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低聚木糖可改善高胆固醇饮食引起的高胆固醇血症并调节仓鼠的甾醇排泄和肠道微生物群
发布时间 : 2022.02.25
低聚木糖 降低胆固醇活性 中性和酸性固醇 短链脂肪酸 肠道菌群




试验部分

       将24只雄性仓鼠(8周龄)饲养在23℃的塑料笼子中(n =2只/笼),进行12/12小时的明暗循环。在2周的驯化期间,所有仓鼠均饲喂鼠粮。第0周初,将所有仓鼠随机分为3组(n =8),分别饲喂三种配方的饲料(表1),即低胆固醇饲料(LCD)、高胆固醇饲料(HCD)和HCD添加5%低聚木糖饲料(XOS),喂养6周。每两天记录一次食物摄入量,每周测量体重。在第0周和第6周通宵禁食后从眶后窦采集血液样本。在第6周结束时,处死所有仓鼠,并取出肝脏、心脏、肾脏、睾丸、附睾脂肪组织和肾周脂肪组织,用生理盐水清洗,-80℃保存,并进一步检测肠道微生物群、粪便中性和酸性甾醇的变化。


试验结果
       如表2所示,LCD组、HCD组和XOS组仓鼠的食物摄入量、能量摄入量、体重均无显著差异;心脏、肾脏、附睾和肾周脂肪的重量没有显著差异,但是HCD组和XOS组的肝脏和睾丸重量显著重于LCD组。

      如表3所示,试验开始时,LCD组、HCD组和XOS组仓鼠的TC、HDL-C、non-HDL-C、TG水平及HDL-C/TC、non-HDL-C/HDL-C比值相近。试验结束时,HCD组仓鼠血浆TC和non-HDL-C显著提高,表明饲粮中添加0.2%的胆固醇能够诱导仓鼠发生高胆固醇血症。然而XOS组仓鼠血浆TC和non-HDL-C水平显著低于饲喂HCD饲粮的仓鼠,表明XOS饲粮可有效降低血浆TC和non-HDL-C水平。此外,XOS组的TG、non-HDL-C/HDL-C比值和log(TG/HDL-C)均显著低于HCD组,表明XOS对血脂有较强的调节作用。


       如表4所示,LC-MS分析确定了34种中性固醇。总的来说,XOS组的仓鼠比HCD组排泄更多的中性甾醇,且XOS组的仓鼠排泄总中性甾醇量比HCD组增加1.68倍。但是,有6种中性甾醇HCD组比XOS组排泄的较多。


       由表5所示,整体来看,XOS组的仓鼠比HCD组粪便酸性甾醇排泄量显著增加,表明添加XOS能促进仓鼠粪便酸性甾醇的排泄。此外,XOS组的仓鼠10种胆汁酸排泄量较HCD组增加1.00-6.32倍。本研究发现,与LCD组相比,HCD组的粪便乙酸和丁酸水平显著降低。相比之下,XOS组粪便中显著增加1.5倍乙酸,2.23倍丙酸和1.7倍丁酸。另外,结果显示饮食中补充XOS能显著降低粪便pH值。


       由图1所示,HCD组和XOS组的Chao 1和Shannon指数无显著差异,说明在高胆固醇饲料中添加XOS不会改变微生物群落的丰富度和多样性(图1A和1B)。在未加权和加权的UniFrac主协调分析中,观察到LCD组、HCD组和XOS组的肠道微生物群有明显的聚类,这表明LCD组、HCD组和XOS组中微生物构成的响应是不同的(图1C和1D)。
 
       由图2所示,在门水平上,LCD组、HCD组和XOS组中厚壁菌门和拟杆菌门均占主导地位(图2A),XOS组仓鼠饲喂第6周后增加了拟杆菌门的相对丰度,降低了厚壁菌门的相对丰度(图2A)。在科水平上,微生物种群的主要类型为Erysipelotrichaceae、Bacteroidales_S24-7 group、Eubacteriaceae、Ruminococcaceae和Lachnospiraceae(图2B)。
 
试验总结

       研究表明,XOS可显著降低血浆总胆固醇(TC)、非高密度脂蛋白胆固醇(non-HDL-C)和三酰基甘油(TG),分别为11.24%、24.89%和38.72%, 这种益处与粪便中的中性和酸性甾醇以及SCFAs的增加有关。 此外,通过饮食补充XOS可以改变肠道微生物群的组成。因此,补充XOS可以降低血浆胆固醇水平,增加中性和酸性甾醇的排泄,并通过改变肠道微生物群组成促进SCFAs的产生。



参考资料:
A. Abdulaziz Abbod Abdo,  Zhang C,  Lin Y, et al. Xylo-oligosaccharides ameliorate high cholesterol diet induced hypercholesterolemia and modulate sterol excretion and gut microbiota in hamsters[J]. Journal of Functional Foods, 2021, 77(2):104334.