莲子抗性淀粉对大鼠肠道功能改善作用及体内代谢影响的研究

摘要

肠道因其特殊的组织形态结构承担着消化和吸收营养物质的功能，同时肠道内的粘膜层屏障细绒也是抵御外界病原微生物侵染的防线。一方面，肠道菌群主要以宿主所摄入的食物残渣为主要能量来源；另一方面，其可以通过多种途径参与宿主的能量代谢，不仅为机体提供某些维生素及其他对机体有益的物质，而且可以分解一些内源性毒素等。本课题组前期研究发现，莲子抗性淀粉的摄入可改变小鼠的肠道菌群结构，降低其多样性；同时减少具有致病能力菌群的数量，增加短链脂肪酸产生菌的数量。为了进一步研究莲子抗性淀粉的益生元作用，本课题以莲子抗性淀粉为研究对象，研究基于代谢组学的莲子抗性淀粉对大鼠肠道功能改善的作用。因此，本文以压热法制备的莲子抗性淀粉（GP-LRS3）灌胃大鼠，研究莲子抗性淀粉对大鼠肠道形态、肠道菌群、代谢产物的影响。结果表明： （1）GP-LRS3能显著抑制实验组大鼠体重的增加，同时降低饲料的生物转化率(p＜0.05)。通过对大鼠血液指标数据的分析，结果显示大鼠灌胃莲子抗性淀粉不会造成机体的排斥反应。通过对大鼠小肠和大肠形态指标数据的分析，结果表明GP-LRS3能有效增加大鼠小肠绒毛长度和宽度，提高了其绒腺比，增加了小肠的有效吸收面积；使隐窝变浅，而小肠、盲肠、结肠的肌层变厚，使其机械消化能力增强；小肠、盲肠、结肠的黏膜层厚度变大。肠道HE染色组织切片成像观察的结果验证了上述结论。综上所述，莲子抗性淀粉能够改善大鼠肠道的机械消化和营养吸收功能，并且增强大鼠对外源性致病菌的抵御。 （2）通过对qPCR-DGGE数据进行主成分分析可知，莲子抗性淀粉能够调节大鼠肠道菌群结构。能提高大鼠肠道中产乙酸、丙酸、丁酸菌群的丰度，表明GP-LRS3能有效促进肠道中益生菌增殖。莲子抗性淀粉可以降低大鼠肠道内紫单胞菌、梭菌属、理研菌科等具有致病性或潜在致病性菌群的数量，增加丁酸弧菌属、拟杆菌、布氏瘤胃球菌、乳酸杆菌等肠道有益菌群的数量，从而调节大鼠肠道菌群的结构。高通量测序实验表明莲子抗性淀粉能够提高乳酸杆菌属、瘤胃球菌属的丰度，功能预测结果显示大多数微生物为能降解碳水化合物的微生物，且GP-LRS3组高于BK组，这与DGGE实验结果相一致。 （3）以不同时间收集的大鼠粪便为研究对象，通过代谢组学方法研究GP-LRS3对大鼠体内代谢产物的影响。结果显示，空白组与GP-LRS3组粪便代谢物谱有明显差异，OPLS-DA图显示两组区分良好，获得的生物标记物呈现GP-LRS3干预下代谢水平随时间变化发生动态改变。经过筛选，差异代谢物主要为初级胆汁酸、次级胆汁酸及其盐类，如：甘氨胆酸、胆汁酸脱氧胆酸、甘氨鹅脱氧胆酸、甘氨鹅脱氧胆酸硫酸盐。莲子抗性淀粉能够促进大鼠肠道初级胆汁酸排出，减少初级胆汁酸向次级胆汁酸转化，提高胆汁酸周转率，这一过程可能与莲子抗性淀粉所调控的大鼠肠道特征菌群有关。

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摘要

ABSTRACT

第一章 引言

1 抗性淀粉研究进展

1.1 抗性淀粉的分类

1.2 III型抗性淀粉（RS3）的制备方法

1.3 抗性淀粉的生理功能

2 莲子抗性淀粉研究进展

2.1 莲子抗性淀粉的制备工艺

2.2 莲子抗性淀粉的理化和结构性质

2.3 莲子抗性淀粉的益生元功效

3 肠道组织形态研究进展

3.1 小肠的结构与功能

3.2 大肠组织形态

4 肠道微生物研究进展

5 代谢组学概述

5.1 代谢组学的概念和特点

5.2 代谢组学检测手段

5.3 代谢组学的分析方法

5.4 代谢组学的应用

6 本论文的研究目的及意义

第二章 莲子抗性淀粉对大鼠肠道形态影响的研究

1 材料与方法

1.1试验材料

1.2 主要仪器设备

1.3 试验方法

2 结果与分析

2.1GP-LRS3灌胃对大鼠生长状况的影响

2.2 GP-LRS3灌胃对大鼠血液指标

2.3 GP-LRS3灌胃对大鼠大肠内容物的影响

2.4 GP-LRS3灌胃对大鼠肠道形态的影响

3 小结

第三章 莲子抗性淀粉对大鼠肠道菌群多样性影响的研究

1 实验材料

1.1 试剂与药品

1.2主要仪器设备

2 试验方法

2.1 动物饲养与样品收集

2.2 DNA提取

2.3 DGGE实验

2.4 高通量测序实验

2.5 数据统计分析

3 结果与分析

3.1 DGGE结果分析

Fig.3-3 Electrophoresis diagram of DGGE

3.2 高通量测序数据分析

第四章 莲子抗性淀粉对大鼠代谢物影响的研究

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.2 主要仪器设备

1.3 试验方法

2 结果与分析

2.1 大鼠粪便全谱扫描

BK组和GP-LRS3组的大鼠粪便样品经过水溶性和脂溶性萃取，萃取物通过UPLC-MS检测平台检测，

2.2 灌胃10天空白组和实验组代谢差异分析

2.3 灌胃20天实验组和空白组代谢差异分析

Fig. 4-7 Score plots of aqueous and organic metabo

Fig. 4-8 Score plots of aqueous and organic metabo

Fig. 4-9 the scatter plot of the metabolites in 20

2.4 灌胃30天实验组和空白组代谢差异分析

Fig. 4-11Score plots of aqueous and organic metabo

Fig. 4-12Score plots of aqueous and organic metabo

Fig. 4-13 the scatter plot of the metabolites in 3

2.5主要差异代谢物分析

3 小结

结论与展望

1 主要结论

2 本论文主要创新点

3展望

参考文献

致谢