三种亲水性多糖对果蝇肠道免疫和肠道菌群影响的研究

摘要

由肠道菌群构成的肠道微生态系统，是人体重要、的微生态系统，它与人体的健康息息相关。肠道微生物的菌落结构对人体的许多生理功能，如机体物质代谢、能量吸收、免疫调节等都发挥着重要的作用。影响肠道菌群组成的因素有很多，其中，膳食习惯和营养比例是最为重要的因素之一。 亲水性多糖(Hydrophilic polysaccharides,HPs)常在食品中作增稠剂和胶凝剂。已有研究表明HPs具有抗氧化、抗病毒、抗肿瘤等功能，并通过改善肠道菌群发挥作用，然而目前对于HPs通过肠道菌群影响宿主免疫调节功能的研究较少。 本试验以黑腹果蝇为动物模型，以喂养正常玉米粉-酵母培养基的果蝇为对照组，以分别添加20g/L的菊粉、5g/L的黄原胶和10g/L纯化魔芋精粉培养基的果蝇为实验组，分析了添加三种试验材料对成体果蝇的平均寿命、最高寿命、成虫体长和翅面积的作用来探究这三种多糖对果蝇的生长发育及死亡的影响；通过检测10日龄果蝇体内MDA含量及SOD活力以评价多糖对果蝇抗氧化活性的影响；通过免疫荧光观测肠道前体细胞分裂情况和通过RT-PCR检测抗菌肽(Antimicrobial peptide,AMPs)基因表达量来探究多糖对果蝇肠道免疫的影响。选取其中作用效果最佳的纯化魔芋精粉，通过16s rDNA高通量测序来探究纯化魔芋精粉对果蝇肠道菌群结构的影响。试验得到以下研究结果： （1）菊粉、黄原胶和纯化魔芋精粉的喂养均能延长果蝇的寿命，促进果蝇的生长发育，提高其体内SOD的活性和降低MDA的含量，降低果蝇脂质过氧化程度，提高细胞的抗氧化能力。三种受试物对果蝇寿命和抗氧化能力的影响表现出性别差异性，雌性的寿命普遍高于雄性，但抗氧化能力较低。纯化魔芋精粉组增加果蝇寿命的能力高于菊粉组和黄原胶组，其雄性和雌性的平均寿命分别提高了18.2%和19.2%。 （2）喂食SDS可以引起肠道损伤并诱导肠道前体细胞增殖，而菊粉、黄原胶和纯化魔芋精粉均能极显著性(p<0.01)降低这种损伤。与对照组相比，菊粉、黄原胶和纯化魔芋精粉喂养后均能使Defencin、Attacin A、Diptericin的mRNA表达上调，对Cecropin A1和Cecropin A2的影响较小。菊粉、黄原胶和纯化魔芋精粉使得抗菌肽基因的表达上调，对肠道免疫产生促进作用。 （3）摄入纯化魔芋精粉后肠道微生物丰度升高，而多样性变化不显著(p>0.05)。对照组和纯化魔芋精粉组的肠道菌群结构组间差异明显。摄入纯化魔芋精粉后，在门水平上，拟杆菌门和厚壁菌门升高，变形菌门和放线菌门降低；在科水平上，乳酸杆菌降低，毛螺菌升高。在属水平上，寡养单胞菌下降，而脱硫弧菌升高。LEfSe分析结果显示，比较对照组和纯化魔芋精粉组，纯化魔芋精粉组中有6个OUT单元在丰度上有显著性(p<0.05)差异。对照组与纯化魔芋精粉组中存在差异的代谢通路有43个。其中，细胞的生长死亡(Cell growth and death)及免疫系统(Immune system)的代谢通路都有所上升。

目录

缩略词

第一章 文献综述

1.1 亲水性多糖概述

1.1.1 菊粉

1.1.2 黄原胶

1.1.3 魔芋精粉

1.2 肠道菌群

1.2.1 肠道菌群与人体健康

1.2.2 肠道菌群的组成及其丰度的影响因素

1.2.3 多糖调节肠道菌群的研究进展

1.3 肠道免疫

1.3.1 肠道免疫应答机制

1.3.2 多糖调节肠道免疫

1.3.3 肠道菌群与免疫的互作关系

1.4 生物模型-果蝇

1.5 选题的目的及意义

1.6.1 多糖摄入对果蝇寿命的影响

1.6.2 多糖对果蝇肠道免疫的影响

1.6.3 多糖摄入对果蝇肠道菌群的影响

1.7 技术路线图

第二章三种亲水性多糖对果蝇寿命及抗氧化能力的影响

2.1.1 生物模型

2.1.2 材料与试剂

2.2 试验方法

2.2.1 果蝇培养基配置

2.2.2 果蝇的喂养及分组

2.2.3 果蝇寿命试验

2.2.4 果蝇的生长发育评价

2.2.5 果蝇抗氧化能力测定

2.2.6 数据统计分析

2.3.1 三种亲水性多糖对果蝇寿命的影响

2.3.2三种亲水性多糖对果蝇生长发育的影响

2.3.3 三种亲水性多糖对果蝇MDA含量的影响

2.3.4 三种亲水性多糖对果蝇SOD活性的影响

2.4 讨论

2.5 小结

第三章 三种亲水性多糖对果蝇肠道免疫的影响

3.1.1 生物模型

3.1.2 材料与试剂

3.2 试验方法

3.2.1 果蝇培养基配置

3.2.2 果蝇的喂养及分组

3.2.3 免疫荧光染色

3.2.4 RT-PCR分析AMP mRNA的表达

3.2.5 数据统计分析

3.3 结果与分析

3.3.1 三种亲水性多糖对果蝇肠道前体细胞数量的影响

3.3.2 三种亲水性多糖对果蝇抗菌肽基因表达的影响

3.4 讨论

3.5 小结

第四章 魔芋精粉对果蝇肠道菌群的影响

4.1.1 生物模型

4.1.2 材料与试剂

4.2 试验方法

4.2.1 果蝇培养基配置

4.2.2 果蝇的喂养及分组

4.2.3 果蝇肠道菌的提取

4.2.4 肠道组织菌群DNA提取及测序

4.2.5 数据统计分析

4.3 结果与分析

4.3.1 测序数据质量评估

4.3.2 摄入魔芋精粉对肠道菌群α-多样性及β-多样性的影响

4.3.3 魔芋精粉对肠道菌群物种组成的影响

4.4.4 果蝇肠道菌群的LEfSe分析

4.4.5 魔芋精粉饲喂果蝇KEGG分析

4.4 讨论

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

个人简历