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党参多糖作为党参(Codonopisis pilosula)的主要活性成分之一,具有多种生物活性,其中对免疫调节功能的研究最为广泛。素花党参(C.pilosula Nannf.var.modesta L.T.Shen)作为党参三大来源之一,资源广、品质佳,却鲜见对其多糖的深入研究。因此,本课题以体内、体外实验相结合,以环磷酰胺(Cyclophosphamide,CY)诱导的免疫低下小鼠为动物模型,评价素花党参粗多糖(the polysaccharides from C.pilosula,CPP)的免疫及菌群调节功效;并在此基础上对其主要活性组分——素花党参菊糖(inulin-type fructan from C.pilosula,CPPF)的提取工艺、体外益生元活性以及基本结构进行研究,并以免疫低下小鼠为动物模型,评价素花党参菊糖的肠道黏膜免疫增强活性以及菌群调节功能,并进一步阐明活性机制。1素花党参粗多糖对免疫低下小鼠免疫功能及肠道菌群的影响取BALB/c小鼠40只,随机分为5组,分别为空白对照组(Control组)、环磷酰胺+生理盐水组(CY组)、环磷酰胺+素花党参粗多糖高(200 mg/kg/d,CY+CPP-H)、中(100 mg/kg/d,CY+CPP-M)、低剂量组(50 mg/kg/d,CY+CPP-L),每组8只。向上述小鼠腹腔注射环磷酰胺持续3 d,建立免疫低下小鼠模型;造模后连续灌胃7 d素花党参粗多糖溶液,观测其对小鼠脾脏、胸腺、肝脏指数的影响;以酶联免疫吸附实验检测血清中抗体IgG以及细胞因子IL-2、IL-10、IFN-γ分泌情况,以及回肠中分泌型免疫球蛋白A(sIgA)分泌情况;以鉴别培养基培养法检测盲肠内容物中双歧杆菌、乳杆菌、肠球菌和大肠杆菌数量变化,并以气相色谱(GC)法检测其中所含短链脂肪酸(Short Chain Fatty Acids,SCFAs)含量。结果表明,相对于模型对照组,CPP灌胃后显著增加小鼠脾脏指数,其中高剂量组显著增加了小鼠胸腺及肝脏指数;促进了IL-2、IL-10、IFN-γ和血清IgG分泌。同时,高、中剂量组CPP促进了回肠sIgA分泌,亦显著增加了盲肠中乳杆菌数量,降低了大肠杆菌数量;而除高剂量组盲肠中乙酸含量显著高于模型组和正常组外,丙酸、丁酸含量无明显变化。以上结果表明,CPP可以提高免疫低下小鼠的机体免疫功能,包括肠道黏膜免疫功能,促进益生菌增殖,调节肠道菌群;同时,结合生物大分子多糖代谢特性,我们推断素花党参多糖活性作用靶器官为肠道。前期研究发现素花党参多糖中约6070%(w/w)为中性组分,即素花党参菊糖,故推断这一组分为素花党参多糖的主要活性组分,并做后期提取工艺优化、结构解析及活性探讨。2素花党参菊糖提取工艺优化及结构解析本研究以水提法提取素花党参菊糖,并优化其提取工艺。首先以菊糖提取率为评价指标,通过单因素实验分析不同提取温度(50100°C)、料液比(1:101:60 g/mL)以及浸提时间(0.5 h3.0 h)对提取率的影响;在此基础上,结合中心组合实验设计原理采用3因素3水平的响应面分析法进行实验设计,以菊糖提取率为评价指标,参照拟合二阶多项式模型回归拟合,得到回归方程;最后在回归方程基础上优化工艺,并重复验证。结果表明,菊糖提取率均随温度、溶剂-药材比例以及浸提时间的增加而显著增加,其中提取温度为主要影响因素;响应面分析拟合方程各系数结果均表明其拟合度良好;最大化拟合方程后得到素花党参菊糖提取的最佳提取条件为:提取温度为100°C,料液比为40 mL/g,提取2次,每次2.5 h,提取率为20.6%。以DEAE-琼脂糖凝胶柱分离纯化CPP,冻干、得到素花党参菊糖,采用气相色谱(GC)、纸层析、气质联用色谱(GC-MS)、分子排阻色谱结合多角度散射检测(Size-exclusion chromatography-Multi-angle laser-light scattering,SEC-MALLS)以及核磁共振(NMR)法检测其单糖组成、糖苷键组成和分子量(聚合度)等结构信息,阐明这一中性组分的基本结构。结果表明,从CPP中分离纯化出素花党参菊糖(中性组分)是由大量果糖(Fru)及少量葡萄糖(Glc)组成,是以β-(2→1)-Fruf为主要骨架,α-D-(2→1)于末端连接Glcp,为菊粉型果聚糖(CPPF),其分子量为2810 Da,聚合度约为2-17,平均聚合度为6。3素花党参菊糖体外益生元活性研究以六种不同种乳杆菌为实验菌种,并以两种不同聚合度市售菊糖(P95s和Orafti?HP)为阳性对照,与基础培养基对照,通过分析乳杆菌增殖程度(?A600)以及培养基中pH变化综合分析CPPF被上述菌种利用程度,评价其益生元活性。结果表明CPPF可以显著促进六种乳杆菌增殖,降低培养基pH,具有潜在益生元活性;通过对比不同聚合度益生元活性,发现其与聚合度以及乳杆菌种类有关。4素花党参菊糖对免疫低下小鼠肠道黏膜免疫功能及菌群影响根据上述研究结果可以推断CPPF为CPP发挥免疫及菌群调节的活性组分,故参照第1部分方法研究其对免疫低下小鼠肠道黏膜免疫以及菌群调节的活性,并探讨初步作用机制。取C57BL/6小鼠50只,随机分为5组,分别为空白对照组(Control组)、环磷酰胺+生理盐水组(CY组)、环磷酰胺+素花党参菊糖高(200 mg/kg/d,CY+CPFP-H)、中(100 mg/kg/d,CY+CPPF-M)、低剂量组(50 mg/kg/d,CY+CPPF-L)。造模后,灌胃素花党参菊糖溶液7 d,观察其对免疫低下小鼠脾脏、胸腺、肝脏指数的变化,检测血清以及空肠、回肠中细胞因子IL-1β、TNF-α含量、回肠中sIgA和黏蛋白2(Mucin2)分泌情况;以16S rRNA基因V3/V4区测序法检测盲肠内容物菌群组成变化以及GC法检测SCFAs含量。结果表明:相对于模型对照组,高、中剂量组脾脏、胸腺指数显著增加,高剂量组肝脏指数显著高于空白组,并促进了血清IL-1β的分泌。同时,高、中剂量组相对于模型组显著抑制了空肠和回肠中促炎因子IL-1β、TNF-α基因及蛋白的表达,且呈现一定剂量依赖趋势;高剂量CPPF显著促进了回肠Mucin 2和sIgA分泌。CY造模后显著降低了α-多样性指数,改变了小鼠盲肠菌群结构;而CPPF增加了肠道中微生物生物丰度,表现为以Clostridiale目中Lachnospiraceae科(Blautia属)、Ruminococcceae科(Unidentified Ruminococcaceae属)为主的细菌丰度的增加;而盲肠内容物中SCFAs含量无明显变化。以上结果表明CPPF具有黏膜免疫增强以及菌群调节的功能,主要作用部位为空肠和回肠;其中以200 mg/kg剂量效果最佳。综上所述,素花党参粗多糖可以促进免疫低下小鼠血清中细胞因子以及回肠黏膜中sIgA分泌,促进了盲肠中乳杆菌增殖,改善肠道菌群紊乱。其中,素花党参粗多糖中性组分是多糖中含量较大的活性组分,经多项结构检测分析表明其为菊粉型果聚糖,即菊糖。该菊糖不仅具有益生元活性,还可以增强机体免疫,主要为空肠和回肠段的肠道黏膜免疫功能(包括降低IL-1β、TNF-α基因及蛋白表达以及促进Mucin 2、sIgA的分泌),以及调节肠道菌群组成。最终也进一步说明,素花党参菊糖是党参多糖免疫及菌群调节功能的主要活性组分。