全谷物调控TLR4/NF-κB通路改善T2DM肠道菌群紊乱和慢性炎症作用的研究

With the rapid development of Chinese economy and the change of dietary pattern, the prevalence of type 2 diabetes mellitus (T2DM) has been increasing, and its etiology and pathogenesis have not been fully clarified. Numerous researches show that whole grains can reduce the risk of T2DM. Because of the different grains contain different bioactive substance, so the different biological activity may exist, and the dose-response relationship and related mechanisms of whole grains intake in the improvement of IR and T2DM is unclear. Therefore, In this study, animal experiment and crowd dietary intervention will be adopted, and using gut microbiota 16SrRNA high-throughput gene sequencing , western blot and real-time quantitative PCR method to study the preventive and therapeutic effects of whole grain types and the dose-response relationship on the improvement of T2DMs, and to comprehensive evaluate the health effects of whole grains. Gut microbiota and inflammation as targets to observe the effects of whole grains on gut microbiota homeostasis and inflammation levels by regulating the TLR4/NF-κB pathway, to explore the molecular mechanisms of the effects of whole grains on improving glucose and lipid metabolism, so as to find new targets of dietary intervention for prevention and treatment of T2DM, and to provide theoretical basis for utilization of Chinese whole grain resources.

随着我国经济快速发展和膳食结构的变化，2型糖尿病（T2DM）患病率不断攀升，其病因和发病机制尚未完全阐明。研究表明，增加全谷物的摄入能够降低T2DM的发病风险，不同种类全谷物生物活性物质含量不同，可能存在生理作用差异。而全谷物在改善IR和T2DM中的剂量效应尚不明确，相关机制也亟待研究。本研究通过动物试验和人群膳食干预，利用肠道菌群16SrRNA 高通量测序、western blot、Realtime-PCR等方法，从整体水平和分子水平研究全谷物种类和摄入量对IR和T2DM的防治作用，综合评价全谷物的健康效应；同时以肠道菌群和炎性细胞水平作为靶点，观察全谷物对肠道菌群和炎性因子的作用，以及对TLR4/NF-κB信号转导通路的调控，探讨全谷物改善糖脂代谢的相关分子机制。为寻找新的膳食干预靶点防治IR和T2DM，提供实验根据和可行的途径，并为我国全谷物资源的利用提供理论依据。

研究表明，增加全谷物的摄入能够降低T2DM的发病风险，不同种类全谷物生物活性物质含量不同，可能存在生理作用差异。而全谷物在改善IR和T2DM中的剂量效应尚不明确，相关机制也亟待研究。本研究通过动物试验和人群膳食干预，利用肠道菌群16SrRNA 高通量测序、western blot、Realtime-PCR等方法，从整体水平和分子水平研究全谷物种类和摄入量对IR和T2DM的防治作用，综合评价全谷物的健康效应。我们的研究结果表明，不同种类全谷物均具有改善高脂膳食诱导的大鼠胰岛素抵抗的作用。全谷物改善糖脂代谢的可能机制为，通过改善肠道菌群，降低LPS的渗透，改善糖脂代谢及炎性因子的关键基因和蛋白的表达，从而降低由高脂高胆固醇膳食诱导的机体炎性水平，改善胰岛素抵抗水平，最终改善糖脂代谢。其中改善胰岛素抵抗状态效果最好的全谷物为燕麦。不同剂量的燕麦均可以改善IR大鼠的胰岛素状态，并呈一定的剂量-反应关系。25%剂量组具有改善胰岛素状态的效果，但是改善作用有限，但50%燕麦替代精米面后就能显著改善糖脂代谢及炎性因子水平。但50%燕麦替代精米面后就能显著改善糖脂代谢及炎性因子水平；随着剂量的升高，燕麦对血糖、血脂、炎性因子及肠道菌群的作用呈现一定的剂量效应关系，但差异效果不明显。燕麦还能够影响血清代谢产物，燕麦可通过恢复包括能量代谢、氨基酸代谢和脂质代谢在内的多种相关途径对IR产生预防作用。燕麦调控LDLR−/− 小鼠糖脂代谢及其机制研究表明，燕麦可能通过调控肝脏的TLR4-NF-κB炎性通路以及改善肠道菌群，改善小鼠炎性状态，缓解胰岛素抵抗。我们的研究结果能为糖尿病预防和控制提供了新的思路，在高脂膳食的背景下，用50%的全谷物替代精制碳水化合物，就能够达到有效的改善糖脂代谢、炎性水平和肠道菌群的作用。同时为我们全谷物资源的利用和开发提供理论依据。