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肠道因其特殊的组织形态结构承担着消化和吸收营养物质的功能,同时肠道内的粘膜层屏障细绒也是抵御外界病原微生物侵染的防线。一方面,肠道菌群主要以宿主所摄入的食物残渣为主要能量来源;另一方面,其可以通过多种途径参与宿主的能量代谢,不仅为机体提供某些维生素及其他对机体有益的物质,而且可以分解一些内源性毒素等。本课题组前期研究发现,莲子抗性淀粉的摄入可改变小鼠的肠道菌群结构,降低其多样性;同时减少具有致病能力菌群的数量,增加短链脂肪酸产生菌的数量。为了进一步研究莲子抗性淀粉的益生元作用,本课题以莲子抗性淀粉为研究对象,研究基于代谢组学的莲子抗性淀粉对大鼠肠道功能改善的作用。因此,本文以压热法制备的莲子抗性淀粉(GP-LRS3)灌胃大鼠,研究莲子抗性淀粉对大鼠肠道形态、肠道菌群、代谢产物的影响。结果表明:(1)GP-LRS3能显著抑制实验组大鼠体重的增加,同时降低饲料的生物转化率(p<0.05)。通过对大鼠血液指标数据的分析,结果显示大鼠灌胃莲子抗性淀粉不会造成机体的排斥反应。通过对大鼠小肠和大肠形态指标数据的分析,结果表明GP-LRS3能有效增加大鼠小肠绒毛长度和宽度,提高了其绒腺比,增加了小肠的有效吸收面积;使隐窝变浅,而小肠、盲肠、结肠的肌层变厚,使其机械消化能力增强;小肠、盲肠、结肠的黏膜层厚度变大。肠道HE染色组织切片成像观察的结果验证了上述结论。综上所述,莲子抗性淀粉能够改善大鼠肠道的机械消化和营养吸收功能,并且增强大鼠对外源性致病菌的抵御。(2)通过对qPCR-DGGE数据进行主成分分析可知,莲子抗性淀粉能够调节大鼠肠道菌群结构。能提高大鼠肠道中产乙酸、丙酸、丁酸菌群的丰度,表明GP-LRS3能有效促进肠道中益生菌增殖。莲子抗性淀粉可以降低大鼠肠道内紫单胞菌、梭菌属、理研菌科等具有致病性或潜在致病性菌群的数量,增加丁酸弧菌属、拟杆菌、布氏瘤胃球菌、乳酸杆菌等肠道有益菌群的数量,从而调节大鼠肠道菌群的结构。高通量测序实验表明莲子抗性淀粉能够提高乳酸杆菌属、瘤胃球菌属的丰度,功能预测结果显示大多数微生物为能降解碳水化合物的微生物,且GP-LRS3组高于BK组,这与DGGE实验结果相一致。(3)以不同时间收集的大鼠粪便为研究对象,通过代谢组学方法研究GP-LRS3对大鼠体内代谢产物的影响。结果显示,空白组与GP-LRS3组粪便代谢物谱有明显差异,OPLS-DA图显示两组区分良好,获得的生物标记物呈现GP-LRS3干预下代谢水平随时间变化发生动态改变。经过筛选,差异代谢物主要为初级胆汁酸、次级胆汁酸及其盐类,如:甘氨胆酸、胆汁酸脱氧胆酸、甘氨鹅脱氧胆酸、甘氨鹅脱氧胆酸硫酸盐。莲子抗性淀粉能够促进大鼠肠道初级胆汁酸排出,减少初级胆汁酸向次级胆汁酸转化,提高胆汁酸周转率,这一过程可能与莲子抗性淀粉所调控的大鼠肠道特征菌群有关。