試驗(yàn)設(shè)計(jì) 采用60只雄性成年BALB/c小鼠（20±2 g）作為試驗(yàn)研究對(duì)象，小鼠被隨機(jī)分為六組，每組10只。各組包括正常對(duì)照（NC）組、便秘模型（CM）組、低劑量200 mg per kg BW XOS（LXOS）處理組、中劑量400 mg per kg BW XOS（MXOS）處理組和高劑量800 mg per kg BW XOS（HXOS）處理組，除NC組小鼠外，其他所有小鼠均在每天治療前一小時(shí)給予洛哌丁胺，劑量為10 mg per kg BW，以誘導(dǎo)便秘，連續(xù)服用三周。 實(shí)驗(yàn)結(jié)束前一天，測(cè)定每只小鼠在6小時(shí)內(nèi)排出的黑便重量，并記錄直到處理結(jié)束后第一次排出黑便的時(shí)間；小鼠口服0.2 mL活性炭粉，30分鐘后，用戊巴比妥鈉麻醉小鼠并將其處死，收集小腸、結(jié)腸、胃、血清和糞便，通過(guò)小腸和胃，測(cè)定腸道推進(jìn)率和胃排空率；采用ELISA試劑盒，測(cè)定血清中胃腸調(diào)節(jié)肽和神經(jīng)遞質(zhì)（ET-1、NO、AchE）的含量；對(duì)收集的樣本，進(jìn)行代謝組和轉(zhuǎn)錄組的全面分析。 試驗(yàn)結(jié)果 （1）XOS對(duì)便秘小鼠排便狀況和胃腸道轉(zhuǎn)運(yùn)的影響 如圖1所示，NC組小鼠的糞便特征正常，CM組小鼠的糞便出現(xiàn)異常，包括糞便量減少、表面光澤暗淡以及糞便堅(jiān)硬、干燥、呈顆粒狀；經(jīng)過(guò)XOS干預(yù)后，便秘小鼠的糞便特征得到了不同程度的改善，原本干硬的糞便變得更加柔軟，呈現(xiàn)出更加均勻的顆粒狀，并恢復(fù)了表面的光澤。
（2）XOS對(duì)便秘小鼠胃腸調(diào)節(jié)相關(guān)肽和神經(jīng)遞質(zhì)的影響 與CM組小鼠相比，XOS組小鼠的ET-1和NO水平呈劑量依賴性下降，而AchE濃度則呈劑量依賴性上升。 （3）XOS對(duì)糞便代謝物特征的影響 如圖2所示，陽(yáng)性和陰性模型顯示了NC、CM和XOS組之間的明顯差異，XOS引起了便秘小鼠的代謝變化；通過(guò)基于OPLS-DA模型的數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估，置換檢驗(yàn)證明了XOS綜合干預(yù)的有效性；不同組的代謝物水平存在明顯差異，表明XOS處理改善了便秘小鼠的代謝狀況。
如圖3所示，根據(jù)KEGG對(duì)這些代謝物的分類，差異代謝物主要包括有機(jī)酸、脂類和碳水化合物，確定了前25個(gè)差異改變的代謝物；丁酸和硬脂四烯酸被確定為區(qū)分XOS和CM的最關(guān)鍵代謝物；XOS處理主要調(diào)控的途徑包括類固醇激素生物合成、視黃醇代謝、苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成、α-亞麻酸代謝、不飽和脂肪酸生物合成、丁酸代謝和鞘脂代謝途徑。
（4）利用轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析XOS對(duì)結(jié)腸基因表達(dá)的影響 如圖4所示，在XOS組和CM組的比較中，發(fā)現(xiàn)87個(gè)上調(diào)的DEGs和568個(gè)下調(diào)的DEGs；類固醇生物合成、萜類主鏈生物合成、丁酸鹽代謝、膽固醇代謝、纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸降解以及炎癥性腸病和PPAR信號(hào)通路在CM組和XOS組之間的富集程度最高。
（5）代謝組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)結(jié)果的整合 如圖5所示，DEMs和DEGs的功能相關(guān)網(wǎng)絡(luò)在類固醇激素合成、丁酸代謝、類固醇生物合成、鞘脂代謝、卟啉和葉綠素代謝、β-丙氨酸代謝、丙氨酸、天門冬氨酸和谷氨酸代謝以及纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸降解的代謝通路中呈現(xiàn)富集；與CM組相比，類固醇激素生物合成途徑受到XOS處理的顯著影響；Cyp11a1、Gm10681、Srd5a3和Ugt2b38等基因的表達(dá)部分下調(diào)；相反，Cyp3a41b、Cyp1a1、Sult1e1和H2-Ke6基因的表達(dá)則部分上調(diào)。
如圖6所示，與NC組小鼠（87.44 μg g-1）相比，CM中丁酸的濃度急劇下降至12.41 μg g-1。但在XOS干預(yù)后，CM顯著增加（p<0.05）；XOS處理組的炎癥細(xì)胞因子mRNA表達(dá)水平顯著低于CM組（p<0.05）；與NC組相比，CM組的大多數(shù)基因上調(diào)，包括IL-1α、IL-1β、IL-6和TNF-α等炎癥因子；CM組的Hmgcs2和Acat1顯著高于NC組，而XOS組的水平則恢復(fù)到NC組的水平（p<0.05）；Cyp1a1和Sult1e1在CM組中的表達(dá)量明顯降低，但在XOS處理后有所增加（p<0.05）。
試驗(yàn)結(jié)論 本文研究了XOS對(duì)小鼠便秘的影響，便秘小鼠排便狀況和胃腸道測(cè)定結(jié)果顯示，XOS可通過(guò)促進(jìn)腸道蠕動(dòng)和提高便秘小鼠的小腸推進(jìn)率和胃排空率來(lái)緩解便秘；多組學(xué)方法表明，XOS處理可通過(guò)丁酸代謝、類固醇激素生物合成、α-亞麻酸代謝、PPAR和NF-kappa B信號(hào)通路緩解便秘。以上結(jié)果表明，XOS可以作為一種功能性飲食或一種新的治療便秘的方法。 參考資料： Hong S, Rui G,Xianbao S, et al. Integrated metabolomics and transcriptomics revealed the anti-constipation mechanisms of xylooligosaccharides from corn cobs[J].Food & Function, 2024, 15(2):894-905. |
