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富氢果冻改善肠道紊乱的研究【衰老鼠】

已有 1616 次阅读 2024-2-9 07:28 |个人分类:氢气生物学|系统分类:论文交流

富氢果冻改善肠道紊乱的研究【衰老鼠】

衰老个体容易发生肠道微生物群失调和肠道损伤,高脂肪饮食能促进衰老,加速菌群紊乱和肠道损伤。氢气抗氧化抗炎症作用能缓解高脂肪饮食早衰动物肠道损伤和菌群紊乱。如果人类也是如此,高脂肪饮食容易让老年人带来肠道疾病,氢气能改善这种疾病。当然,人类是否具有这样的作用,仍然需要进一步研究确定。本研究使用了非常特殊的方法:富氢果冻。

Takahashi S, Nakagawa K, Nagata W, et al. A preliminary therapeutic study of the effects of molecular hydrogen on intestinal dysbiosis and small intestinal injury in high-fat diet-loaded senescence-accelerated mice[J]. Nutrition, 2024: 112372.

研究目标

衰老和过量摄入脂肪可能会额外诱发肠道菌群失调和肠道炎症损伤。在这里,我们分析了高脂肪饮食负荷衰老加速小鼠(SAMP8)的微生物群失调和肠道损伤。此外,我们还研究了氢气治疗是否可以改善肠道环境。

方法

首先给SAMP8和SAMR1(对照)小鼠喂食正常饮食(ND)或高脂肪饮食(HFD)10周(每组n = 10)。随后,HFD 补充安慰剂果冻或富氢果冻 (HRJ) 4 周。处理后,分离的小肠组织用于苏木精和伊红染色、免疫荧光染色和硫代巴比妥酸反应物质(TBARS)测定。此外,我们使用 16S rRNA 基因分析分析盲肠粪便中微生物群组成的变化以进行微生物群分析。使用非配对学生 t 检验或单因素方差分析和 Tukey 事后检验进行统计分析以进行多重比较。

发现

HFD喂养降低了SAMP8小肠中尾部相关同源框转录因子2(CDX2)和5-溴-2′-脱氧尿苷(BrdU)的表达,并增强了丙二醛(MDA)水平。HRJ 治疗改善了 CDX2 和 BrdU 的降低并提高了 MDA 水平。我们在属水平上对肠道微生物群进行了序列分析,并从研究中分析的 30 个样本中鉴定了 283 个不同的细菌属。其中,小杆菌与手足病摄入量和衰老均呈正相关,厌氧杆菌、厌氧孢子杆菌、丁酸球菌和瘤胃球菌等10种细菌与手足病和衰老呈负相关。HRJ 治疗增加了 Lactinobactor,降低了 Akkermansia、Gracilibacter 和 Marvinbryantia 的丰度。

意义

我们的研究结果表明,用氢气处理可能会影响微生物群分析并抑制负载 HFD 的 SAMP8 的肠道损伤。

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正文介绍

预防与年龄相关的器官损伤是现代社会的一个重要医学问题,尤其是在全球老年人口预计将迅速增加的情况下。最近,有报道称衰老会诱发慢性低度炎症状态,这是肌肉减少症、认知障碍和代谢性疾病等年龄相关疾病的常见潜在病理学。多项研究报道,肠道菌群的改变可能会诱发与年龄相关的肠道屏障功能损伤和与年龄相关的炎症。特别是,与年龄相关的肠道菌群变化会导致慢性低度炎症并降低肠道屏障功能。与年龄相关的肠道菌群失调与年龄相关的疾病有关,例如认知障碍、肌肉减少症和胃肠道疾病。因此,改善肠道菌群失调可以通过改善肠道屏障功能障碍和肠道炎症来预防与年龄有关的疾病。

高脂肪饮食 (HFD) 摄入可能会通过改变肠道微生物组成来加剧肠道炎症。Hildebrandt等人报道,HFD摄入通过降低肠道拟杆菌丰度、丁酸产生和调节性T细胞水平导致肠道屏障功能障碍。此外,它还增加了肠道中厌氧革兰氏阴性菌的浓度,并增强了肠道脂多糖的产生。衰老加速小鼠(SAM)是一种天然存在的实验小鼠,具有早期衰老表型。SAMP8已被用作年龄相关认知障碍、肌肉减少症、肠道疾病、生态失调和脑肠相关性的动物模型。有几篇论文报道了 HFD 喂养对 SAMP8 的影响。Ding等报道,SAMP8中的HFD喂养通过肝损伤促进骨关节炎的自发性进展,随后软骨细胞凋亡。然后,Onishi等人表明,SAMP8中的HFD喂养会加速记忆功能障碍和大脑体重减轻以及Aβ1-42的积累。另一方面,Oike等人报告说,当HFD不会引起代谢紊乱时,长期喂养HFD揭示了饮食的抗衰老作用。目前,SAMP8中HFD的加速老化效应尚不明确。在这项研究中,我们研究了衰老和 HFD 摄入对肠道炎症和微生物群的交互影响。

众所周知,氢气具有抗氧化、抗炎、抗凋亡和组织保护作用。LeBaron等人报道,氢气治疗可减少氧化应激和慢性炎症,这在预防代谢综合征及其相关疾病方面发挥重要作用。氢是一种非活性分子,在哺乳动物细胞中没有代谢功能,不与生物物质相互作用;但是,它确实会与在线粒体内产生的羟基自由基。氢气通过其抗氧化作用,预防炎症并调节营养感应mTOR系统、自噬、细胞凋亡和线粒体应激,所有这些都是与衰老有关的因素。氢气还可用于预防和治疗各种与衰老有关的疾病。氢气处理通过诱导辐照大鼠的Keap1/Nrf2来降低髓过氧化物酶和活性氧(ROS)水平,并增加超氧化物歧化酶和谷胱甘肽S-转移酶水平[20]。Shen等人表明,用氢气治疗可抑制炎症细胞因子(如TNF-α,IL-6和IL-1β)的分泌,并改善炎症性肠病的炎症反应。Lin等报道,长期饮用氢水可通过改善肠道环境来减少神经炎症并改善认知功能。然而,关于与氢气处理相关的特定细菌种类还有很多未知之处。在这项研究中,我们全面分析了氢气对衰老和肥胖相关细菌的影响,并试图找到相关细菌。此外,我们旨在确定用氢气治疗是否能改善负载 HFD 的 SAMP8 的肠道炎症。

动物

从日本SLC,Inc.(日本静冈县)获得6周龄的雄性SAMP8和对照SAMR1小鼠,并在国防医学院的动物设施中在特定的无病原体条件下维持。正常饮食(ND;481 kcal/100 g,29% 的能量为脂肪)和 HFD(492 kcal/100 g,61% 的能量为脂肪)购自 Oriental Yeast Co., Ltd.(日本东京)。所有小鼠都喂食各自的饮食10周,从6到16周龄。随后,SAMP8 的 HFD

HFD对SAMR1和SAMP8体重的影响

6-20 周龄的 SAMR1 和 SAMP8 喂食 ND 或 HFD。每周测量一次体重。在20周龄时,HFD喂养的SAMR1小鼠的体重显著高于ND喂养的SAMR1小鼠。此外,在20周龄时,HFD喂养的SAMP8的体重明显高于ND喂养的SAMP8(图1)。

HFD对SAMR1和SAMP8小肠组织学改变的影响

所分析小肠的代表性HE染色图像如图2(a)所示。绒毛尖端的间隙和与椎板的分离

讨论

在这项研究中,我们分析了SAMP8中HFD负荷引起的肠道炎症和生态失调,因为它反映了现代社会老年人的饮食模式。组织学评估显示,HFD摄入可提高SAMP8小肠损伤评分。免疫荧光染色显示,CDX2在SAMP8细胞中的表达低于SAMR1细胞。此外,HFD 降低了 SAMR1 和 SAMP8 中 BrdU 和 CDX2 的表达。

结论

在这项研究中,我们分析了反映西方社会衰老的负载HFD衰老加速小鼠。我们发现,衰老和 HFD 摄入可能协同诱导肠道损伤,并通过降解 CDX2 和 BrdU 水平抑制肠道再生,并促进小肠中的脂质过氧化。我们发现用氢气处理增加了乳酸杆菌并减少了 Akkermansia、Gracilibacter 和 Marvinbryantia。



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