脂质代谢[20]。近年来,由于其对肠道稳态和能量代谢的有益作用,SCFAs引起了特别的关注,但其在肥胖中的作用仍有争议。较高浓度的粪便SCFAs与肠道通透性、代谢紊乱、肥胖和高血压相关[21]。Teixeira等发现,女性粪便中的SCFAs与肥胖和其他代谢综合征指标呈正相关[22]。总的来说,SCFAs似乎是一把双刃剑。虽然它们可以保护宿主免受饮食诱导的肥胖,但过量的SCFAs为宿主提供了额外的能量,从而促进了肥胖。
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第二章通江银耳多糖对高脂饮食诱导肥胖小鼠的改善作用
2.1实验材料
2.1.1实验试剂
肥胖及其产生的慢性病严重威胁着人们的健康,造成了沉重的经济和医疗负担。因此,治疗和预防肥胖是现代社会的一个巨大挑战。银耳因其在疾病预防和治疗方面的积极作用,在中国已经食用了数千年。
银耳多糖作为其活性成分之一,具有多种药理作用,如降低血糖和血脂和免疫调节等[71,78]。然而,关于银耳多糖能否以及如何预防和治疗肥胖的研究还很少。
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2.2实验方法
2.2.1通江银耳多糖的提取和纯化
将干燥的通江银耳(四川裕德源生态农业科技有限公司)粉碎,加入100倍质量的纯水,100℃下提取2 h。将提取液过滤,浓缩,离心得到上清液。加入4倍体积的无水乙醇,过夜沉淀后离心得到粗多糖,用无水乙醇洗涤杂质。蒸发乙醇,在纯水中重新溶解,用TCA法去除蛋白质。透析(截留分子量为8000 Da)24h,真空冷冻干燥得到通江银耳多糖。
使用紫外可见分光光度计对通江银耳多糖中的杂质进行分析,波长为200到700 nm。采用高效分子排阻色谱(HPSEC)法测定分离纯化获得通江银耳多糖的分子质量[79]。使用傅里叶变换红外光谱分析通江银耳多糖的特征结构。通过高效液相色谱(HPLC)分析通江银耳多糖的单糖组成
2.2.2通江银耳多糖溶液制备
灌胃量为0.1 mL/10 g,配制10 mg/mL的银耳多糖溶液。称取500 mg通江银耳多糖溶解于50 mL生理盐水中,热水浴下溶解,放入4℃冰箱中备用。
2.2.3动物实验设计
(1)实验动物饲养与分组
50只雄性C57BL/6J小鼠(8周龄,20±2 g)购自中国北京斯贝福生物技术有限公司。小鼠被饲养在恒定的温度(22±2℃)和湿度(55±5%)下,可以自由获得食物和水。所有的动物实验得到动物伦理委员会批准。小鼠随机分为5组(每组10只):(a)NCD组(饲喂基础饲料,每日灌胃生理盐水);(b)NCD_TP_H组(饲喂基础饲料,每日灌胃200mg/kg的通江银耳多糖);(c)HFD组(饲喂高脂饲料,每日灌胃生理盐水);(d)HFD_TP_L组(饲喂高脂饲料,每日灌胃100 mg/kg的通江银耳多糖);(e)HFD_TP_H组(饲喂高脂饲料,每日灌胃200 mg/kg的通江银耳多糖)。
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第三章 通江银耳多糖对高脂饮食诱导肥胖小鼠肠道菌群的调节作用 ..................... 24
3.1 实验材料 ................................ 24
3.1.1 实验试剂 ................................. 24
3.1.2 实验仪器 ................................ 24
第四章 粪便微生物移植对肥胖小鼠肠道菌群的调节作用 ................ 36
4.1 实验材料 ................................ 36
4.1.1 实验试剂 .................................... 36
4.1.2 实验仪器 ................................. 36
第五章 通江银耳多糖减肥机制的研究 ............... 45
5.1 实验材料 ........................... 45
5.1.1 实验试剂 ............................... 45
5.1.2 实验仪器 ..................................... 46
第五章通江银耳多糖减肥机制的研究
5.2实验方法
5.2.1血液生化指标的测定
小鼠血清GLP-1、GLP-2、TNF-α、IL-6和LPS的含量使用试剂盒测定。
5.2.2 RNA提取和相对表达量分析
(1)RNA的提取
称取50 mg组织,加入液氮研磨,按照试剂盒的方法提取样本RNA,具体操作如下:
a.组织样本中加入1 mL TRIzol,室温放置5 min。
b.4℃,12000 rpm下离心10 min。
c.收集上清至无酶EP管,室温开盖放置5 min。
d.加入0.2 mL氯仿,剧烈震荡15 s,室温放置3 min。
e.4℃,12000 rpm下离心10 min。
f.小心取出EP管,吸取上层水相中的RNA,加入0.5 mL异丙醇,混匀后室温放置10min。
g.4℃,12000 rpm下离心10 min。
h.弃上清,用75%乙醇洗涤两次(每次加入1mL),4℃、7500 rpm下离心5 min,弃上清。
i.室温干燥5-10 min,加入50-100μL RNase free H2O溶解。
在Nanodrop仪检测样品的纯度和浓度,纯度的检测标准为1.8<OD260/280<2.0。
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第六章结论与展望
6.1结论
本文以C57/BL6J小鼠为动物模型,研究通江银耳多糖的降脂作用,探讨通江银耳多糖对肥胖小鼠肠道菌群的调节作用以及通江银耳多糖通过调节菌群发挥降脂作用的机制,得到的如下结论:
(1)通江银耳多糖的单糖组成与之前报道的银耳多糖相似,由甘露糖、鼠李糖、乳糖、葡萄糖、半乳糖和木糖组成,最主要的单糖是甘露糖;但其组成比例不一致,摩尔比为15.95:0.31:2.47:1.20:3.18:1.72。
(2)通江银耳多糖具有良好的降脂作用,主要体现在抑制高脂饮食诱导的小鼠体重增长和脂肪积累。通江银耳多糖还能改善高脂饮食诱导的小鼠糖脂代谢紊乱。
(3)通江银耳多糖能调节肥胖小鼠的肠道菌群,主要表现在小鼠肠道菌群结构、多样性和组成的改变。通江银耳多糖还能刺激小鼠产生更多的SCFAs,主要是乙酸、丙酸、丁酸和异丁酸。
(4)通过粪便微生物移植,发现移植喂食通江银耳多糖的小鼠粪便能抑制小鼠体重增长和脂肪积累,也能改善小鼠的血糖和血脂异常。通过16S rR NA测序,发现移植喂食通江银耳多糖的小鼠粪便调节了肥胖小鼠的肠道菌群,肠道菌群多样性和组成发生了明显的改变。这些结果从侧面证明了通江银耳多糖对肠道菌群的调节具有积极作用。
(5)通江银耳多糖能通过降低有害细菌的丰度,减少LPS的生成,从而抑制肥胖小鼠的慢性低程度炎症,最终抑制小鼠的肥胖。
(6)通江银耳多糖使小鼠产生更多的SCFAs,刺激其受体FFAR2释放肠激素,如GLP-1和PYY,这些肠激素进一步刺激小鼠下丘脑中食欲调节因子的释放,增强小鼠的饱腹感,降低食欲,最终达到抑制肥胖的作用。
综上所述,本研究发现通江银耳多糖具有良好的预防和改善肥胖的作用,进一步的研究表明通江银耳多糖能通过抑制慢性低程度炎症、调节肠道菌群和调控微生物-肠-脑轴起到抑制肥胖的作用,如图6.1所示。
药学论文参考
参考文献(略)