王學(xué)敏,孫豐義+,陳朝青,伍敏暉,王 鑫,何 梅

(北京市營(yíng)養(yǎng)源研究所,北京 100069)

便秘是腸道功能異常的一種常見(jiàn)病癥,隨著飲食結(jié)構(gòu)改變、生活節(jié)奏加快和社會(huì)心理等因素的影響,其發(fā)病率呈逐年上升趨勢(shì)[1]。我國(guó)成年人便秘的患病率為3.2%～11.6%,老年人患病率為11.5%,70歲以上患病率為11.7%～19.5%[2-4]。便秘雖不直接導(dǎo)致死亡,危及生命,但對(duì)人體危害仍不可輕視,會(huì)給人體帶來(lái)痛苦、降低生活舒適度,己成為影響現(xiàn)代人生活質(zhì)量的重要病癥。目前,防治便秘的產(chǎn)品以藥物、潤(rùn)腸通便中草藥、膳食纖維等為主。但藥物和某些潤(rùn)腸通便中草藥普遍存在一定的副作用,例如損傷腸道黏膜、影響腸道微生態(tài)環(huán)境、引起電解質(zhì)紊亂、具有藥物依賴(lài)性等,不適合長(zhǎng)期食用。合理調(diào)整飲食結(jié)構(gòu)、攝入足量膳食纖維是緩解和預(yù)防便秘的重要措施之一[5-6]。

聚葡萄糖是隨機(jī)交聯(lián)的葡萄糖組成的多糖,由葡萄糖、山梨糖醇、檸檬酸或磷酸按一定比例混合,在高溫下聚合并精制而成[7]。因具有低熱量、調(diào)節(jié)腸道、促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收、血糖生成指數(shù)低等功能[8-11],聚葡萄糖在50多個(gè)國(guó)家被批準(zhǔn)使用,已被廣泛應(yīng)用于食品、保健食品等領(lǐng)域[12-13]。作為一種水溶性膳食纖維,目前市面上很多膳食纖維類(lèi)產(chǎn)品均含有聚葡萄糖,但國(guó)內(nèi)關(guān)于聚葡萄糖潤(rùn)腸通便的文獻(xiàn)較少,很多都是含有聚葡萄糖的產(chǎn)品的潤(rùn)腸功能評(píng)價(jià),僅有1篇人群試驗(yàn)[14],此文采用隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn),研究了每天服用10 g聚葡萄糖對(duì)功能性便秘患者的改善效果。國(guó)外關(guān)于聚葡萄糖潤(rùn)腸通便功能的文獻(xiàn)中[15-19],在人群試驗(yàn)中的有效劑量在4～20 g,劑量范圍較大。但是,目前缺少關(guān)于聚葡萄糖潤(rùn)腸通便有效劑量的研究。

為進(jìn)一步研究聚葡萄糖潤(rùn)腸通便作用的效果及有效劑量,本研究通過(guò)建立小鼠便秘模型,利用小腸運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)和排便實(shí)驗(yàn)來(lái)探討不同劑量聚葡萄糖的潤(rùn)腸通便效果和有效劑量,為相關(guān)功能食品的開(kāi)發(fā)提供劑量設(shè)計(jì)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

小鼠 選用成年健康昆明雄性小鼠體重在18～22 g(4周齡),共120只,購(gòu)自北京華阜康實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司(實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生產(chǎn)許可證:SCXK(京)2014-0004),正式實(shí)驗(yàn)前3～5 d即購(gòu)買(mǎi)此批動(dòng)物,使之適應(yīng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室環(huán)境(飼養(yǎng)許可證號(hào):SYXK(京)2014-0047),實(shí)驗(yàn)室溫度(22±1) ℃,濕度60%～70%,每日12 h交替光照與黑暗,動(dòng)物自由飲食飲水;聚葡萄糖(PDX) 純度≥90%(平均聚合度大于12,分子量大于2000),保齡寶生物股份有限公司;鹽酸洛哌丁胺膠囊 西安楊森制藥有限公司;阿拉伯樹(shù)膠 廣西汕頭市西隴化工廠;墨汁 上海精細(xì)文化用品有限公司。

手術(shù)剪 張家港永協(xié)刀剪廠;眼科鑷 張家港永協(xié)刀剪廠;直尺 得力集團(tuán)有限公司;秒表 迪卡儂體育用品有限公司;電子天平 精度0.1 g,量程2000 g英衡電器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 劑量設(shè)計(jì)及分組 小鼠適應(yīng)性喂養(yǎng)3～5 d后隨機(jī)分成2組,每組60只,分別進(jìn)行小腸運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)和排便實(shí)驗(yàn)。每組實(shí)驗(yàn)分別設(shè)空白對(duì)照組、模型對(duì)照組和聚葡萄糖低、中、高劑量組,共計(jì)5組,每組12只?？瞻讓?duì)照組和模型對(duì)照組灌胃給予蒸餾水,聚葡萄糖低、中、高劑量組灌胃相應(yīng)濃度的聚葡萄糖,劑量分別為0.5、1.0、3.0 g/kg bw。

1.2.2 聚葡萄糖對(duì)小鼠體重影響的測(cè)定 小鼠體重分組后,稱(chēng)量各組小鼠體重,記為初始體重;灌胃給予鹽酸洛哌丁胺造模前,稱(chēng)量各組小鼠體重,記為最終體重。

1.2.3 小腸運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn) 灌胃給予聚葡萄糖14 d后,各組小鼠禁食不禁水20 h。模型對(duì)照組和聚葡萄糖3個(gè)劑量組灌胃給予鹽酸洛哌丁胺8 mg/kg bw,空白對(duì)照組給予蒸餾水灌胃。

給予洛哌丁胺0.5 h后,聚葡萄糖低、中、高劑量組分別灌胃給予含相應(yīng)濃度受試樣品的實(shí)驗(yàn)?zāi)?含10%墨汁、10%阿拉伯樹(shù)膠),空白對(duì)照組和模型對(duì)照組給予實(shí)驗(yàn)?zāi)辔浮?/p>

25 min后立即脫頸椎處死動(dòng)物,打開(kāi)腹腔分離腸系膜,剪取上端自幽門(mén)、下端至回盲部的腸管,置于托盤(pán)上,輕輕將小腸拉成直線,測(cè)量腸管長(zhǎng)度為小腸總長(zhǎng)度,從幽門(mén)至墨汁前沿為墨汁推進(jìn)長(zhǎng)度。按下式計(jì)算墨汁推進(jìn)率:

1.2.4 小腸糞便實(shí)驗(yàn) 聚葡萄糖灌胃14 d后,各組小鼠禁食不禁水20 h?？瞻讓?duì)照組灌胃給予蒸餾水,模型對(duì)照組和聚葡萄糖三個(gè)劑量組灌胃給予洛哌丁胺10 mg/kg bw。

給予鹽酸洛哌丁胺0.5 h后,空白對(duì)照組和模型對(duì)照組灌胃墨汁、聚葡萄糖各劑量組灌胃給予含相應(yīng)濃度聚葡萄糖的墨汁,動(dòng)物均單籠飼養(yǎng),正常飲水進(jìn)食。從灌墨汁開(kāi)始,記錄每只動(dòng)物首粒排黑便時(shí)間、6 h內(nèi)排黑便粒數(shù)及重量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 聚葡萄糖對(duì)小鼠體重的影響

由表1可知,實(shí)驗(yàn)前各組小鼠初始體重?zé)o顯著差異(P>0.05);灌胃給予不同劑量聚葡萄糖14 d后,各組小鼠最終體重均無(wú)顯著差異(P>0.05)。實(shí)驗(yàn)期間各組小鼠皮毛有光澤,飲食和活動(dòng)正常。

表1 不同劑量聚葡萄糖對(duì)小鼠體重的影響Table 1 Effects of different doses of polydextrose on body weight

表2 不同劑量聚葡萄糖對(duì)小鼠小腸推進(jìn)率的影響Table 2 Effects of different doses of polydextrose on intestinal propulsion rate in mice

注:*表示與空白對(duì)照組相比,P<0.05;**表示與空白對(duì)照組相比,P<0.01;#表示與模型對(duì)照組相比,P<0.05;##表示與模型對(duì)照組相比,P<0.01;表3同。

表3 不同劑量聚葡萄糖對(duì)小鼠排便的影響Table 3 Effects of different doses of polydextrose on defecation in mice

空白對(duì)照組和模型對(duì)照組糞便形狀正常,均為粒狀便;聚葡萄糖不同劑量組雖糞便與空白對(duì)照組和模型對(duì)照組相比稍軟,糞便濕潤(rùn)程度適中,但均未見(jiàn)腹瀉和稀便等現(xiàn)象,表明實(shí)驗(yàn)所用不同劑量聚葡萄糖對(duì)小鼠的體重增加無(wú)明顯影響。

2.2 聚葡萄糖對(duì)小鼠小腸運(yùn)動(dòng)的影響

不同劑量聚葡萄糖對(duì)小鼠小腸推進(jìn)運(yùn)動(dòng)的影響見(jiàn)表2。與空白對(duì)照組相比,模型對(duì)照組的小腸推進(jìn)率極顯著減小(P<0.01),表明給予鹽酸洛哌丁胺后,小鼠小腸蠕動(dòng)抑制模型建立成功。

與模型對(duì)照組相比,隨著聚葡萄糖劑量的增加,小腸墨汁推進(jìn)率增加;但低、中劑量?jī)H有增加趨勢(shì),差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),高劑量組的小腸墨汁推進(jìn)率顯著高于模型對(duì)照組(P<0.05)。因此,聚葡萄糖高劑量對(duì)腸道蠕動(dòng)抑制模型的小腸運(yùn)動(dòng)具有促進(jìn)作用。

2.3 聚葡萄糖對(duì)小鼠排便的影響

不同劑量聚葡萄糖對(duì)小鼠小腸排便實(shí)驗(yàn)的影響見(jiàn)表3。與空白對(duì)照組相比,模型對(duì)照組的首例黑便時(shí)間極顯著延長(zhǎng)(P<0.01),6 h排黑便粒數(shù)極顯著減少(P<0.01),6 h糞便重量極顯著減輕(P<0.01),差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。表明小鼠便秘模型建立成功。

在模型成立的條件下,與模型對(duì)照組相比,聚葡萄糖低、中、高劑量組首例糞便時(shí)間、6 h內(nèi)排黑便粒數(shù)均無(wú)顯著差異;聚葡萄糖低、中劑量組的6 h內(nèi)糞便重量與模型對(duì)照組無(wú)顯著差異(P>0.05),但高劑量組6 h內(nèi)糞便重量較模型對(duì)照組極顯著升高(P<0.01)。因小鼠排便都是一粒一粒排的,排便粒數(shù)在一定程度上可能反映排便頻率,此實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示,聚葡萄糖對(duì)排便頻率無(wú)明顯影響,但在高劑量可增加小鼠6 h內(nèi)糞便重量,從而對(duì)小鼠排便有影響。

3 討論與結(jié)論

本研究結(jié)果表明,高劑量(3.0 g/kg)聚葡萄糖可顯著促進(jìn)腸道蠕動(dòng)抑制模型的小腸運(yùn)動(dòng)(P<0.05),雖不能顯著縮短首例糞便時(shí)間和6 h內(nèi)排黑便粒數(shù)(P>0.05),但可極顯著增加6 h內(nèi)糞便重量(P<0.01),同時(shí)對(duì)小鼠的體重增加無(wú)明顯影響,由此表明高劑量聚葡萄糖具有一定程度的潤(rùn)腸通便作用。其機(jī)制可能是因聚葡萄糖的復(fù)雜結(jié)構(gòu),使其經(jīng)過(guò)胃和小腸時(shí)不被消化酶水解,能夠到達(dá)大腸,被腸道菌群發(fā)酵,產(chǎn)生大量的短鏈脂肪酸如醋酸、丁酸等,從而降低了腸道pH,刺激腸道蠕動(dòng)、增加糞便含水量和體積,并保持一定的滲透壓,從而促進(jìn)糞便排出[14,20-21]。

王瑩等[14]采用自身對(duì)照試驗(yàn),評(píng)價(jià)了聚葡萄糖對(duì)功能性便秘患者的有效性,結(jié)果發(fā)現(xiàn),每天服用10 g聚葡萄糖,治療1周后,排便困難、糞便性狀、排便不盡感、排便頻率均有明顯差異,有效率達(dá)73.3%,但腹脹未見(jiàn)改善;服用后隨訪7 d,排便困難、糞便性狀、頻率仍有明顯差異。針對(duì)透析便秘患者的人群試驗(yàn)結(jié)果表明[17],每天10 g聚葡萄糖,干預(yù)8周,聚葡萄糖可改善腸道功能,排便頻率由每周3次增加至每周7.5次,而且無(wú)腹瀉問(wèn)題出現(xiàn)。Jie等[20]采用隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)評(píng)價(jià)了攝入不同劑量(4、8、12 g/d)聚葡萄糖對(duì)健康志愿者機(jī)體生理功能的影響,腸道功能評(píng)價(jià)結(jié)果表明,干預(yù)28 d后,3個(gè)劑量均明顯增加了糞便頻率,改善了排便困難,而且沒(méi)有腹痛、腹瀉等不良反應(yīng)。Adele Costabile等[15]的研究發(fā)現(xiàn),補(bǔ)充聚葡萄糖8 g/d,持續(xù)3周,對(duì)健康受試者的排便習(xí)慣有影響,并且無(wú)腹部不適感,排便困難和排便規(guī)律有改善。Timm等[18]的研究發(fā)現(xiàn),每天攝入聚葡萄糖20 g,連續(xù)10 d,糞便數(shù)量和排便量明顯增加,糞便更軟,pH降低,但腸道傳輸時(shí)間未發(fā)生變化;而且聚葡萄糖干預(yù)組腹脹、腸鳴音較對(duì)照組嚴(yán)重。

根據(jù)以上文獻(xiàn)報(bào)道,聚葡萄糖在人群試驗(yàn)中的使用量在8～20 g左右。本研究顯示聚葡萄糖在高劑量3 g/kg時(shí)具有潤(rùn)腸通便功能,若以人60 kg標(biāo)準(zhǔn)體重計(jì)算,種屬間換算系數(shù)計(jì)為10,則人體每天聚葡萄糖劑量為18 g,在人群試驗(yàn)的使用劑量范圍內(nèi),但劑量較高,這可能與種屬差異、聚葡萄糖聚合度差異、干預(yù)時(shí)間等有關(guān)。聚葡萄糖是隨機(jī)交聯(lián)的葡萄糖組成的多糖,其聚合聚在2～120之間,平均聚合度大于12,不同原料廠家生產(chǎn)的聚葡萄糖,其聚合聚可能存在差異,進(jìn)而影響其功能。干預(yù)時(shí)間也影響聚葡萄糖改善腸道的功能,Duncan等研究發(fā)現(xiàn)[22],聚葡萄糖短期攝入并不能縮短腸道傳輸時(shí)間。

本研究為聚葡萄糖在通便功能食品中的劑量設(shè)計(jì)提供了一定的依據(jù),但存在一定的局限性。本實(shí)驗(yàn)僅設(shè)計(jì)了3個(gè)劑量組,初步評(píng)價(jià)了其潤(rùn)腸通便效果和有效劑量,未探討聚葡萄糖潤(rùn)腸通便的機(jī)制,進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)可設(shè)置多個(gè)劑量組,并設(shè)置不同干預(yù)時(shí)間,研究聚葡萄糖潤(rùn)腸通便功能的最低有效劑量和干預(yù)時(shí)間,并探討其可能的機(jī)制,為聚葡萄糖通便類(lèi)功能食品的研發(fā)提供數(shù)據(jù)支持。