【成功案例】大鼠飲食中添加膳食蜂膠可改善葡聚糖硫酸鈉誘導的結腸炎并調節腸道菌群

Dietary Propolis Ameliorates Dextran Sulfate?Sodium-Induced Colitis and Modulates the Gut?Microbiota in Rats Fed a Western Diet

大鼠飲食中添加膳食蜂膠改善葡聚糖硫酸鈉誘導的結腸炎并調節腸道菌

雜志:?nutrients

影響因子:3.550

PMID:28805735

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得了腸炎怎么辦,多吃點蜂膠吧,是的,你沒有聽錯,蜂膠可是個好東西,

蜂膠味微甘、性平,有潤膚生肌、消炎止痛的功效,對于結腸炎、口腔潰瘍、胃潰瘍等有一定的輔助療效。今年中國農業科學院蜜蜂研究所的王凱老師在nutrients 發表了一篇關于楊樹來源蜂膠改善結腸炎癥狀的文章,證明膳食添加0.3%濃度蜂膠添加能顯著改善大鼠結腸炎癥狀并改變腸道菌群多樣性??梢宰鳛橐环N新的IBD治療輔助手段呢。

 

研究背景

 

炎性腸病(IBD)是一種胃腸慢性炎癥疾病。包括克羅恩?。–D)和潰瘍性結腸炎(UC)。IBD確切病因還不確定,但誘因可能為遺傳易感性、腸道菌群失調、環境因素,飲食和生活方式等因素。近年來隨著飲食習慣的西式化轉變,發展中國家IBD發病率迅速增加。食療對腸道菌群代謝和多樣性的影響較大,是一種IBD的干預手段。

富含多酚的食物對人體健康有益,多酚具強抗氧化性,可清除自由基,也可調節細胞氧化還原信號傳導途徑,可通過抑制多種炎癥介質產生和釋放發揮抗炎作用。蜂膠是一種重要的對健康有益的樹脂物質,含豐富的多酚類化合物。蜂膠提取物可能通過調節關鍵炎癥介質的產生及阻斷NF-κB的激活發揮抗炎作用,然而目前還缺乏證據證明其可改善腸道健康。本文擬研究在大鼠西式飲食中添加中國蜂膠提取物是否可以改善DSS誘導的結腸炎的病情,以及腸道菌群在這種保護機制中的起到的作用。

材料和方法

材料:6周齡185g左右的雄性大鼠。

實驗組:4組(每組8只),分別添加不同濃度(0%,0.1%,0.2%和0.3%)的中國蜂膠提取物喂食3周。僅在第2周內在飲用水中添加DSS(3%)。

對照組:5只,不添加DSS,只喂食西式飲食

測序平臺:MiSeq Illumina

分析平臺:百邁客云平臺(BMKCloud)

方法:

  1. DAI指數評估:第二周到第三周內基于體重變化,糞便性狀,腸血及綜合狀態來評估

2.組織鏡檢:3周后采集組織包埋染色,基于細胞浸潤和組織損傷程度進行評分。

3.短鏈脂肪酸(SCFA) 分析:去離子水稀釋盲腸消化物作內標,氣相色譜測定大鼠盲腸內容物中乙酸根,丁酸根,丙酸根,總SCFA含量。

4.腸道菌群分析:盲腸內容物提取DNA,擴增16S rRNA序列并測序組裝?;?7%的序列相似性將高質量標簽聚類成OTU進行分析,并進行α和β多樣性分析、主坐標分析(PCoA)、(LDA)效應大小分析。

研究結果:

  1. ? 蜂膠對于結腸癥狀的影響

實驗組每日記錄DAI數據。DSS的加入后,DAI顯著增大(p <0.001)。對照組DAI為零。0.3%蜂膠添加顯著降低了DAI(p <0.01或p <0.001)(圖1a?D6至D9)。DSS治療期間,喂食0.1%蜂膠的大鼠體重增加顯著低于對照組,但0.2%和0.3%的蜂膠添加不改變大鼠的體重增加。最后實驗組和對照組體重沒有顯著差異(圖1b),肝,脾,腎等器官和脂肪重量也沒有顯著差異(表1)。然而0.3%蜂膠喂養的大鼠比對照組結腸長度/重量比更大(圖1c,p <0.05)。
DSS處理組的組織學鏡檢觀察到嚴重的粘膜炎癥(如潰瘍,水腫,隱窩損傷和腸上皮浸潤)。與0%蜂膠組中大鼠相比,0.3%蜂膠減少了DSS誘導的結腸炎的組織學癥狀(圖1d)。

表1.器官及脂肪重量?

圖1蜂膠添加對DSS誘導的結腸炎嚴重程度的影響。(a)實驗期間的疾病活動指數(DAI); (b)實驗結束時的體重增加;(c)實驗結束時結腸長度/重量比; (d)0%蜂膠組,0.3%蜂膠組、對照組的HE切片;(e)大鼠組織學評分(0為無炎癥,6為最大組織損傷和細胞浸潤)

2. ?蜂膠對SCFA水平的影響

與0.1%蜂膠組相比,0.2%蜂膠組盲腸中乙酸鹽和總SCFA低。沒有觀察到其他SCFA水平的差異。盲腸組織重量,食糜重量和pH值不受蜂膠處理的影響。

3. ?蜂膠改變結腸炎大鼠腸道菌群結構

16S rRNA系統發育比較0%蜂膠,0.3%蜂膠和非DSS處理組的微生物群體。測序后得到平均37,362(20,793-51,692)個有效標簽。具有至少97%相似性的序列聚類為操作分類單元(OTU)。Shannon指數表明微生物群落的α多樣性,DSS處理組顯著降低,蜂膠顯著增加微生物多樣性(p <0.05,圖2a)。根據對照組,0%蜂膠組,0.3%蜂膠組三組間加權UniFrac距離評估微生物群落,結果顯示補充蜂膠使微生物β多樣性具有顯著差異(p <0.001,圖2b)。此外進行加權PCoA分析研究腸道菌群結構,發現蜂膠和DSS能調節腸道菌群(圖2c)。(圖2d)三組重疊OTU數據的維恩圖表明在所有樣本中,共1405個OTU中有722個是所有樣本共有的。而0.3%蜂膠組的440個OTU與另外兩組不同。在門水平,0%蜂膠組和對照組中以厚壁菌門和類桿菌門為主,其它門占比較少。但0.3%蜂膠處理組(圖2e)中這兩個門的微生物比例要小得多,而變形桿菌,酸桿菌和其他微生物占比較高

圖2 蜂膠改變了結腸炎大鼠腸道微生物的組成。16S rRNA測序檢測對照組,0%蜂膠和0.3%蜂膠組盲腸消化物微生物群。(a)Shannon多樣性指數分析α多樣性,兩組間顯著性差異* p <0.05,** p <0.01;(b)加權UniFrac距離分析組間的β多樣性。兩組間顯著性差異***p<0.001; (c)基于未加權的UniFrac分析得到腸道微生物群的PCoA圖;(d)OTUs的維恩圖顯示三組菌群差異;(e)門水平優勢菌群的相對豐度

4. ?蜂膠改變結腸炎大鼠中腸道菌群的主要模式

為了鑒定與蜂膠處理減輕結腸炎癥狀相關的特定細菌類群,進行LEfSe分析比較腸道微生物群(圖3)。在對照組,DSS(0%蜂膠)和0.3%蜂膠組(LDA閾值log 10> 4.0)中,共有13個類別的菌在相對豐度上有顯著差異。對照組大鼠顯示更高豐度的細菌類桿菌,以及較低豐度的分類乳酸桿菌,乳酸桿菌科和乳酸桿菌。 DSS(0%蜂膠)組顯示潛在病原菌豐度增加,如類桿菌和瘤胃菌科。在門水平0.3%的蜂膠導致綠彎菌門,變形菌,芽單胞菌門增多。在綱水平0.3%蜂膠添加顯著增加了β-變形菌和芽單胞菌門的水平。另外芽單胞菌目、黃單胞菌目、以及較低類群芽單胞菌科和黃單胞菌科的相對豐度顯著增加。

圖3.LEfSe分析微生物群落組成特征。從16S rRNA序列LEfSe分析得到的分類進化分支圖。 紅色表示0.3%蜂膠組; 綠色表示0%蜂膠組,藍色表示對照組

結論:

本研究表明在膳食中補充中國蜂膠可減輕大鼠DSS誘導的結腸炎的癥狀。與對照組相比,0.3%濃度蜂膠添加組能顯著改善結腸炎癥狀:更低的DAI(p <0.001),顯著增加的結腸長度/重量比(p<0.05)及改善的遠端結腸組織結構。盡管添加蜂膠沒改變消化物中SCFA濃度,但16SrRNA系統發育測序結果顯示,0.3%蜂膠添加組與對照相比,21天后腸道微生物(包括變形菌門和酸桿菌門的細菌)多樣性顯著增加。

創新點

 

這是第一個證明膳食中添加蜂膠可改善DSS誘導的結腸炎的研究,提供了研究炎性腸病中膳食微生物菌群相互作用的新思路,也揭示了蜂膠用于治療IBD中的巨大潛力。

參考文獻

Wang K, Tian W L, Wu L, et al. Dietary Propolis Ameliorates Dextran Sulfate Sodium-Induced Colitis and Modulates the Gut Microbiota in Rats Fed a Western Diet. [J]. Nutrients, 2017, 9(8).



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