劉 燦，姜燕飛，張召鋒，徐美虹，李 勇,2,*（.北京大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院營養(yǎng)與食品衛(wèi)生學(xué)系，北京 009；2.北京大學(xué)營養(yǎng)與保健食品評價(jià)中心，北京 009）

燕麥β-葡聚糖對2型糖尿病大鼠腸黏膜屏障的影響

劉 燦1，姜燕飛1，張召鋒1，徐美虹1，李 勇1,2,*
（1.北京大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院營養(yǎng)與食品衛(wèi)生學(xué)系，北京 100191；2.北京大學(xué)營養(yǎng)與保健食品評價(jià)中心，北京 100191）

目的：探究燕麥β-葡聚糖對2型糖尿病大鼠腸黏膜屏障的影響。方法：雄性SD大鼠高脂飼料喂養(yǎng)4 周，腹腔注射鏈脲佐菌素（streptozotocin，STZ）建立2型糖尿病模型，成模后隨機(jī)分為模型對照組和燕麥β-葡聚糖低、中、高劑量組。低、中、高劑量組由基礎(chǔ)飼料添加燕麥β-葡聚糖至其質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.275%、0.550%、1.100%，模型對照組和正常對照組均以基礎(chǔ)飼料喂養(yǎng)。10 周后，測定其空腹血糖、腸道菌群以及結(jié)腸β-防御素-2、分泌型免疫球蛋白A（secretory immunoglobulin A，sIgA）、緊密連接蛋白Occludin含量。結(jié)果：高劑量組較模型對照組血糖水平顯著降低（P＜0.05）；燕麥β-葡聚糖各干預(yù)組結(jié)腸緊密連接蛋白Occludin的表達(dá)水平顯著高于模型對照組（P＜0.05），β-防御素-2水平顯著低于模型對照組（P＜0.05），結(jié)腸sIgA水平與模型對照組之間的差異不顯著（P＞0.05）；中、高劑量組結(jié)腸大腸桿菌數(shù)量上升幅度減小（P＜0.05），燕麥β-葡聚糖各干預(yù)組雙歧桿菌、乳酸桿菌數(shù)量上升幅度增大（P＜0.05）。結(jié)論：燕麥β-葡聚糖可以改善2型糖尿病大鼠腸黏膜機(jī)械屏障和生物屏障的損傷，起到保護(hù)腸黏膜屏障的作用。

燕麥β-葡聚糖；2型糖尿病；腸黏膜屏障

腸黏膜屏障具有重要的防御作用，可以保護(hù)機(jī)體免受食物抗原、微生物及其有害代謝產(chǎn)物的損傷，保持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)定以維持正常生命活動(dòng)[1]。由于腸道是機(jī)體內(nèi)最大的細(xì)菌庫和毒素庫，腸黏膜屏障的損傷能夠產(chǎn)生甚至加重多種疾病[2]。近年來已有研究證實(shí)，腸黏膜屏障受損而導(dǎo)致代謝性內(nèi)毒素血癥與2型糖尿?。╰ype 2 diabetes mellitus，T2DM）的發(fā)生發(fā)展也有密切聯(lián)系[3-4]。因此，維護(hù)腸黏膜屏障的完整對于2型糖尿病患者有著重要的意義。

燕麥β-葡聚糖是由β-(1→3)和β-(1→4)糖苷鍵連接β-D吡喃葡萄糖單位而形成的短鏈葡聚糖，是一種可溶性膳食纖維[5]。目前已有研究發(fā)現(xiàn)，燕麥β-葡聚糖對腸道健康有著重要的促進(jìn)作用[6]。燕麥β-葡聚糖可以增加乳酸桿菌和雙歧桿菌的數(shù)量及其活性[7]，使大腸桿菌、梭狀芽胞桿菌數(shù)量減少[8]，具有調(diào)節(jié)腸道菌群的作用；其被酵解后的終產(chǎn)物二氧化碳、氫氣、甲烷等氣體能夠刺激腸黏膜、促進(jìn)腸蠕動(dòng)，加快糞便的排出速度[9]。

但目前對于燕麥β-葡聚糖促進(jìn)腸道健康的研究并未從腸黏膜屏障完整性的角度進(jìn)行細(xì)致討論，尚未見其對2型糖尿病腸黏膜屏障的影響的有關(guān)報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)以鏈脲佐菌素（streptozotocin，STZ）注射聯(lián)合高脂飼料喂養(yǎng)誘導(dǎo)2型糖尿病大鼠模型，成模后采用含燕麥β-葡聚糖的燕麥飼料進(jìn)行干預(yù)，觀察其腸黏膜機(jī)械屏障、化學(xué)屏障、免疫屏障及生物屏障的變化，以研究燕麥β-葡聚糖對2型糖尿病大鼠腸黏膜屏障的影響，從而為2型糖尿病的預(yù)防和治療提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 動(dòng)物、材料與試劑

80 只無特定病原體（specific pathogen free，SPF）級雄性Sprague-Dawley（SD）大鼠（動(dòng)物合格證號：SCXK（京）2012-0001；動(dòng)物使用許可證號：SYXK（京）2011-0039），6 周齡，體質(zhì)量180～200 g，購自北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司。飼養(yǎng)于北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)部，室溫恒定21～25 ℃，相對濕度40%～50%，節(jié)律光照。大鼠每2 只為1籠進(jìn)行飼養(yǎng)，自由采食與飲水。

高脂飼料配方：基礎(chǔ)飼料66%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）、豬油15%、蔗糖10%、酪蛋白6%、蛋黃粉3%；燕麥飼料：燕麥β-葡聚糖（純度95%，燕麥提取物β-葡聚糖（HPLC級））添加入基礎(chǔ)飼料中，使其燕麥β-葡聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.275% 、0.550%、1.100%。以上飼料均購自北京科澳協(xié)力飼料有限公司，具體成分如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物飼料配方Table 1 Ingredients and formulations of experimental diets

鏈脲佐菌素（streptozotocin，STZ） 美國Sigma公司；檸檬酸鈉、檸檬酸、磷酸鹽緩沖液（phosphate buffer solution，PBS） 北京化工廠；大鼠分泌型免疫球蛋白A（secretory immunoglobulin A，sIgA）、β-防御素-2酶聯(lián)免疫吸附法試劑盒、免疫組化試劑盒 北京中杉金橋生物技術(shù)有限公司；細(xì)胞組織快速裂解液、二喹啉甲酸（bicinchonininc acid，BCA）蛋白濃度測定試劑盒、酶放大化學(xué)發(fā)光免疫分析（electro-chemi-luminescence，ECL）試劑盒 上海碧云天生物技術(shù)有限公司；脫脂奶粉 美國BD公司；兔抗大鼠緊密連接蛋白Occludin多克隆抗體、小鼠抗β-肌動(dòng)蛋白多克隆抗體 英國Abcam公司；乳酸桿菌選擇性（Lactobacillus selective，LBS）瓊脂培養(yǎng)基、雙歧桿菌選擇性（Bifidobacterium selective，BS）培養(yǎng)基 青島高科園海博生物技術(shù)有限公司；伊紅-美蘭瓊脂培養(yǎng)基 北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司。

1.2 儀器與設(shè)備

快速血糖儀 美國強(qiáng)生公司；Bio-Rad550型酶聯(lián)免疫檢測儀、蛋白質(zhì)電轉(zhuǎn)移裝置 美國Bio-Rad公司；UV-762型分光光度計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司；垂直板蛋白電泳儀 北京六一儀器廠；LX-C35L型立式自動(dòng)電熱壓力蒸汽滅菌器 合肥華泰醫(yī)療設(shè)備有限公司；HPX-9052 MBE電熱恒溫培養(yǎng)箱 上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；生物顯微鏡 日本尼康公司。

1.3 方法

1.3.1 2型糖尿病大鼠模型的建立

采用低劑量STZ腹腔注射聯(lián)合高脂飲食喂養(yǎng)，即通過破壞部分胰島β細(xì)胞、誘導(dǎo)胰島素抵抗，建立2型糖尿病大鼠模型。將80 只大鼠用基礎(chǔ)飼料適應(yīng)性喂養(yǎng)1 周后，隨機(jī)選取68 只經(jīng)高脂飼料喂養(yǎng)4 周，腹腔注射STZ（0.01 mol/L pH 4.5檸檬酸鈉-檸檬酸緩沖液配制）25 mg/kg（以體質(zhì)量計(jì)）每周1 次，共注射2 次。每周尾靜脈采血檢測血糖水平，2 周后空腹血糖達(dá)到11.1 mmol/L以上并穩(wěn)定7 d者確定為2型糖尿病模型大鼠。

1.3.2 動(dòng)物分組及干預(yù)

12 只基礎(chǔ)飼料喂養(yǎng)的正常大鼠設(shè)為正常對照組。取48 只造模成功的大鼠隨機(jī)分為4 組，每組12 只，包括：糖尿病模型（diabetic model，DM）對照組及燕麥β-葡聚糖低劑量（low dose oat β-glucan，OL）、中劑量（medium dose oat β-glucan，OM）、高劑量（high dose oat β-glucan，OH）干預(yù)組。其中正常對照組、糖尿病模型對照組均采用基礎(chǔ)飼料，OL、OM、OH組分別采用相應(yīng)劑量的燕麥飼料。將開始干預(yù)記為第0周，連續(xù)飼養(yǎng)10 周。

1.3.3 標(biāo)本采集

實(shí)驗(yàn)期間，每周觀察各組大鼠的一般情況，包括毛色、精神狀態(tài)、攝食、飲水、尿量、體質(zhì)量及日?；顒?dòng)等。在第0、10周取新鮮糞便樣品進(jìn)行細(xì)菌平板培養(yǎng)。第10周經(jīng)股動(dòng)脈采血后處死全部大鼠，立即于距回盲部3 cm處取結(jié)腸標(biāo)本，分別進(jìn)行組織勻漿測sIgA、β-防御素-2含量，研磨提取蛋白測緊密連接蛋白Occludin，以及用中性緩沖福爾馬林溶液固定、常規(guī)脫水、石蠟包埋并切片。

1.3.4 指標(biāo)測定

1.3.4.1 血糖含量

各組大鼠禁食不禁水12 h，于第0、10周分別采用血糖儀和血糖試紙，剪尾取血測定各組大鼠空腹血糖水平。

1.3.4.2 結(jié)腸緊密連接蛋白Occludin含量

免疫組織化學(xué)法：參照免疫組化試劑盒說明書將結(jié)腸石蠟切片進(jìn)行免疫組織化學(xué)染色。顯微鏡下觀察并拍照，呈棕黃色染色為陽性。

蛋白質(zhì)印跡法：取結(jié)腸組織加入細(xì)胞組織快速裂解液于冰上充分碾碎勻漿，離心提取總蛋白，采用BCA蛋白濃度測定試劑盒測定樣本總蛋白濃度。將樣本加上樣緩沖液后，99 ℃變性。上樣40 μg樣本總蛋白，采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的分離膠進(jìn)行蛋白分離，電泳初始電壓為80 V。電泳后進(jìn)行濕式電轉(zhuǎn)，200 mA恒流轉(zhuǎn)膜1.5 h。質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的脫脂牛奶室溫封閉2 h。一抗緊密連接蛋白Occludin（1∶1000，V/V）、內(nèi)參β-肌動(dòng)蛋白（1∶5 000，V/V）4 ℃孵育過夜，體積分?jǐn)?shù)0.1%三羥甲基氨基甲烷-吐溫緩沖液（tris-buffered saline with tween，TBST）洗3 次，每次10 min。二抗（1∶4 000，V/V）室溫孵育2 h，體積分?jǐn)?shù)0.1% TBST洗3 次，每次10 min。使用ECL發(fā)光試劑盒進(jìn)行發(fā)光，顯影定影后檢測結(jié)果經(jīng)拍照后獲得圖像。應(yīng)用Image-Pro Plus圖像分析系統(tǒng)對圖片進(jìn)行半定量研究，分別測定各組待測蛋白與內(nèi)參照蛋白的灰度值，計(jì)算各組兩者之間的比值。

1.3.4.3 結(jié)腸防御性物質(zhì)

用預(yù)冷的PBS沖洗結(jié)腸組織，將組織剪碎后與PBS混合于冰上充分研磨勻漿，離心取上清，采用酶聯(lián)免疫吸附法（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）并參照相應(yīng)的試劑盒說明書分別檢測結(jié)腸β-防御素-2、sIgA的水平。

1.3.4.4 腸道菌群

第10周在無菌條件下取新鮮糞便0.1 g，加入10 mL滅菌生理鹽水，振蕩混勻，初始質(zhì)量濃度為1×10－2g/mL，依次10 倍遞增稀釋成一系列不同稀 釋度的含菌液至1×10－7g/mL。選擇適宜的稀釋度在超凈臺內(nèi)進(jìn)行接種，每個(gè)質(zhì)量濃度梯度做2～3 個(gè)平行樣。選擇性培養(yǎng)基提前煮制、分裝并滅菌。細(xì)菌平板培養(yǎng)條件：1）乳酸桿菌：LBS瓊脂培養(yǎng)基，37 ℃恒溫厭氧條件下培養(yǎng)48 h；2）雙歧桿菌：BS培養(yǎng)基，37 ℃恒溫厭氧條件下培養(yǎng)48 h；3）大腸桿菌：伊紅-美藍(lán)瓊脂培養(yǎng)基，37 ℃恒溫下有氧培養(yǎng)24 h。分別于培養(yǎng)結(jié)束時(shí)進(jìn)行形態(tài)和生化實(shí)驗(yàn)以鑒定菌屬、挑選特征性菌落，進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)，計(jì)算每克糞便的菌落數(shù)，以菌落形成單位（colony forming unit，CFU）表示，公式如下。

式中：10n為該菌落數(shù)對應(yīng)點(diǎn)樣質(zhì)量濃 度/（g/mL）；V為對應(yīng)點(diǎn)樣體積/mL。

將結(jié)果按以10為底的對數(shù)形式轉(zhuǎn)換lg（CFU/g）后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.4 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 大鼠一般情況

在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，正常對照組大鼠生長、進(jìn)食及活動(dòng)情況正常，毛色白而光澤，精神狀態(tài)良好；模型對照組及燕麥β-葡聚糖干預(yù)組大鼠均出現(xiàn)多飲、多食、多尿現(xiàn)象，活動(dòng)減少，毛色臟亂無光澤現(xiàn)象。

造模前（即干預(yù)前第8周），各組的基線體質(zhì)量之間差異不顯著（P＞0.05）。截至造模完成時(shí)（即干預(yù)第0周），正常對照組的體質(zhì)量已高于各模型組的體質(zhì)量水平，差異顯著（P＜0.05），各模型組間的體質(zhì)量差異不顯著（P＞0.05）。如圖1所示，在整個(gè)干預(yù)期間，正常對照組大鼠體質(zhì)量穩(wěn)定增長；DM、OL、OM、OH組體質(zhì)量呈下降趨勢，其各組之間體質(zhì)量的差異不顯著（P＞0.05），但均明顯低于正常對照組的體質(zhì)量（P＜0.05）。

圖1 各組體質(zhì)量隨干預(yù)時(shí)間的變化Fig. 1 Change in body weight of rats

2.2 大鼠血糖水平

表2 干預(yù)期間各組大鼠空腹血糖水平（n==1122）Table 2 Fasting plasma glucose levels of rats during the administration of ooaatt β-gluccaann ((n = 1122))

由表2可知，干預(yù)第0周，DM組與燕麥β-葡聚糖各干預(yù)組（OL、OM、OH組）大鼠血糖之間的差異不顯著（P＞0.05），但均高于正常對照組（P＜0.05），造模成功。干預(yù)第10周，OL、OM、OH組大鼠血糖水平呈下降趨勢，DM組呈升高趨勢，其中OH組與DM組大鼠血糖之間的變化差異顯著（P＜0.05）。

2.3 大鼠結(jié)腸緊密連接蛋白Occludin表達(dá)水平

由圖2可知，正常對照組大鼠結(jié)腸黏膜中緊密連接蛋白Occludin分布位于腸上皮細(xì)胞頂端，染色成點(diǎn)狀聚積，蜂巢狀分布，在整張切片上均可見到表達(dá)很強(qiáng)的棕褐色信號（圖2A）；模型對照組顯示棕褐色陽性信號明顯減弱，陽性細(xì)胞數(shù)減少，分布不均（圖2B）；燕麥β-葡聚糖各干預(yù)組棕褐色陽性信號較DM組增強(qiáng)，陽性細(xì)胞數(shù)增加，其中OH組的陽性表達(dá)最強(qiáng)，但均弱于正常對照組（圖2C、D、E）。

圖2 結(jié)腸緊密連接蛋白Occludin免疫組化染色和蘇木精染核（×400）Fig. 2 Immunohisochemical staining of Occludin in the colon of rats and hematoxylin staining of cell nuclei (× 400)

圖33 燕麥β-葡聚糖對糖尿病大鼠結(jié)腸緊密連接蛋白Occludiinn的影響（±s，n＝1122）Fig. 3 Effect of oat β-glucan on the expression of Occludin in the colon of diabetic rats (± s, n=12)

由圖3可知，DM組大鼠結(jié)腸中緊密連接蛋白Occludin平均灰度值與內(nèi)參蛋白β-肌動(dòng)蛋白的比值為0.57±0.24，明顯低于正常對照組的1.31±0.13，其表達(dá)水平差異顯著（P＜0.05）；與DM組相比，OL組、OM組、OH組大鼠結(jié)腸緊密連接蛋白Occludin的表達(dá)水平較高，差異顯著（P＜0.05）。

2.4 大鼠結(jié)腸β-防御素-2水平

圖44 燕麥β-葡聚糖對糖尿病大鼠結(jié)腸組織中β-防御素--22的影響（±s，n＝1122）Fig. 4 Effect of oat β-glucan on β-defesin-2 level in the colon of diabetic rats (± s, n=12)

由圖4可知，DM組大鼠結(jié)腸β-防御素-2表達(dá)水平為（69.5±3.8） ng/L，明顯高于正常對照組的（49.6±5.6） ng/L，差異顯著（P＜0.05）；與DM組相比，OL、OM、OH組大鼠結(jié)腸β-防御素-2水平較低，其差異顯著（P＜0.05）。

2.5 大鼠結(jié)腸sIgA水平

圖5 燕麥β-葡聚糖對2型糖尿病大鼠結(jié)腸組織sIggAA的影響Fig. 5 Effect of oat β-glucan on sIgA levels in the colon of diabetic ra ts

由圖5可知，DM組大鼠結(jié)腸組織中的sIgA質(zhì)量濃度為（16.6±2.0）μg/mL，遠(yuǎn)高于正常對照組的（9.9±1.9） μg/mL，其差異顯著（P＜0.05）；與DM組相比，OL、OM、OH組大鼠結(jié)腸組織中的sIgA水平的差異均不顯著（P＞0.05）。

2.6 大鼠腸道菌群平板培養(yǎng)

表3 各組大鼠腸道細(xì)菌平板計(jì)數(shù)結(jié)果Table 3 Change in intestinal bacteria of rats during administration of oat β-glucan lg（CFU/g）

由表3可知，第0周，正常對照組與DM組大鼠大腸桿菌、雙歧桿菌、乳酸菌菌落數(shù)之間的差異不顯著（P＞0.05），DM組與OL、OM、OL組以上菌群菌落數(shù)之間的差異不顯著（P＞0.05）。第10周，正常對照組與DM組大鼠大腸桿菌、雙歧桿菌、乳酸菌菌落數(shù)之間的差異顯著（P＜0.05）。對于大腸桿菌，DM組和燕麥β-葡聚糖各干預(yù)組大腸桿菌菌落數(shù)均呈上升趨勢，但燕麥β-葡聚糖各干預(yù)組上升幅度較小，其中OM、OH組與DM組大鼠大腸桿菌菌落數(shù)上升幅度之間的差異顯著（P＜0.05）；對于雙歧桿菌，DM組和燕麥β-葡聚糖各干預(yù)組雙歧桿菌菌落數(shù)均呈上升趨勢，但燕麥β-葡聚糖各干預(yù)組上升幅度較大，其中OL、OM、OH組與DM組大鼠雙歧桿菌菌落數(shù)上升幅度之間的差異顯著（P＜0.05），但未檢驗(yàn)到劑量反應(yīng)關(guān)系；對于乳酸桿菌，DM組乳酸桿菌菌落數(shù)呈下降趨勢，但燕麥β-葡聚糖各干預(yù)組均呈上升趨勢，其中OL、OM、OH組與DM組大鼠乳酸桿菌菌落數(shù)上升幅度之間的差異顯著（P＜0.05），但未檢驗(yàn)到劑量反應(yīng)關(guān)系。

3 討 論

本研究參考前期研究結(jié)果[10-11]，根據(jù)燕麥β-葡聚糖在人群中表現(xiàn)出明顯改善作用的推薦劑量，設(shè)置OL、OM、OH 3 個(gè)劑量組對成模后的糖尿病大鼠進(jìn)行干預(yù)。通過檢測大鼠結(jié)腸緊密連接蛋白Occludin表達(dá)水平、β-防御素-2水平、sIgA水平、腸道菌群菌落數(shù)的變化，討論了其對腸黏膜的機(jī)械屏障、化學(xué)屏障、免疫屏障及生物屏障影響，為進(jìn)一步研究燕麥β-葡聚糖對2型糖尿病的作用及其機(jī)制提供依據(jù)。

緊密連接蛋白Occludin是緊密連接中的重要結(jié)構(gòu)蛋白，能夠調(diào)節(jié)腸黏膜細(xì)胞間黏附、移動(dòng)及通透性，其存在和數(shù)量決定腸道選擇性屏障，是腸黏膜機(jī)械屏障功能的重要指標(biāo)[12-13]。緊密連接蛋白Occludin一旦發(fā)生變異、減少和缺失可引起腸上皮細(xì)胞間隙通透性增加，對其表達(dá)水平的檢測能反映腸道緊密連接及屏障破壞的情況[14]。本研究結(jié)果顯示，DM組大鼠的緊密連接蛋白Occludin在結(jié)腸黏膜分布不均勻，其平均灰度值與內(nèi)參蛋白β-肌動(dòng)蛋白的比值為0.57±0.24，低于正常對照組的1.31±0.13（P＜0.05），說明DM組大鼠緊密連接蛋白Occludin的表達(dá)水 平較正常對照組低，提示2型糖尿病大鼠腸黏膜機(jī)械屏障功能降低。而在燕麥β-葡聚糖各干預(yù)組中，緊密連接蛋白Occludin表達(dá)水平均高于DM組（P＜0.05），提示燕麥β-葡聚糖具有一定的改善腸黏膜機(jī)械屏障損傷的作用。

β-防御素-2由腸上皮細(xì)胞分泌的一種抗菌肽，具有廣譜的抗微生物活性，對其水平的檢測能一定程度上反映腸道化學(xué)屏障的功能狀況[15-16]。β-防御素-2表達(dá)水平的升高與腸道的炎癥過程有關(guān)[17]，細(xì)菌、真菌、脂多糖等的刺激可明顯誘導(dǎo)或增強(qiáng)β-防御素-2的表達(dá)[16,18]。本研究顯示，模型對照組大鼠的結(jié)腸組織β-防御素-2水平為（69.5±3.8） ng/L，明顯高于正常對照組的（49.6±5.6） ng/L（P＜0.05），提示2型糖尿病大鼠腸黏膜免疫功能失衡。而燕麥β-葡聚糖的干預(yù)則使其水平下降（P＜0.05），從而有助于減輕結(jié)腸黏膜的炎癥反應(yīng)，避免過強(qiáng)的免疫反應(yīng)，提示燕麥β-葡聚糖具有一定的調(diào)節(jié)腸黏膜化學(xué)屏障的作用。

對于腸黏膜免疫屏障的主要抗體sIgA，本研究結(jié)果顯示，DM組大鼠的結(jié)腸組織sIgA抗體分泌增加，達(dá)（16.6±2.0） μg/mL，遠(yuǎn)高于正常對照組的（9.9±1.9） μg/mL（P＜0.05）。但本研究未發(fā)現(xiàn)燕麥β-葡聚糖干預(yù)對2型糖尿病大鼠結(jié)腸組織的sIgA抗體水平的影響。

腸道內(nèi)優(yōu)勢菌群結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)平衡及乳酸桿菌、雙歧桿菌等專性厭氧菌構(gòu)成了腸道的生物屏障[19]。本研究發(fā)現(xiàn)，DM組鼠大腸桿菌、乳酸桿菌菌落數(shù)高于正常對照組（P＜0.05），雙歧桿菌菌落數(shù)低于正常對照組（P＜0.05），而燕麥β-葡聚糖可以使2型糖尿病大鼠大腸桿菌菌落數(shù)增加幅度下降（P＜0.05），使雙歧桿菌菌落數(shù)增加幅度上升（P＜0.05），并且使乳酸桿菌菌落數(shù)增加（P＜0.05），雖并未發(fā)現(xiàn)劑量反應(yīng)關(guān)系，但這也一定程度上提示燕麥β-葡聚糖具有降低有害菌、增加有益菌數(shù)量、調(diào)節(jié)腸道菌群的作用。近年來也有學(xué)者觀察到，燕麥β-葡聚糖能夠增加乳酸桿菌和雙歧桿菌菌落數(shù)[20-21]，減少腸桿菌菌落數(shù)，并且具有劑量反應(yīng)關(guān)系[22]，這都提示燕麥β-葡聚糖具有一定的改善腸黏膜生物屏障損傷的作用。

腸黏膜屏障損傷與2型糖尿病發(fā)生發(fā)展有著密切的聯(lián)系。有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)腸黏膜屏障受到損傷時(shí)，內(nèi)毒素的主要來源脂多糖可突破腸黏膜進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，與單核巨噬細(xì)胞的CD14形成復(fù)合物，被免疫細(xì)胞表面的Toll樣受體4識別，通過髓樣分化分子88激活核轉(zhuǎn)錄因子-κB，促進(jìn)腫瘤壞死因子α、干擾素γ、白細(xì)胞介素6等多種炎癥因子的合成和分泌，造成機(jī)體慢性低度炎性反應(yīng)，從而對胰島素抵抗及2型糖尿病等代謝性疾病的發(fā)生、發(fā)展產(chǎn)生影響[23-24]。本研究發(fā)現(xiàn)燕麥β-葡聚糖對于維持腸黏膜屏障結(jié)構(gòu)和功能的完整性具有一定的作用，可以改善腸黏膜機(jī)械屏障和生物屏障的損傷，為進(jìn)一步研究燕麥β-葡聚糖對2型糖尿病的作用提供了依據(jù)。由于本研究干預(yù)時(shí)間較短（10 周），這對于實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一定的影響，建議今后開展長期的燕麥β-葡聚糖干預(yù)研究，以獲得更為準(zhǔn)確、穩(wěn)定的結(jié)果。

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Effect of Oat β-Glucan on Intestinal Mucosal Barrier in Type 2 Diabetic Rats

LIU Can1, JIANG Yanfei1, ZHANG Zhaofeng1, XU Meihong1, LI Yong1,2,*
(1. Department of Nutrition and Food Hygiene, School of Public Health, Peking University, Beijing 100191, China; 2. Nutritional and Functional Food Assessment Center, Peking University, Beijing 100191, China)

Objective: To investigate the effect of oat β-glucan on intestinal mucosal barrier in type 2 diabetic rats. Methods: Totally 60 male SD rats were randomly divided into fi ve groups including normal control group and four diabetic model groups. Type 2 diabetic rat models were established by high-fat diet feeding and low-dose intraperitoneal injection of streptozotocin (STZ, 0.01 mol/L, 25 mg/(kg·d)). The diabetic rats were randomly divided into model control group and low, medium and high dose oat β-glucan treatment group. Oat β-glucan was administrated by lavage. Low (0.275%), med ium (0.550%) and high (1.100%) doses of oat β-glucan added to the basal diet were given to each intervention group, respectively. The rats in the model control and normal control groups were fed on the basal diet. After 10 weeks, fasting plasma glucose, intestinal flora and colon β-defensin-2, secretory immunoglobulin A (sIgA) and occludin level were measured. Results: Fasting plasma glucose of the high dose oat β-glucan treatment group was lower than that of the model control group (P < 0.05). Compared with model control group, the expression level of the colonic tight junction protein occludin was higher (P < 0.05), and β-defense-2 levels were lower (P < 0.05); yet no difference was found in sIgA levels (P > 0.05) in oat β-glucan treatment groups. The increase in Escherichia coli counts in the medium and high dose oat β-glucan treatment groups were smaller than that in the model control group (P < 0.05). The increase in bifi dobacteria and lactobacilli counts of oat β-glucan treatment groups were larger than that in the model control group (P < 0.05). Conclusion: Oat β-glucan has a positive effect on intestinal mucosal mechanical barrier and biological barrier injury in type 2 diabetic rats.

oat β-glucan; type 2 diabetes mellitus; intestinal mucosal barrier

10.7506/spkx1002-6630-201611029

R151.1

A

1002-6630（2016）11-0167-07

劉燦, 姜燕飛, 張召鋒, 等. 燕麥β-葡聚糖對2型糖尿病大鼠腸黏膜屏障的影響[J]. 食品科學(xué), 2016, 37(11): 167-173.

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201611029. http://www.spkx.net.cn

LIU Can, JIANG Yanfei, ZHANG Zhaofeng, et al. Effect of oat β-glucan on intestinal mucosal barrier in type 2 diabetic rats[J]. Food Science, 2016, 37(11): 167-173. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201611029. http://www.spkx.net.cn

2015-09-27

國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目（81402665）；北京市自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目（7154212）

劉燦（1990—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)闋I養(yǎng)與疾病。E-mail：Catherine_Liu@126.com

*通信作者：李勇（1958—），男，教授，博士，研究方向?yàn)闋I養(yǎng)與疾病。E-mail：liyong@bjmu.edu.cn