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由高脂膳食的持续摄入所导致的机体肠道屏障功能损伤是诱发机体患肥胖等疾病的关键因素,功能性的植物化学成分能有效缓解这一损伤作用。蓝莓果渣是果汁加工中的副产物,富含多种植物化学成分,而乳酸菌发酵后的蓝莓果渣中活性物质的组成及含量发生了变化,其功能活性进一步提高并且具有改善机体肠道屏障功能的作用,但其作用机制尚不明了。并且,目前缺乏针对改善肠道屏障功能的系统性的研究。因此,本论文旨在以经干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)发酵的蓝莓果渣(Fermented blueberry pomace,FBP)为研究对象,从肠道机械、化学、微生物和免疫多屏障肠道功能调节的角度出发,深入探究FBP对高脂膳食小鼠小肠和大肠屏障功能的调节作用及可能的分子机制。主要的研究内容和结果如下:(1)探究FBP改善肠道菌群结构的潜能。分析了L.casei发酵蓝莓果渣的过程中FBP的功能活性变化,并测定了FBP对体外模拟肠道体系中粪便菌群和短链脂肪酸(Short chain fatty acids,SCFA)的影响,结果指出:经L.casei(5%,v/v)发酵0-6天的FBP中L.casei活菌数、总多酚类化合物含量(Total polyphenols content,TPC)和抗氧化能力均保持在较高水平;发酵不同时间后的FBP都体现出对粪便菌群相对丰度及SCFA浓度的调节作用,而发酵42 h的FBP最能有效抑制肠道中潜在致病菌的增殖、促进肠道有益菌的生长、提高SCFA(特别是丁酸)的浓度。研究提示:FBP具备较高的抗氧化活性并能改善体外模拟肠道体系中肠道菌群的结构。(2)探究FBP对高脂膳食小鼠小肠的机械、化学屏障功能的改善作用。测定了FBP对高脂膳食小鼠小肠的抗氧化、抗炎能力的影响,并分析了其对小肠机械、化学屏障相关功能性蛋白表达的调节作用,结果显示:FBP提高了高脂膳食小鼠小肠的抗氧化酶的活性和抗炎因子的含量,并降低了促炎因子的水平及髓过氧化氢酶(Myeloperoxidase,MPO)的活性;FBP改善了高脂膳食小鼠小肠的组织形态及杯状细胞密度;在m RNA及蛋白水平观察到FBP能显著提高高脂膳食小鼠小肠的紧密连接蛋白、黏附连接蛋白以及黏蛋白(Mucin,MUC)的表达量;进一步的研究发现FBP能有效抑制高脂膳食小鼠小肠中核转录因子κB(Nuclear factorκB,NF-κB)信号通路和肌球蛋白轻链蛋白激酶(Myosin light chain kinase,MLCK)的激活过程。研究指出:FBP能通过抑制NF-κB-MLCK通路的信号传导,提高高脂膳食小鼠小肠的机械和化学屏障功能。(3)探究FBP对高脂膳食小鼠大肠的机械、化学及微生物屏障功能的改善作用。分析了FBP对高脂膳食小鼠大肠机械、化学屏障相关功能性蛋白表达的调节作用,并测定了FBP对高脂膳食小鼠大肠肠道菌群、SCFA及SCFA受体的影响,结果显示:FBP改善了高脂膳食小鼠结肠的组织形态;在机械和化学屏障方面,FBP上调了高脂膳食小鼠大肠的紧密连接蛋白、黏附连接蛋白以及MUC的表达量;在微生物屏障方面,FBP提高了高脂膳食小鼠大肠中功能性有益菌群的相对丰度、SCFA的含量以及SCFA受体的基因表达量;进一步的研究发现FBP能有效抑制高脂膳食小鼠结肠中丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase,MAPK)的激活、NF-κB信号通路和MLCK的激活过程。研究表明:FBP能通过抑制MAPK-NF-κB-MLCK通路的信号传导,提高高脂膳食小鼠大肠的机械、化学和微生物屏障功能。(4)探究FBP对高脂膳食小鼠小肠和大肠免疫屏障功能的影响。研究以肠道中分泌型免疫球蛋白A(Secreted immunoglobulin A,s Ig A)分泌量的多少作为肠道免疫屏障功能高低的评价靶点,分析了FBP对高脂膳食小鼠小肠和大肠中s Ig A产生和分泌途径的调节作用,并研究了肠道菌群对这一过程的影响,结果显示:FBP能通过改善具有分泌免疫球蛋白A(Immunoglobulin A,Ig A)能力的B细胞(Ig A~+B)的产生过程、具有分泌Ig A能力的浆母细胞(Ig A~+浆母细胞)的归巢过程、Ig A的产生过程和s Ig A的迁移过程来实现促进高脂膳食小鼠小肠和大肠中s Ig A分泌的作用;FBP改善了高脂膳食小鼠小肠派伊尔淋巴结(Peyer’s patches,PPs)中内化的肠道菌群的结构和丰度、提高了高脂膳食小鼠盲肠内容物中功能性有益菌群的相对丰度以及SCFA的浓度;机体免疫球蛋白的含量与肠道菌群丰度、SCFA的含量之间的正相关性表明了肠道有益菌群丰度的增加与肠道免疫屏障功能的提高密切相关。研究表明:FBP通过改善高脂膳食小鼠小肠PPs和盲肠内容物中的肠道菌群的结构和丰度,参与调节高脂膳食小鼠小肠和大肠中s Ig A的分泌过程,提高了高脂膳食小鼠小肠和大肠的免疫屏障功能。(5)探究FBP中多酚类化合物(Fermented blueberry pomace phenolic extraction,FBPE)调节小肠和大肠细胞屏障功能的潜能。研究以IPEC-J2小肠细胞和Caco-2大肠细胞为模型,以肠道细胞紧密连接蛋白的表达量的高低为判断肠道细胞屏障功能变化的靶点,分析了FBPE对肠道细胞屏障功能的调节作用,结果显示:FBPE能在m RNA和蛋白水平上调IPEC-J2细胞和Caco-2细胞中紧密连接蛋白的表达;中浓度(50-100μg/m L)FBPE对IPEC-J2细胞和Caco-2细胞中紧密连接蛋白的促进作用优于低浓度(25μg/m L)和高浓度(200μg/m L)FBPE的作用效果。研究提示:FBPE具有提高小肠和大肠细胞屏障功能的潜能。综上所述,本论文首先通过体外模拟肠道体系,确定了FBP具备改善粪便菌群结构及SCFA含量的潜能;其次,以高脂膳食小鼠为研究模型,从肠道机械、化学、微生物和免疫屏障的角度出发,分别探究了FBP对高脂膳食小鼠小肠和大肠肠道屏障功能的影响,并对可能的分子机制进行了探索;最后,通过分析小肠和大肠细胞中紧密连接蛋白的表达量的变化,推测FBPE具有提高肠道屏障功能的潜能,证实了FBPE可能是促使FBP改善高脂膳食小鼠肠道屏障功能的重要成分的推论。