偏好甜度暴露影响小鼠口腔及肠道甜味感受的生物学基础研究

摘要

近年来肥胖与糖尿病等代谢相关疾病已经成为影响人类健康的全球性疾病，且变得日益严重，造成此类代谢疾病的重要原因归结于能量的过多摄入和代谢失衡。甜味食物一般富含营养，是机体能量的重要来源，甜味物质的过多摄入与机体健康密切相关。口腔是人类最重要的味觉感受器官，口腔中的味觉感受系统对机体的味觉偏好起到非常重要的作用，决定着机体是否摄入某种味觉食物以及此种食物的摄入量，因此口腔味觉感受对机体能量的摄入至关重要。近年来研究发现，除了口腔，在肠道中也存在味觉感受，其中的甜味感受在肠道葡萄糖吸收代谢方面发挥着极其重要作用。因此本论文以ICR小鼠为模型，采用蔗糖和四种非能量甜味剂（阿斯巴甜、甜蜜素、三氯蔗糖、安赛蜜）以单独和复合两种暴露形式对出生后32d的成年小鼠进行了38d的长期甜味暴露。观察测定了在暴露过程中小鼠体重、食物摄入以及溶液饮用等行为学指标的变化情况。刺激完成之后，采用舌上皮整体装片、核染色、Q-PCR以及激光共聚焦技术，研究了长期甜味暴露对小鼠口腔味觉感受生物学的影响。除此之外，还采用血糖测定、ELISA、实体显微镜以及Q-PCR等技术，研究分析了长期甜味暴露对小鼠肠道味觉感受系统及肠道葡萄糖动态平衡的影响。研究得出以下结果:
　　(1)甜味长期暴露对小鼠体重、溶液饮用和摄食生理特性的影响
　　甜味物质长期暴露后，除阿斯巴甜暴露组小鼠体重增加量显著低于空白组之外，其他各甜味暴露组小鼠体重变化与空白组并无显著差异。在整个暴露过程中，由于摄入后作用，小鼠对同时具有甜味和富含能量的蔗糖表现出糖瘾现象，即小鼠对含有蔗糖的甜味溶液的饮用量显著高于空白组。另外，甜味物质可能刺激小鼠产生头期反应来影响食欲和食物摄入。甜味物质可以刺激口腔使机体产生头期反应而增加机体能量的需求，由于蔗糖本身具有能量，而阿斯巴甜和甜蜜素不能引起小鼠甜味感受，因此只有同时具有甜味而又不含能量的三氯蔗糖和安赛蜜单独对小鼠进行刺激时，才能使小鼠食物的平均摄入量显著高于空白组。
　　(2)甜味长期暴露对口腔味觉感受生物学的影响
　　甜味物质长期暴露增了小鼠舌上皮中菌状味蕾个数，但是并不十分明显，除此之外，不同程度地增加了小鼠菌状味蕾横截面积、菌状味蕾中味蕾细胞的数量以及舌面甜味受体T1R2和T1R3mRNA水平的表达。上述实验结果表明后天摄食经历确实可以对味觉感受系统进行重塑，然而由于实验对象为味觉系统已经发育完全的成年小鼠，因此这种作用并不十分明显。舌面菌状味蕾由鼓索神经支配，且研究表明鼓索神经横断可以使菌状味蕾退化，因此推测甜味暴露可能对鼓索神经有作用，进而导致菌状味蕾的大小和味蕾中的味蕾细胞数量的变化。甜味受体表达于味蕾细胞膜表面，因此味蕾细胞数量的增加必然导致甜味受体表达量的增加。这一系列变化最终将可能会影响到小鼠对甜味物质的敏感性，进而可能会影响到小鼠对甜味物质溶液的喜好浓度范围和偏好率。
　　(3)甜味长期暴露对肠道味觉感受系统及肠道葡萄糖动态平衡的影响
　　小鼠经过长期甜味暴露之后血糖耐受性有所增强。腹腔注射加载葡萄糖前后整个测定过程中，甜味暴露组小鼠的血糖浓度始终低于空白组，特别是在峰值处甜味暴露组小鼠血糖浓度比空白组小鼠血糖浓度更低。甜味物质长期暴露增加了小鼠小肠绒腺比、肠道中甜味受体以及葡萄糖转运载体的表达。由于甜味受体和葡萄糖转运载体主要表达于小肠绒毛顶端和中间部位的内分泌细胞和刷状细胞中，因此小肠绒毛绒腺比的增加构成了甜味受体和葡萄糖转运载体表达水平增加的基础。由于肠促胰岛素GLP-1和GIP能够促进胰岛素的分泌，而胰岛素是机体内唯一种能够直接降低血糖的激素，因此本论文也测定了甜味暴露对胰岛素、GLP-1和GIP释放的影响。但是由于前期血浆采取过程中涉及的操作过程较多以及所测定激素不稳定易降解等原因造成实验结果误差较大，因此有必要多次重复实验或探索新的方法重新测定。
　　综上所述，长期甜味刺激过程中小鼠表现出糖瘾的现象，即相对于其他甜味溶液表现出对蔗糖或者含有蔗糖的甜昧溶液的特殊偏好;长期甜味暴露可以改变了小鼠口腔味觉感受生物学基础，这种结构上的改变可能会影响到小鼠对甜味物质的偏好程度及食物的摄入;此外，长期甜味暴露改变了小鼠肠道中的外周甜味感受系统和葡萄糖的代谢平衡，即甜味暴露可以通过肠道味觉感受来影响肠道葡萄糖的吸收代谢。以上结论为口腔和肠道味觉系统的研究提供了理论依据，为开发转型复合甜味剂提供了理论基础，为肥胖、糖尿病等疾病的预防和治疗开辟了新的思路。

目录

摘要

第1章 引言

1．1 甜味物质与人体健康

1．1．1 甜味剂分类

1．1．2 甜味剂在食品中的应用

1．1．3 甜味剂与人类健康

1．2 口腔味觉感受系统

1．2．1 味觉乳头

1．2．2 味蕾及味蕾细胞

1．2．3 味觉受体

1．2．4 味觉信号通路

1．3 肠道甜味感受通路

1．3．1 肠道甜味感受

1．3．2 肠道甜味感受介导的饱腹感激素释放

1．4 课题选题背景，研究内容及意义

1．4．1 选题的背景

1．4．2 研究内容

1．4．3 研究意义

第2章 小鼠对几种甜味物质偏好甜度的筛选

2．1 前言

2．2 实验材料

2．2．1 实验动物

2．2．2 主要试剂及溶液配制

2．2．3 主要仪器与设备

2．3 实验设计与方法

2．3．1 实验方案图

2．3．2 甜味物质刺激溶液浓度初次筛选

2．3．3 甜味物质复合浓度的筛选

2．3．4 数据统计与分析

2．4 实验结果与分析

2．4．1 甜味物质溶液浓度初次筛选结果

2．4．2 甜味物质溶液复合浓度筛选结果

2．5 本章小结

第3章 偏好甜度暴露对小鼠体重、摄食、溶液饮用生理特性的影响

3．1 前言

3．2 实验材料

3．2．1 实验动物

3．2．2 主要试剂及溶液配制

3．2．3 主要仪器与设备

3．3 实验设计与方法

3．3．1 实验方案图

3．3．2 甜味物质溶液对小鼠的长期暴露

3．3．3 小鼠体重、摄食、溶液饮用量的测定

3．3．4 数据统计与分析

3．4 实验结果与分析

3．4．1 甜味暴露过程中小鼠体重的变化结果

3．4．2 甜味暴露过程中小鼠摄食的变化结果

3．4．3 甜味暴露过程中小鼠溶液饮用置的变化结果

3．4．4 小鼠的平均食物摄入量、溶液饮用量和体重增加量

3．5 本章小结

第4章 偏好甜度长期暴露影响小鼠口腔味觉感受系统解剖结构

4．1 前言

4．2 实验材料

4．2．1 实验动物

4．2．2 主要试剂及溶液配制

4．2．3 主要仪器与设备

4．3 实验设计与方法

4．3．1 实验方案图

4．3．2 实验动物甜味暴露过程

4．3．3 舌上皮组织取材

4．3．4 舌面菌状味蕾数量的测定

4．3．5 菌状味蕾中味觉细胞数量的测定

4．3．6 舌面菌状味蕾横截面的测定

4．3．7 舌面甜味受体mRNA表达量的测定

4．3．8 数据统计与分析

4．4 实验结果与分析

4．4．1 舌面菌状味蕾数量的变化

4．4．2 菌状味蕾中味蕾细胞数量及菌状味蕾横截面积的变化

4．4．3 舌面甜味受体mRNA水平表达量的变化

4．5 本章小结

第5章 偏好甜度长期暴露影响小鼠肠道甜味感受通路及葡萄糖动态平衡

5．1 前言

5．2 实验材料

5．2．1 实验动物

5．2．2 主要试剂及溶液配制

5．2．3 主要仪器与设备

5．3 实验设计与方法

5．3．1 实验方案图

5．3．2 实验动物甜味暴露过程

5．3．3 血糖耐受性的测定

5．3．4 肠道饱腹感激素GLP-1、GIP及胰岛索的测定

5．3．5 小肠绒毛长度、隐窝深度及绒腺比的测定

5．3．6 肠道甜味受体及葡萄糖转运载体mRNA水平表达测定

5．3．7 数据统计与分析

5．4 实验结果与分析

5．4．1 血糖耐受性的变化

5．4．2 饱腹感激素Insulin、GLP-1及GIP的变化

5．4．3 小肠绒毛长度、隐窝深度及绒腺比的变化

5．4．4 肠道甜味受体及葡萄糖转运载体mRNA表达水平的变化

5．5 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

附录：甜味物质中英文名称对照表

致谢

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