功能性低聚糖对急性便秘模型小鼠通便功能的影响*

2022-10-12张华南于立芹宁二娟全彦涛

中国药业 2022年18期

张华南，朱杰，于立芹△，宁二娟，全彦涛

（1.河南省科学院，河南郑州 450002；2.河南省纳普生物技术有限公司，河南郑州 450002）

便秘为常见的胃肠功能紊乱，以排便次数减少、排便困难等为主要特征［1］。目前我国成人慢性便秘患病率为10.9%［2］，巴西、法国等国超22%［3］。便秘与饮食习惯、精神心理压力及肠道原发性疾病、神经源性疾病、代谢性疾病等多种因素有关［4］。便秘尤其是慢性便秘，不仅会直接影响患者的生活质量，还可引发急性心脑血管疾病及胃炎、胃食管反流、痔疮等胃肠道并发症，严重影响患者的健康［5］。功能性低聚糖不被机体消化吸收，进入大肠后可维持肠道正常环境、刺激特定肠道微生物生长、调节肠道功能［6］。且其具有抑制肥胖、防便秘、调节血清胆固醇水平、增强机体免疫等多种药理活性，尤以润肠通便功能为近年来研究热点［7-10］。常见的功能性低聚糖包括低聚果糖（FOS）、低聚木糖（XOS）与水苏糖等，在婴幼儿食品、烘焙工业与饮料工业中有广泛应用［11］。功能性低聚糖在自然界中种类较多，功能活性也有所差异［12］。盐酸洛哌丁胺为外周性阿片受体激动剂，可抑制肠道水分泌和结肠蠕动，延迟粪便疏散时间和肠腔运动，进而引发便秘，常用于探索新的便秘治疗药物［13］。基于此，本研究中采用盐酸洛哌丁胺复制急性便秘小鼠模型，并比较XOS、水苏糖与FOS对模型小鼠排便、小肠运动及血清胃肠神经递质水平的影响，为功能性低聚糖在通便类功能食品中的应用提供科学依据。现报道如下。

1 材料与方法

1.1 仪器、试药与动物

仪器：imark酶标仪（伯乐生命医学产品<上海>有限公司）；STX2201型便携式电子天平（精度为0.1 g，奥豪斯仪器<上海>有限公司）。

试药：盐酸洛哌丁胺胶囊（西安杨森制药有限公司，批号为LDJ130E，规格为每粒2 mg）；XOS（河南益常青生物科技有限公司，批号为HG200930F1，含量95%）；水苏糖（西安天美生物科技股份有限公司，批号为SST20200805，含量90%）；FOS（河南益常青生物科技有限公司，批号为20200916036，含量95%）；乳果糖（北京韩美药品有限公司，批号为19100015，规格为每袋15 mL，每1 mL含乳果糖0.667 g）；小鼠内皮素（ET）试剂盒、P物质（SP）试剂盒、生长抑素（SS）试剂盒、胃动素（MTL）试剂盒、胃泌素（Gas）试剂盒、血管活性肠肽（VIP）试剂盒（批号分别为20112309，20112345，20112393，20112392，20112305，20112346），均购自江苏酶免实业有限公司。

动物：SPF级KM小鼠120只，雄性，4周龄，体质量（20±2）g，均由湖南斯莱克景达实验动物有限公司提供，实验动物生产许可证号SCXK（湘）2016-0002。实验期间自由饮水和摄食，12 h昼夜变换，控制相对湿度为50%～70%，环境温度为（23±1）℃。实验过程中对动物的处理均符合科学技术部《关于善待实验动物的指导性意见》的要求。

1.2 方法

分组与给药：120只小鼠随机分为空白对照组（A组，等体积生理盐水），模型组（B组，等体积生理盐水），乳果糖组（C组，5 mL/kg），XOS组（D组，500 mg/kg），水苏糖组（E组，500 mg/kg）与FOS组（F组，2 000 mg/kg），各20只。各组小鼠分别灌胃相应药物和生理盐水。除C组外，其他各组灌胃体积均为10 mL/kg，每日1次，连续10 d。

体质量：记录小鼠给药前后体质量，并进行组间比较。

通便实验：各组取10只小鼠，于给药第0，3，9天测定24 h排便量（8：00、13：00、18：00各测1次，记录总质量）。末次给药并禁食不禁饮16 h后，灌胃盐酸洛哌丁胺混悬液（10 mg/kg）以复制急性便秘小鼠模型。30 min后，A组与B组小鼠灌胃墨汁，其余各组小鼠均灌胃含药墨汁0.4 mL。从灌胃墨汁开始，记录各组小鼠排首粒黑便时间以及6 h内排便粒数与黑便质量。

小肠推进实验：各组取10只小鼠，参照通便实验项下方法建模与灌胃墨汁，灌胃墨汁30 min后，摘眼球取血并处死小鼠，理出肠系膜，剪取幽门至回盲部肠管，将小肠轻拉成直线，测量肠管长度，即为小肠总长度；从幽门至墨汁前沿即为墨汁推进长度，计算墨汁推进率。墨汁推进率（%）=墨汁推进长度（cm）/小肠总长度（cm）×100%。

胃肠神经递质含量：取小肠推进实验项下血液，室温放置30 min，5 000 r/min离心，分离，得血清，采用酶联免疫吸附（ELISA）法测定小鼠血清中SP，MTL，Gas，ET，VIP，SS水平，按试剂盒说明书要求操作。

1.3 统计学处理

2 结果

2.1 小鼠体质量

结果见图1。各给药组小鼠的初始体质量与A组均无显著差异，表明小鼠分组均衡性良好。末次给药后，与A组比较，E组及F组小鼠体质量显著增加（P=0.050，0.031），D组及C组小鼠体质量无明显变化。

2.2 正常小鼠排便量

结果见表1。可见，随着饲养时间延长，小鼠24 h排便量逐渐增多。仅E组小鼠给药第9天24 h排便量及其与给药第0天的差值均显著大于A组（P=0.034，0.048）。

表1 各组小鼠建模前排便量比较（±s，g，n=10）Tab.1 Comparison of defecation volume of mice in each group 24 h before modeling（±s，g，n=10）

2.3 急性便秘模型小鼠排黑便量及时间

结果见表2。E组小鼠首粒黑便排出时间较B组显著缩短（P=0.043），6 h黑便粒数及其质量分别较B组显著增加（P=0.022，0.009）。F组小鼠6 h黑便质量较B组显著增加（P=0.037）。

表2 各组小鼠建模后排黑便的量与时间比较（±s，n=10）Tab.2 Comparison of defecation volume and excretion time of black stool after modeling in each group（±s，n=10）

注：与B组比较，#P<0.05，##P<0.01。图2、表3同。Note：Compared with those in group B，#P<0.05，##P<0.01（for Fig.2 and Tab.2-3）.

2.4 小肠墨汁推进率

结果见图2。B组小鼠小肠墨汁推进率较A组显著降低（P=0.004）；E组与C组小鼠小肠墨汁推进率较B组显著升高（P=0.024，0.000）。

图2 小肠墨汁推进率（n=10）Fig.2 Ink-pushing rate in small intestine（n=10）

2.5 血清胃肠神经递质

结果见表3。与A组比较，B组小鼠血清MTL（P=0.048），SS（P=0.008）及VIP（P=0.026）水平显著降低。与B组比较，C组小鼠SP（P=0.004）及SS水平（P=0.007）显著升高；E组小鼠ET水平（P=0.034）与VIP（P=0.006）水平显著降低，SP（P=0.016）水平显著升高；F组小鼠Gas（P=0.022）及VIP（P=0.002）水平显著降低。

表3 各组小鼠血清胃肠神经递质水平比较（±s，n=10）Tab.3 Comparison of serum gastrointestinal neurotransmitter levels of mice in each group（±s，n=20）

3 讨论

目前治疗便秘的传统药物包括渗透性泻药与刺激性泻药，但仅可短期缓解，无法改善患者长期生活质量，且药品不良反应较多［14］。新型肠道促分泌剂、5-羟色胺4受体激动剂、胆汁酸转运抑制剂等药物耐受性与有效性尚待更多临床研究证实［15］。针对老年人与青少年等特殊群体以及长期便秘人群，亟需作用温和且安全有效的便秘治疗药物。目前已有多种以功能性低聚糖为原料的改善胃肠道功能保健食品，但由于产品所用原料来源不统一，用量参差不齐，效果差异较大［16］。开展其通便功能对比研究及相关机制的研究，对于开发稳定有效的防治便秘药物或润肠通便功能食品具有重要意义。

本研究结果显示，不同低聚糖对急性便秘模型小鼠的肠道运动影响差异较大，水苏糖可明显提高排便量，而XOS与FOS效果相对较弱。与李雅丽等［17］的研究结果一致，即功能性低聚糖对肠道益生菌的作用可能是其影响排便的因素之一。XOS、水苏糖与FOS均为水溶性膳食纤维，摄入后可改变肠道内容物的渗透压，同时增加粪便水分，刺激肠道蠕动，因此常用于减肥等功能食品中，但本研究中发现其可增加小鼠体质量。有研究报道，实验动物可从FOS饲料中获得比基础饲料更多的能量，摄入FOS时动物体质量会不断升高［18-19］，与本研究结果一致。

本研究结果显示，盐酸洛哌丁胺干预后可显著抑制小鼠小肠蠕动，减少排便粒数及黑便质量，降低血清中兴奋性递质MTL及SP水平，引发小鼠急性便秘症状。近年来研究发现，便秘尤其是慢性功能性便秘与胃肠激素分泌异常密切相关。SP，MTL，Gas，ET，SS，VIP均为重要的胃肠神经递质。SP，MTL，Gas均属兴奋性递质，其中SP主要分布于肠道肌间神经丛，能抑制胃肠道黏膜分泌，减慢胃肠道黏膜水、电解质转运速度［20］，还可对胃肠纵行肌和环形肌产生双重收缩效应，从而刺激肠道运动［21］；MTL可促进胃蛋白酶的分泌，增加消化道的收缩与蠕动；Gas可促进胃酸分泌、胃窦收缩及胃肠道黏膜生长，刺激消化道进行机械运动和电活动［22］。ET，SS，VIP属抑制性神经递质，其中ET是与心血管、肾脏与消化系统疾病等多种疾病相关的一种活性多肽，可由胃肠道黏膜细胞合成，与受体结合后可通过一系列反应大幅升高细胞内Ca2+浓度，从而引发Ca2+介导的平滑肌收缩［23］；VIP是肠道肌间神经丛中的抑制性神经递质，与受体结合后可激活蛋白激酶A，抑制肠道环形肌收缩，使肠道较长时间处于舒张状态，延长肠道传输时间［24-25］；SS能降低肠道消化液分泌，减少肠道蠕动，临床常用于缓解肠梗阻类疾病，减少肠道过度运动所引发的功能性损伤［26］。

本研究中所用3种功能性低聚糖结构差异大，对急性便秘模型小鼠肠道运动影响程度不同，且对多种胃肠神经递质影响较复杂。水苏糖主要源于草石蚕、泽兰、地黄等植物，是由2分子α-半乳糖、1分子α-葡萄糖和1分子β-果糖构成的四糖［27］；XOS是由2～7个木糖分子以β-1，4-糖苷键结合而成，通常以玉米芯、甘蔗、油茶壳、麦秆等农业废料为原料经过化学法水解、发酵法和木聚糖酶酶解法制备而成［28］。FOS广泛存在于马铃薯、洋葱、香蕉等多种植物中，是由果糖和葡萄糖通过β-2，1-糖苷键连接而成［29］。本研究结果显示，水苏糖润肠通便效果优于XOS与FOS，可能因为水苏糖可显著降低模型小鼠血清中抑制性神经递质水平及升高部分兴奋性神经递质水平，从而综合发挥较强的促肠道运动作用；而FOS与XOS作用机制较复杂，不能显著影响模型小鼠血清神经递质水平。

综上所述，功能性低聚糖中，水苏糖对急性便秘模型小鼠的润肠通便作用优于XOS与FOS，但对其他便秘尤其是慢性便秘的影响及相关机制尚待进一步研究。