低聚果糖对家兔离体肠收缩作用机制的影响

吕晓文，房逢立

（山东中医药高等专科学校 医学系，山东 烟台 264100）

随着胃肠动力功能障碍疾病的发病率逐渐上升，对于引起胃肠动力障碍原因的研究也越来越多[1]。作为人体正常消化功能的保障因素，正常的胃肠运动状态是支持患者生活质量以及健康的重要因素。目前，治疗胃肠动力障碍性疾病的方法普遍单一，治疗胃肠动力的药物往往会伴随一定的副作用，且不能够对胃肠动力起到全面调节作用。因此，如何防治胃肠动力障碍性疾病是现在亟待解决的问题。调节胃肠运动的机制比较复杂，一般认为，化学性、肌源性和神经性调控是影响胃肠动力的主要因素。其中，肌源性调控可从时间和空间上对胃肠平滑肌的膜电位产生收缩效应，胃肠蠕动的节律、速度和方向以及胃肠平滑肌细胞的收缩时间和空间协调等都依赖于膜电位的周期性去极化。胃肠动力障碍大都是由于胃肠道平滑肌细胞以及胃肠道周围细胞的结构和功能异常导致的[2]。支配胃肠的神经系统，如中枢部的交感神经和副交感神经及其周围神经都属于自主神经系统，去甲肾上腺素可通过这些神经系统兴奋释放，然后作用于胃肠道的α、β 受体上，从而降低胃肠平滑肌的紧张性，包括胃肠蠕动的频率和张力也随之降低，从而降低胃排空速率；当副交感神经被激发时，M 受体受到来自神经末梢释放的乙酰胆碱的影响，使得胃排空速度加快，对肠蠕动也产生促进效果，从而使胃肠运动得到加强。肠神经系统（Enteric Nervous System，ENS）及调控胃肠道活动之间没有直接性的关联，ENS 可对胃肠道进行直接相关调控，所以，即使在离体状态下，肠道的蠕动反射依然能够自主进行；胃肠运动的调节还可通过相关激素以及多种神经递质与其对应的受体结合，从而起到调节作用；最近的相关研究发现，Cajal 间质细胞（Interstitial Cells of Cajal，ICC）可以起到调节胃肠道作用。ICC 能够通过刺激胃肌细胞，使其产生基本电节律，使胃肠道的信号转到细胞，起到传递神经信号作用，从而调节胃肠道的相关功能[3]。作为可溶性膳食纤维的低聚果糖，存在很多亲水基团，具有很强的持水性。低聚果糖（Fructooligosaccharide，FOS）主要是以β-1,2 糖苷键连接，由蔗糖和1 ～4 个 果糖基结合，聚合度为2 ～9。低聚果糖能调节机体免疫功能，主要是因为可以促进双歧杆菌增殖从而改善肠道菌群微环境，并且可以激活细胞免疫和体液免疫。王佳琦等[4]通过观察FOS 与大豆蛋白对人外周血细胞的刺激测定了对B 细胞分化、淋巴细胞增殖、抗体的产生以及细胞因子分泌的影响。李广周等[5]研究了FOS 对举重专业大学生的影响情况，不同剂量组与孔空白组运动员的体重有明显 差异。

1 材料与方法

1.1 实验试剂

低聚果糖（批号：F2021112053112，广州汇健生物科技有限公司）；台氏液（g·L-1）：NaCl 8.0 g，KCl 0.2 g，CaCl20.2 g，NaHCO31.0 g，Na2HPO40.025 g，MgCl20.1 g，葡萄糖1.0 g（均为分析纯）。

1.2 实验仪器

BL-420E 型生物机能实验系统（成都泰盟）；麦氏浴槽（成都泰盟）；FT-100 生物张力传感器（成都泰盟）。

1.3 实验动物

新西兰大白兔10 只（滨州医学院，批号：S1002562），雌雄各半，体重为（2.4±0.5）kg。

1.4 实验方法

1.4.1 兔离体小肠标本的制备

准备禁食24 h 家兔10 只，空气栓塞法致死，剖腹取近胃幽门处小肠20 cm 左右，置于台氏液中备用，清理内容物，剪成每段1.5 ～2.0 cm，选取比较有规律的肠管，每只3 段，进行实验。

1.4.2 肠管收缩活动的记录

将张力换能器连接到BL-420E 系统，调节恒温浴槽温度，保持（37±0.5）℃，预管中加入12.5 mL台氏液。将肠段上部与张力换能器相连，下部与L型通气钩连接，放入预管中，输入95% O2和5% CO2混合气体，以每秒1 ～2 个气泡为宜，待肠管收缩稳定后，依次加入不同浓度的低聚果糖溶液。先记录肠管正常运动曲线，然后再记录给药前后5 min左右的运动曲线。每次加药完成都要将肠管冲洗3 次，待稳定后，再添加下一剂量。

1.4.3 低聚果糖对小肠平滑肌自主性收缩的影响

待肠管收缩正常后，实验组分别添加低聚果糖溶液，使终浓度分别为1 mg·mL-1、5 mg·mL-1、 10 mg·mL-1、20 mg·mL-1、30 mg·mL-1、40 mg·mL-1、50 mg·mL-1和100 mg·mL-1，对照组加入等量台氏液，记录其运动曲线，频率、振幅及张力，观察并记录。

1.5 统计学处理

2 结果与分析

如表1 所示，低聚果糖剂量在1 ～20 mg·mL-1时，收缩频率升高，小肠平滑肌紧张性增加，且在1 mg·mL-1时张力提高最大，平均收缩张力从对照的（1.21±0.21）g提高到（2.26±0.15）g，（n=10，P＜0.01）。当低聚果糖浓度在30 mg·mL-1及40 mg·mL-1时，张力变化不大。当达到50 mg·mL-1以上时，张力变小，收缩程度降低。由此可知，低聚果糖在低浓度时可加强小肠紧张性收缩及节律性收缩，当浓度升高到一定程度时作用减小，当超过50 mg·mL-1后，表现为降低小肠紧张性收缩，存在加强小肠平滑肌收缩的最适剂量。在低浓度下可以提高小肠平滑肌紧张性，中浓度无影响，在高浓度情况下可降低小肠平滑肌收缩强度。

表 1 低聚果糖对离体小肠平滑肌作用的影响表

3 结论

低聚果糖不仅能够促进小肠运动、改善肠道功能，而且可以有效降低血清胆固醇，对于高血压、动脉硬化等心血管疾病都具有良好的作用效果。对于其被肠道细菌酵解后所产生的短链脂肪酸，能够作用于肠道上皮细胞，起到保护肠道屏障完整性以及抑制病原菌生长的作用，所产生的这些效应与TLRs信号传导途径引发的特异性紧密连接蛋白（TJ 蛋白）的诱导有关。另有研究证明，低聚果糖在肠道上皮屏障TLRs 信号途径受到干扰或缺陷的情况下，也能够起到直接促进肠道上皮细胞屏障功能不受损伤的作用[6]。目前，对于胃肠动力障碍的治疗，甲氧氯普胺是应用于促进胃肠动力最早的药物，以产生中枢性和外周性多巴胺效应途径达到治疗目的。多潘立酮可抑制多巴胺对胆碱能神经元刺激，对胃肠蠕动产生促进作用并加快胃排空速度，从而减少胃食管返流等情况的发生。莫沙必利属于5-HT4 受体激动剂，可以激动5-HT4，使乙酰胆碱增加，从而对胃肠道活动起到促进作用。还有一些其他常用药物包括NO 合酶抑制剂、阿片肽K 受体阻滞剂等也被应用于胃肠动力障碍的治疗。但是这些药物均有不同程度的副作用，所以现在对于胃肠动力障碍的治疗已由整体水平逐渐向细胞分子水平转移，主要的途径包括胃肠电技术、胃排空及小肠推进功能测定、离体肠管动力以及离体胃肠道平滑肌细胞的胃肠运动记录方法等[7]。本实验结果表明，一定剂量下的低聚果糖对正常家兔离体小肠平滑肌收缩幅度有促进效果，浓度在1 ～20 mg·mL-1时效果明显，存在使小肠收缩加强的最适浓度。当低聚果糖浓度高于 50 mg·mL-1时，可降低小肠收缩强度，这可能与高渗透压下细胞功能受到影响有关，也可能存在低聚果糖其他作用机制，需要进一步研究。