肠道菌群介导海带多糖干预高脂饮食诱导小鼠胰岛素抵抗的调控机制

摘要

海带（Laminaria japonica）是一种常见的海洋蔬菜，多糖是其主要的生物活性物质。课题组前期研究发现，海带多糖可以改善由高脂饮食引起的小鼠胰岛素抵抗(Insulin resistance)。已有研究表明，肠道菌群(gut microbiota)产生的LPS是胰岛素抵抗病理形成的主要机制之一。基于此，本论文以一种化学结构和生物活性明确的海带多糖均一组分LJP61A为实验材料，重点研究海带多糖通过肠道菌群介导抑制高脂暴露诱发胰岛素抵抗的调控机制。论文获得的实验结果主要有:
　　(1) LJP61A可以显著改善小鼠由高脂饮食引起的胰岛素抵抗:HFD高脂饮食会引起小鼠胰岛素敏感性降低、葡萄糖耐量下降，并产生胰岛素抵抗。胰岛素耐量实验与口服葡萄糖耐量实验的结果表明LJP61A可以显著改善小鼠的胰岛素敏感性及葡萄糖耐受性。此外，LJP61A能够显著降低小鼠空腹葡萄糖含量、胰岛素含量以及HOMA-IR值。通过western-blot分析，我们还发现海带多糖LJP61A能够显著降低肝脏组织与脂肪组织中p-AKT、p-IRS1的蛋白表达水平。这些结果均表明LJP61A可以显著改善高脂饮食暴露诱发的胰岛素抵抗。
　　(2) LJP61A可以显著抑制高脂饮食诱导胰岛素抵抗小鼠的炎症反应:HFD会导致炎症因子的过量分泌，使得机体产生持续的低度炎症，而这种炎症反应是导致机体产生胰岛素抵抗的关键因素之一。本实验采用高脂饮食HFD诱导C57BL小鼠胰岛素抵抗的实验模型，研究了LJP61A对小鼠炎症反应的干预作用。通过RT-qPCR分析，我们发现LJP61A显著改善了肝脏组织与脂肪组织中TNF-α、IL-6、IL-10、IL-1β、PAI-1mRNA表达水平，以及血清中TNF-α、IL-6、IL-1β的含量，表明LJP61A可以下调NFκB和MAPK通路下游关键效应分子的表达。通过western-blot分析，我们发现LJP61A能够显著降低肝脏组织与脂肪组织中p-NFκBp65、p-P38、p-JNK、p-IκB、p-ERK1/2的蛋白表达水平，说明LJP61A抑制了调控因子NF-κB信号通路，并通过抑制JNK、ERK、P38的活化而抑制MAPK信号通路。这些结果均表明LJP61A可以显著抑制高脂饮食诱导胰岛素抵抗小鼠的炎症反应。
　　(3) LJP61A能显著下调高脂饮食诱导的小鼠肠道通透性及内毒素血症:HFD高脂饮食会导致小鼠肠道通透性的增加，进而引起内毒素血症以及慢性炎症。本次实验结果表明，海带多糖LJP61A可以显著增大肠道闭合蛋白(Occludin)、闭锁连接蛋白(ZO-1)的表达量，以及Occludin、ZO-1 mRNA的表达水平。另外，LJP61A显著减少了HFD小鼠血清中LPS的含量，并且降低了肝脏组织与脂肪组织中TLR4蛋白的表达量。这些结果表明LJP61A可以显著下调高脂饮食诱导的小鼠肠道通透性及内毒素血症。
　　(4) LJP61A对高脂饮食改变小鼠肠道菌群构成具有干预作用:HFD饮食会导致肠道菌群的失调以及益生菌数量的下降，进而引起小鼠肠道紧密性发生变化。本次试验发现高脂饮食显著提高了Firmicutes-to-Bacteroidetes比例，且LJP61A干预浓度为200mg/kg/day时厚壁菌门细菌的含量最低，拟杆菌门含量最高。另外，LJP61A的干预使Akkermansia、Bifidobacterium、Lactobacillus等肠道益生菌的相对丰度显著提高。这些结果表明LJP61A对高脂饮食改变小鼠肠道菌群构成具有干预作用，可使其菌群结构更加接近于正常对照组小鼠。
　　以上结果表明，LJP61A通过调节HFD诱导小鼠的肠道菌群结构，改善小鼠肠道通透性以及内毒素血症，调节炎症反应，从而达到干预胰岛素抵抗的目的。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 胰岛素抵抗简介

1．2 肠道微生物

1．2．1 肠道微生物概述

1．2．2 肠道微生物与胰岛素抵抗的研究进展

1．3 海带多糖简介

1．4 本课题的研究内容、意义及创新点

1．4．1 主要研究内容

1．4．2 拟开展研究工作的创新性

1．4．3 本课题的意义

第二章 材料与方法

2．1 实验材料

2．2 实验试剂

2．3 实验仪器

2．4 实验方法

2．4．1 海带多糖的提取

2．4．2 海带多糖LJP61A的分离纯化

2．4．3 动物模型和饮食

2．4．4 灌胃期间各组小鼠指标的检测

2．4．5 血清相关指标检测

2．4．6 HE染色

2．4．7 小鼠组织RNA的提取及RT-qPCR分析

2．4．8 Western blot分析

2．4．9 肠道菌群的测序分析

2．4．10 数据收集与统计分析

第三章 结果与分析

3．1 海带多糖LJP61A对小鼠体重、肝重及附睾脂肪的影响

3．2 附睾脂肪的HE染色

3．3 海带多糖LJP61A对小鼠胰岛素抵抗的影响

3．3．1 小鼠胰岛素耐受实验与口服葡萄糖耐受实验

3．3．2 LJP61A对小鼠空腹血糖、空腹胰岛素含量以及胰岛素抵抗指数的影响

3．3．3 海带多糖LJP61A对小鼠肝脏、脂肪胰岛素抵抗信号通路蛋白表达的影响

3．4 海带多糖LJP61A对小鼠炎症反应的影响

3．4．1 海带多糖LJP61A对小鼠血清炎性因子的影响

3．4．2 海带多糖LJP61A对小鼠肝脏组织中炎性因子的mRNA表达的影响

3．4．3 海带多糖LJP61A对小鼠脂肪组织中炎性因子的mRNA表达的影响

3．4．4 海带多糖LJP61A对小鼠肝脏中炎性因子信号通路蛋白表达的影响

3．4．5 海带多糖LJP61A对小鼠脂肪组织中炎性因子信号通路蛋白表达的影响

3．5 海带多糖LJP61A对小鼠脂质代谢的影响

3．6 海带多糖LJP61A对小鼠肠道通透性及内毒素血症的影响

3．7 海带多糖LJP61A对小鼠肠道菌群的影响

第四章 讨论

第五章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况