枸杞多糖调节免疫及肠道微生物活性的研究

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枸杞(Lycium barbarum L.),为茄科枸杞属,作为一种中药和功能性食品在我国已有两千年的历史,素有明目、养肝、补肾滋精、润肺、去疲劳等功效。枸杞多糖(LBPS)是一种从枸杞中提取的水溶性多糖,是一类主要由葡萄糖(Glc)、半乳糖(Gal)、阿拉伯糖(Ara)、半乳糖醛酸(GalA)和葡萄糖醛酸(GlcA)等单糖通过不同形式糖苷键连接而成。研究表明,LBPS具有增强免疫力、抗肿瘤、防衰老、降血糖血脂、抗氧化、防辐射等多种生物活性,是枸杞中的主要活性成分。但是纵观前人研究,不难发现以往对LBPS的研究多聚焦于其多种生物医学活性和提取工艺优化等方面。而LBPS作为一种膳食多糖对人体肠道微生态的影响还鲜有人进行报道。故本研究首先对LBPS的理化性质、初步结构及抗氧化活性进行简要分析,然后聚焦于LBPS对肠道微生态的影响,并进一步研究LBPS的出色的免疫调节活性及其跟肠道微生物之间存在的联系。主要结果如下:
  1.枸杞多糖的理化性质、初步结构鉴定及抗氧化活性评估
  本节采用水提醇沉法从枸杞干果中提取LBPS。利用分光光度法对LBPS的理化性质进行测定,总糖、糖醛酸、蛋白质及多酚含量分别为60.96±5.58,20.98±2.49,5.30±0.12%及1.04±0.06%。液相色谱的结果表明,LBPS是一种主要由GlcA、GalA、Glc、Gal和Ara构成的杂多糖,平均分子量为1725.5KDa。此外,通过化学抗氧化法评估LBPS的抗氧化活性,结果显示,LBPS对DPPH自由基、ABTS自由基、超氧阴离子自由基均展现出较强的清除活性,有着一定的铁离子还原力,表现出较好的抗氧化活性。
  2.枸杞多糖的体外模拟消化与发酵研究
  本节利用体外模拟消化模型,探究了LBPS在口腔、胃和小肠中的消化特性。结果表明,模拟唾液、胃液和小肠液对LBPS的分子量没有影响,同时在消化过程中未检测到消化液中还原糖和游离单糖的变化,表明LBPS不受模拟唾液、胃液和小肠液的影响,可以到达远端肠道进而被肠道菌群利用。
  随后建立体外厌氧发酵模型研究LBPS与肠道菌群之间的相互作用,结果表明,LBPS分子量的响应值随着发酵时间的延长逐渐降低,检测LBPS中的总糖含量,也显示出相似的结果,表明肠道微生物可以降解利用LBPS。16SrRNA基因测序分析了各样品组肠道菌群结构的变化,LBPS可以显著调节肠道菌群组成,可以增加Bifidobacterium和Bacteroides等有益菌的相对丰度。此外,随着发酵时间的增加,LBPS可以逐渐降低发酵液的pH值,同时促进短链脂肪酸(SCFAs)的产生,尤其提高了乙酸、丙酸和正丁酸的含量。这些结果表明,LBPS对肠道微生态有一定的调节作用。
  3.枸杞多糖对小鼠肠道菌群的调节作用研究
  本节通过给正常小鼠进行13周的LBPS饮食干预,利用高通量测序技术研究LBPS对肠道菌群的调节作用,并测定了氧化应激和免疫相关指标。结果表明,LBPS可以有效的促进SCFAs的产生,并且调节小鼠肠道菌群,显著促进Lactobacillu、Prevotellaceae、Bacteroidesacidifaciens等的增长。此外,LBPS还能有效缓解肝脏和脾脏的氧化应激,能显著增加肝脏和脾脏中的谷胱甘肽(GSH)和超氧化物歧化酶(SOD)水平,并降低脾脏中谷丙转氨酶(ALT)、溶菌酶(LZM)的水平。我们的实验结果还表明LBPS可以有效地增强宿主免疫,促进血清中肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白介素-6(IL-6)以及盲肠内容物中免疫球蛋白A(IgA)的水平,并上调免疫相关基因的表达。因此,LBPS摄入可以调节肠道菌群,并且对宿主健康有着重要的作用。
  4.枸杞多糖对免疫抑制小鼠的免疫增强及其对肠道菌群的调节作用研究
  本节采用环磷酰胺(cyclophosphamide,CTX)诱导的免疫抑制小鼠为模型研究LBPS干预对免疫抑制小鼠的免疫增强及其对肠道菌群的调节作用。结果表明,LBPS对CTX诱导的免疫抑制小鼠显示出免疫增强作用。LBPS可以恢复小鼠体重和日采食量,保护免疫器官(增强免疫器官指数,减轻免疫器官损伤),显著增强血清中IL-1β,IL-2,IL-6,TNF-α和干扰素γ(IFN-γ)的产生。此外,LBPS还能有效调节结肠中免疫相关基因的表达,并凭借其抗氧化活性恢复CTX诱导的肝毒性。此外,LBPS干预可以促进SCFAs的产生并且调节肠道微生物群,增加和免疫呈正相关的Bacteroidaceae,Lactobacillaceae,Prevotellaceae和Verrucomicrobiaceae的相对丰度。综合来看,LBPS可能通过调节肠道菌群来调节宿主免疫,和免疫应答有关的肠道细菌可能在人体的免疫调节中起关键作用。
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