红茶在高糖饲喂小鼠结肠炎中的保护作用
2023-06-29王俏奕王益
王俏奕 王益
近期,Hasan Zaki研究团队发表了一项关于糖摄入与结肠炎的相关性研究,证明了高糖摄入可改变小鼠肠道微生物生态,从而促进结肠炎的发生发展。研究者据此提出,西方饮食的高糖特点可能是造成西方国家炎症性肠病(IBD)高发的原因之一。
此外,还有研究表明,茶叶提取物可通过改善肠道菌群防止结肠炎的发生,因此我们推测饮茶可以有效抑制高糖摄入诱发的结肠炎。为了验证这一猜想,我们重建了高糖饲养下的小鼠结肠炎诱导模型,将30只SPF级小鼠随机分为5组,分别以纯净水、10%葡萄糖溶液、1%红茶、10%葡萄糖+1%红茶饲养8天,再在饮水中添加2.5%硫酸葡聚糖钠盐(DSS)继续饲养8天,诱发小鼠结肠炎。结果发现,与纯净水组相比,10%葡萄糖溶液饲养的小鼠在DSS诱导下,体重显著降低,结肠炎相关症状显著增强,结肠缩短,结肠组织具有更为明显的炎症损伤;以10%葡萄糖+1%红茶饲养的小鼠,则与纯净水组无显著差异。这说明在DSS诱导的结肠炎模型中,红茶对高糖饮食加剧的小鼠结肠炎具有保护作用。
IBD与结直肠癌的发生关系密切,严重危害人类的生命健康与安全。因此,进一步厘清和证明糖摄入与IBD发生之间的关系,对于指导饮食和保护人民健康具有重要意义。希望通过本研究,能够帮助人们全面认识糖与结肠炎发生发展之间的关系,并提供初步证据说明通过合理搭配饮食减少糖的负面影响的可行性。
一、材料与方法
1.小鼠及饲养环境。选用6周龄的BALB/c雌性小鼠,全程采用标准饲料喂养,营养组成(g/kg)为:水分≤100、粗纤维≤50、粗蛋白≥180、粗脂肪≥40、粗灰分≤80。饲养环境为:温度(20±1)℃,12h/12h光照黑暗循环。所有动物实验均符合国家有关动物保护的相关法律或法规。
2.茶水配制方法。为方便标准化,茶叶选用袋泡红茶(立顿,2g/袋)。将1%(w/v)干茶叶浸泡在100℃纯净水中,直到冷却至室温。
3.小鼠饮水预处理。将30只小鼠随机分为平均体重近似的5组,每组6只,分别喂食(i)纯净水、(ii)纯净水、(iii)1%红茶、(iv)10%葡萄糖、(v)10%葡萄糖+1%红茶。每天记录每组的饮水量与饲料摄入量,每2-3天测量体重。
4.DSS诱导模型及疾病指数评分标准。预处理8天后,除健康对照组外,各组以含2.5%DSS的相应饮水饲喂小鼠。为确保各组小鼠饮水量接近,葡萄糖浓度降至3%,每天记录每组的饮水量与饲料摄入量,每2-3天测量体重。8天后,对小鼠疾病特征进行评估,并解剖小鼠,取结肠,测量结肠长度。根据小鼠外貌与活动情况(0-2分)、腹泻或便血(0-2分)和肛门红肿或出血程度(0-2分)进行疾病指数综合评分。
5.组织切片HE染色及病理評分标准。将结肠组织从肛门端向盲肠端折叠包裹,进行石蜡包埋,制作结肠纵截面的组织切片,通过HE染色并观察。病理计分标准为:白细胞浸润(0-3分)、溃疡出血(0-3分)、固有层增厚肿大(0-3分)、隐窝缩短或破坏(0-3分)。
6.数据统计分析。实验数据采用GraphPad Prism8软件进行分析、作图,统计方法为单因素方差分析(One-way ANOVA)。
二、结果与分析
1.高糖摄入诱发IBD动物模型的重建。本研究重建了高糖饲养预处理后使用DSS诱导小鼠发生IBD的动物模型(图1a)。在2.5%DSS溶液处理3天后,经过10%葡萄糖饲养的小鼠逐渐表现为体重降低(图1b),活动减少且迟缓,蜷缩弓背,毛发凌乱;第6-8天出现肛门红肿、腹泻、血便症状。纯净水饲养的对照组小鼠经2.5%DSS溶液处理后,体重稳定,未出现腹泻症状。处理第8天,对各组小鼠进行结肠炎症状评估,相比对照组,高糖饲喂小鼠的病症显著。以上结果提示,高糖摄入的确能够加重DSS诱导的小鼠结肠炎。
2.红茶饲喂显著抑制高糖摄入引发的小鼠结肠炎。在上述动物模型中,加入1%红茶饲喂组和10%葡萄糖红茶饲喂组,观察红茶是否对于高糖摄入诱发的小鼠结肠炎具有抑制作用。通过分析小鼠在DSS诱导下结肠炎的体重变化、病症情况发现,小鼠经添加红茶的葡萄糖溶液预处理、再经DSS诱导后,体重保持稳定增长(图1b),结肠炎症状不明显(图1c),各项指标均与葡萄糖溶液预处理的小鼠具有显著差异。以上结果提示,红茶饲喂可以抑制因高糖摄入引发的小鼠结肠炎。
3.红茶抑制高糖摄入促进结肠炎的病理分析。结肠的长度是评价小鼠结肠炎严重程度的关键指标之一,在DSS溶液处理第8天,处死小鼠并解剖测量结肠长度后发现,葡萄糖红茶饲喂小鼠的结肠长度显著较单独饲喂葡萄糖组的小鼠更长,与未经DSS处理的健康对照组小鼠接近(图2a)。通过对小鼠结肠组织(近肛门端)进行病理分析发现,葡萄糖预处理组小鼠的结肠组织出现隐窝受损、溃疡,大量白细胞浸润到黏膜固有层,严重部位有出血的现象,是结肠炎的典型特征,而其他DSS处理组的小鼠仅可见少量白细胞浸润和隐窝缩短,炎症程度较轻(图2b-c)。以上实验结果从病理角度再次证明,高糖摄入可加重DSS诱导产生的小鼠结肠炎,而饮用红茶可以有效抑制这一作用,对结肠起到保护作用。
4.组间的饮水量差异对实验结果影响有限。为了避免添加红茶导致小鼠减少饮水从而影响到糖摄入,我们全程测量了小鼠每日的饮水量,并且调整红茶的添加浓度,使小鼠饮水量保持接近。数据显示,在不添加葡萄糖的情况下,1%红茶的添加不会降低小鼠的饮水量。虽然在预处理早期,10%葡萄糖红茶饲喂组的饮水量略低于10%葡萄糖组,但是二者的饮水量均明显大于不添加葡萄糖组小鼠,且从预处理第4天起,二者饮水量相当(图3a),因此我们认为添加红茶后,小鼠依然摄入了大量的葡萄糖。此外,在DSS处理过程中,葡萄糖红茶组小鼠DSS溶液的摄入量相比葡萄糖水溶液组小鼠的饮水量更多(图3b),说明其摄入了更多的DSS,但经诱导产生的结肠炎症程度与对照组相当,较葡萄糖水溶液组显著更轻。因此我们认为,在饮水中添加红茶对于最终实验结果和结论的影响十分有限。
三、讨论
本研究重建了高糖摄入促进结肠炎发生发展的动物模型,并发现通过饮用红茶可以有效抑制糖的促炎作用,说明高糖摄入并不是加重人类结肠炎的充分条件。高糖饮食通过改变肠道微生物生态从而影响肠道健康的这一作用机制,极易受到其他饮食因素的干扰而改变,因此高糖饮食对于人类结肠炎发生发展的实际影响仍需要进一步科学评估和确认。
本研究的结论提示,尽管糖可能存在诸多不利于健康的影响,但在人类常见食谱中亦有一些食物具有相应的保护功能,可部分抵消糖的负面作用。本研究的发现并非孤例,除红茶外,咖啡也曾被证明可以降低高糖摄入伴随的全因死亡率。
当前,在食品中添加人工甜味剂(代糖)是一种广泛采用的控糖手段,虽然确实可以有效降低糖的摄入量,但近期的研究表明,人工甜味剂可影响机体微生物组,从而改变血糖反应,或诱发肠道炎症,说明甜味剂对人体安全与否,依然具有不确定性。因此我们认为,至少在健康人群中,通过合理的膳食搭配以降低糖带来的风险,相比简单地使用代糖进行减糖、禁糖,是一种更为积极、安全的健康策略。
需要注意的是,红茶的成分复杂,何种物质发挥了主要功能?是否通过影响肠道菌群从而抑制炎症发生?这些机理性问题都需要通过深入研究才能回答。此外,在高糖饮食人群中开展饮茶习惯与炎性肠道疾病关系的队列研究,或能有效验证本研究的观点。
无论如何,考虑到红茶长期被视为一种健康饮品,鼓励高糖饮食人群通过饮茶减少糖的潜在危害,仍不失为一个合理的建议。
作者简介:王俏奕(2005-),女,上海人,学生,研究方向为食品与健康。
王益(1988-),男,上海人,研究员,博士,研究方向为细胞治疗。