試驗設(shè)計 采用8周齡的雄性Sprague Dawley大鼠作為試驗研究對象，將大鼠隨機分為3組，NC組（喂食正常飲食（1-15周））、HFD組（喂食高脂飲食（1-15周））和HFD+XOS組（喂食高脂飲食（1-15周），每天灌胃給予2 g/kg的95% XOS溶液（8-18周）），每組10只，自由飲食，每周稱體重。灌胃結(jié)束后禁食12小時，安樂死大鼠，切除并稱重肝臟、心臟、脾臟及白色脂肪（包裹腎臟和附著睪丸），收集結(jié)腸組織并稱重，中段用10%福爾馬林固定，其余液氮儲存，全血樣本加肝素抗凝劑，離心收集上清液儲存。 將結(jié)腸和肝臟組織取出并沖洗，脫水后包埋在石蠟中，切片并染色，使用顯微鏡進行組織病理分析；使用試劑盒和酶標儀測定血漿中脂多糖（LPS）、白細胞介素6（IL-6）、白細胞介素10（IL-10）、腫瘤壞死因子（TNF-α）和單核細胞趨化蛋白-1（MCP-1）的含量；結(jié)腸組織中提取總RNA，進行定量純化，然后逆轉(zhuǎn)錄成cDNA，通過實時熒光定量PCR，分析cDNA；提取結(jié)腸內(nèi)容物中DNA，通過16S rDNA和Illumina MiSeq測序進行分析；灌胃后收集大鼠的糞便，用氣相色譜-質(zhì)譜法（GC-MS）測定SCFA含量。 試驗結(jié)果 （1）身體特征 如圖1所示，從第3周開始，HFD和HFD+XOS組大鼠的體重均顯著高于NC組大鼠，到第7周末，HFD和NC組大鼠的體重差異為20%；從第8周起，與HFD組大鼠相比，HFD+XOS組大鼠從第10周開始體重顯著下降，但仍顯著高于NC大鼠。
如表1所示，HFD組大鼠的體重顯著高于NC大鼠，XOS可部分抑制HFD組大鼠的體重增加；HFD組大鼠的肝臟、腎周脂肪和附睪脂肪的重量及相應(yīng)的器官/體重的比率均顯著高于NC大鼠，XOS可以很大程度上抑制這些影響；HFD+XOS組大鼠和NC組大鼠表現(xiàn)出類似的肝重和肝臟/體重比；三組大鼠的心臟和脾臟的重量無顯著性差異，且相應(yīng)的器官/體重比相似。
如表2所示，組織學(xué)評分系統(tǒng)標準。
如圖2所示，NC大鼠結(jié)腸組織的腸上皮表面隱窩結(jié)構(gòu)完成，無明顯的炎癥浸潤，但HFD大鼠中發(fā)現(xiàn)了結(jié)腸粘膜水腫、隱窩損傷、表面斷裂、杯狀細胞損失，炎癥浸潤明顯；與HFD大鼠相比，HFD+XOS大鼠的結(jié)腸組織損傷程度較輕，隱窩結(jié)構(gòu)更完整，炎癥浸潤減少；與NC組相比，HFD組肝臟出現(xiàn)了明顯的脂肪堆積液泡，巨噬細胞和中性粒細胞聚集，并有明顯的炎癥浸潤，XOS緩解了炎癥浸潤水平。
（2）血漿炎癥因子 如圖3所示，HFD組大鼠的TNF-α、MCP-1、IL-6和LPS的水平顯著高于NC大鼠，HFD+XOS組大鼠和NC組大鼠的TNF-α、MCP-1和LPS水平相似；三組大鼠之間的IL-6水平相似；HFD大鼠的IL-10水平顯著低于NC大鼠，而XOS的補充扭轉(zhuǎn)了這一趨勢。
（3）結(jié)腸炎癥細胞因子 如圖4所示，HFD大鼠結(jié)腸TNF-α和IL-10 mRNA的表達水平明顯高于NC大鼠，相比之下，HFD+XOS和NC大鼠的結(jié)腸TNF-α表達和IL-10 mRNA表達相似；HFD大鼠的結(jié)腸OCLN mRNA表達明顯低于NC大鼠；三組之間的結(jié)腸MCP-1表達和IL-6 mRNA表達沒有顯著差異。
（4）大鼠糞便微生物組成 如表3所示，HFD大鼠的糞便微生物多樣性明顯低于NC大鼠，且HFD+XOS大鼠的糞便微生物多樣性明顯低于其他兩組；添加XOS后，普雷沃特氏菌等產(chǎn)SCFA的細菌比例顯著增加，而Oscillospira等病原體的比例則顯著降低，同時，普雷沃特菌成為了腸道中絕對的優(yōu)勢菌群。
如圖5所示，為了分析β-多樣性的總體差異，對所有的樣品進行了主成分分析（PCA），在三組大鼠中觀察到顯著的微生物群落結(jié)構(gòu)聚類。
如圖6所示，在門水平上，與HFD大鼠相比，HFD+XOS大鼠表現(xiàn)出擬桿菌門的百分比增加（P<0.05），厚壁菌門的百分比減少（P<0.05）；在屬水平上，HFD+XOS大鼠中普雷沃特氏菌屬和副普雷沃特氏菌屬的相對豐度顯著高于NC大鼠（P<0.05）。
（5）糞便SCFA含量及其與微生物組成的關(guān)系 如圖7所示，HFD大鼠的乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸、戊酸和總短鏈脂肪酸水平明顯低于NC大鼠；HFD+XOS大鼠的丁酸和總SCFAs水平顯著高于HFD大鼠，與NC大鼠相似；三組之間的糞便異戊酸水平相似；丁酸與普雷沃氏菌屬和副普雷沃氏菌屬的相對豐度呈正相關(guān)。
試驗結(jié)論 本文研究了益生元低聚木糖（XOS）對雄性Sprague Dawley大鼠調(diào)節(jié)腸道菌群和減輕由高脂飲食誘發(fā)的肥胖引起的結(jié)腸炎癥的影響，通過大鼠體重、器官重量、器官/體重比和組織病理分析，XOS可部分抑制HFD組大鼠的體重、器官重量和器官/體重比增加，緩解結(jié)腸和肝臟的組織損傷；測定血漿炎癥因子水平，結(jié)果顯示，與HFD相比，XOS顯著降低TNF-α、MCP-1和LPS水平，增加IL-10水平；測定結(jié)腸炎癥細胞因子和緊密連接蛋白的表達水平，結(jié)果顯示，XOS顯著降低HFD大鼠結(jié)腸TNF-α和IL-10 mRNA的表達水平，與NC大鼠的水平相似。通過16S rRNA基因測序和Illumina MiSeq測序，結(jié)果顯示灌胃XOS后，普雷沃特氏菌等產(chǎn)SCFA的細菌比例顯著增加，而Oscillospira等病原體的比例則顯著降低，且HFD+XOS大鼠的丁酸和總SCFAs的水平明顯高于HFD大鼠，丁酸與普雷沃氏菌屬和副普雷沃氏菌屬的相對豐度呈正相關(guān)。以上結(jié)果表明，XOS通過降低炎癥因子水平、改善腸道微生物結(jié)構(gòu)和增加產(chǎn)生SCFA的微生物豐度來減輕高脂飲食引起的結(jié)腸炎癥。 參考資料： Yanquan Fei, Yan Wang, Yilin Pang, et al. Xylooligosaccharide Modulates Gut Microbiota and Alleviates Colonic Inflammation Caused by High Fat Diet Induced Obesity[J].Frontiers in Physiology,2020,Vol.10:1601. |
