海蒿子多糖对肠道菌群的调节作用及其机制

Sargassum pallidum is an edible brown algae widely distributed in China. It has high medicinal and nutritional value. Polysaccharides are the major active ingredient of S. pallidum, which have been reported to have multiple beneficial biological properties. As a type of water-soluble dietary fibre, the polysaccharides may have low oral bioavailability, thus exerting potential prebiotic property. However, to date, the digestion and fermentation behaviors, intestinal absorption efficiency and its regulating effects on intestinal microbiota of the polysaccharides remain elusive. In the present project, a polysaccharide named PSP was purified from S. pallidum in our previous study, and chosen as the research object. The digestion and fermentation behaviors of PSP will be clarified by in vitro digestion and fermentation experiment. The in vivo absorption efficiency of PSP and its effects on gut microbiota will be studied by BALB/c mice model. The relationships between the polysaccharide structure, intestinal absorption efficiency and regulatory effects of PSP on intestinal microbiota will be revealed. Furthermore, the regulatory mechanism of gut microbiota of PSP will be explored at the molecular and genus levels. The results of this project will enrich and improve the theoretical foundation of the prebiotic function of S. pallidum polysaccharides, and also provide scientific basis on understanding and exploring new polysaccharides with prebiotic properties.

海蒿子是一种在我国分布广泛的海洋褐藻，具有较高的食用和药用价值，多糖是海蒿子最主要的活性成分，研究表明具有多种有益健康的生理活性，作为一种水溶性膳食纤维，其口服生物利用度可能很低，因此具有潜在的益生功效。然而，目前关于海蒿子多糖的消化酵解特征、肠道吸收效率及调节肠道菌群的作用尚不清楚。本项目以从海藻子中分离纯化的一种最主要的多糖（PSP）为研究对象，通过体外消化和酵解实验，采用化学方法和现代仪器分析手段系统阐明多糖的消化和酵解特征；通过BALB/c小鼠实验，研究多糖的体内吸收效率及对小鼠肠道菌群的影响，探讨多糖结构、肠道吸收效率和调节肠道菌群之间的关系，从分子和基因水平揭示多糖调节肠道菌群的作用机制。研究结果将丰富和完善海蒿子多糖益生功能的理论基础，而且为理解和发现具有益生活性的多糖类物质提供重要的科学依据。

海蒿子是一种可食用的海洋褐藻，多糖是海蒿子最主要的活性成分，具有多种有益健康的生理活性。然而，目前关于海蒿子多糖的体外消化酵解特征及调节肠道菌群的作用尚不清楚。本项目以海蒿子多糖为研究对象，采用化学方法和现代仪器分析手段解析了海蒿子多糖的理化性质、分子量、单糖组成和糖链精细结构；采用体外消化和酵解实验，阐明了海蒿子多糖及其降解多糖的体外消化和酵解特征及对人源粪便肠道菌群的影响，探讨其构效关系；最后，通过BALB/c小鼠实验，阐明了海蒿子多糖对小鼠肠道菌群组成、结构和代谢的调节作用机制。体外实验结果表明：海蒿子多糖及其降解多糖在模拟唾液、胃液和小肠液消化过程中，发生轻微降解；在酵解过程中，海蒿子多糖和降解多糖被大肠微生物酵解，其中阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、甘露糖、木糖和糖醛酸含量显著下降，产生短链脂肪酸，包括乙酸、丙酸、丁酸和戊酸，并且提高肠道微生物群落的多样性，促进有益菌增殖和降低有害菌丰度。海蒿子降解多糖表现较好的酵解性能，适度降解的海蒿子多糖更易被肠道微生物群酵解和利用。体内动物实验结果表明：灌胃给药海蒿子多糖，在小鼠血清中未检测到多糖存在，但能够显著改变小鼠的肠道菌群组成和结构，降低肠道pH，降低厚壁菌门与拟杆菌门丰度的比值，小鼠粪便中条件致病菌属 Odoribacter、Desulfovibrio、Ruminococcus、Mucispirillum丰度显著下降，而益生菌属Faecalibacterium、Oscillospira、Lactobacillus、Bacteroides、Prevotella以及Roseburia丰度上升，且与短链脂肪酸生成量呈正相关关系。这些结果表明海蒿子多糖主要被大肠肠道菌群酵解利用，其酵解能力和益生活性与其理化性质和化学结构密切相关。项目达到了预期目标，研究成果发表SCI论文9篇（科睿唯安JCR 1区8篇），申请国家发明专利3件（其中授权发明专利2件），培养研究生3名，做学术会议报告2次。研究结果不仅丰富和完善了海蒿子多糖益生功能的理论基础，而且为拓宽海蒿子多糖益生活性相关研究和产品开发提供科学依据。