褐藻胶寡糖对肠道微生态紊乱的调节作用及机制研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 阎书玲 |
| 答辩日期 | 2024-05-16 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 导师 | 李莉莉 |
| 关键词 | 褐藻胶寡糖 肠道微生态 抗生素 放疗 放射防护 |
| 学位名称 | 生物与医药硕士 |
| 学位专业 | 生物与医药 |
| 英文摘要 | 肠道微生物被称为“人体第八大器官”，扮演着维持身体稳态的关键角色，而肠道微生态的紊乱与许多疾病的发生发展密切相关。由于抗生素的不合理使用以及放疗射线的干扰，会导致肠道微生态失调，进而带来一系列临床副作用，例如抗生素相关性腹泻以及放射性肠炎等。此外，肠道微生态自我恢复周期长，需要几个月甚至数年才能恢复到稳态。因此，亟待寻找缓解肠道微生态紊乱的有效保护策略。低聚糖和多糖等通常在运送至结肠之前不会被消化吸收，它们被结肠中常驻肠道微生物分解和发酵，代谢产生大量有益的代谢产物，从而进一步调节肠道微生态。褐藻胶寡糖（AOS）在肠道中的吸收较差，血液暴露量较低。因此，其多种生理活性与肠道微生物的相互作用密切相关。 本研究拟通过如下几方面展开褐藻胶寡糖对肠道微生态紊乱的调节作用及机制探究。研究首先建立了抗生素和辐射诱导的肠道微生态紊乱模型，以肠道微生物及其代谢产物为切入点评估褐藻胶寡糖对肠道微生态紊乱的调节作用，进一步通过微生物组和代谢组的相关性分析，揭示褐藻胶寡糖调节肠道微生态紊乱的潜在机制。同时结合粪菌移植技术及代谢产物因果关系的验证实验，进一步阐明褐藻胶寡糖通过特定代谢产物发挥维持肠道稳态及放射防护作用的机制。 抗生素诱导的肠道微生态紊乱模型揭示褐藻胶寡糖通过Bacteroides acidifaciens-FAHFAs/TCA循环轴维持肠道微生态。肠道微生物组恢复方面，褐藻胶寡糖显著增加了肠道微生物的丰富度和多样性，恢复了肠道微生物结构和组成的改变，有益菌如阿克曼菌属（Akkermansia）和产酸拟杆菌（Bacteroides acidifaciens）显著富集，条件致病菌如葡萄球菌属（Staphylococcus）显著减少，表明了其对肠道微生态失调的恢复。代谢组改善方面，代谢效应分子，如能够维持能量稳态的羟基脂肪酸支链脂肪酸酯（FAHFAs）及三羧酸循环中间产物等的有益改变进一步揭示了褐藻胶寡糖能够改善肠道微生态代谢稳态。相关性分析进一步表明，产酸拟杆菌（Bacteroides acidifaciens）的丰度与TCA循环中间产物柠檬酸、α-酮戊二酸及延胡索酸的水平和FAHFAs呈显著正相关，表明Bacteroides acidifaciens通过TCA循环和FAHFAs对能量和代谢平衡具有潜在的调节作用。因此，褐藻胶寡糖能够通过关键菌群及代谢产物维持肠道微生态，其作用是通过Bacteroides acidifaciens-FAHFAs/TCA循环轴介导的。 放疗诱导的肠道微生态紊乱模型显示褐藻胶寡糖通过毛螺菌科细菌——犬尿喹啉酸途径维持肠道微生态并发挥放射防护作用。在肠道微生物组恢复方面，褐藻胶寡糖升高了肠道微生物的多样性，在门、科、属、种四个水平恢复了肠道微生物的结构和组成。此外，增加了益生菌——防辐射细菌毛螺菌科（Lachnospiraceae）的丰度，例如毛螺菌科细菌（Lachnospiraceae bacterium）、丁酸盐产生菌、Lachnospiraceae NK4A136、真杆菌属、梭菌属细菌、Dorea sp.和Roseburia intestinalis等。代谢组分析显示，褐藻胶寡糖增强了具有重要生物学意义的色氨酸合成相关代谢通路。值得注意的是，褐藻胶寡糖能够提高小鼠的存活率。为了揭示褐藻胶寡糖的放射防护作用是通过肠道微生物及其代谢产物介导的，将褐藻胶寡糖灌胃组的小鼠粪便移植于另一组小鼠体内，发现粪菌移植组的小鼠其肠道微生物中也有较高的毛螺菌科的丰度，并且色氨酸相关代谢产物的水平增加，其中犬尿喹啉酸（kynurenic acid）显著升高，相关性分析显示毛螺菌科中的成员毛螺菌科细菌（Lachnospiraceae bacterium）与犬尿喹啉酸成显著正相关，揭示毛螺菌科细菌和犬尿喹啉酸在放射防护方面或发挥协同作用。因此，利用犬尿喹啉酸进行灌胃验证并进行与前期同样的放射剂量照射，发现灌胃后也增加了小鼠的存活率，并且灌胃组与放疗组相比也鉴定到较高的毛螺菌科细菌的丰度，与前期结果一致。因此，褐藻胶寡糖能够通过调节肠道微生物及其代谢产物维持肠道微生态并发挥放射防护作用，其作用是通过毛螺菌科细菌——犬尿喹啉酸途径介导的。 因此，以上研究结果表明褐藻胶寡糖能够通过关键肠道微生物及其代谢产物，如TCA循环的中间产物柠檬酸等、FAHFAs及犬尿喹啉酸维持肠道微生态。本研究揭示了褐藻胶寡糖缓解肠道微生态紊乱及其发挥放射防护作用的机制，并为缓解由抗生素和放疗引发的肠道微生态紊乱提供了创新的饮食策略和新的见解。 |
| 语种 | 中文 |
| 源URL | [http://ir.yic.ac.cn/handle/133337/40059]  |
| 专题 | 中科院烟台海岸带研究所知识产出_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 阎书玲. 褐藻胶寡糖对肠道微生态紊乱的调节作用及机制研究[D]. 中国科学院大学. 2024. |
入库方式： OAI收割
来源：烟台海岸带研究所
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