抗消化淀粉對昆明小鼠的便秘預(yù)防效果

騫 宇，趙 欣*

（重慶第二師范學(xué)院生物與化學(xué)工程系，重慶 400067）

抗消化淀粉對昆明小鼠的便秘預(yù)防效果

騫 宇，趙 欣*

（重慶第二師范學(xué)院生物與化學(xué)工程系，重慶 400067）

以抗消化淀粉（resistant starch 3，RS3）為研究對象，建立動物模型，研究其對昆明小鼠便秘的預(yù)防效果。結(jié)果表明：15% RS3組小鼠表現(xiàn)出最短的首粒黑便排出時間和最高的小腸推進(jìn)率；而且15% RS3組比10% RS3、5% RS3組小鼠的血清中的胃動素、胃泌素、內(nèi)皮素、血清乙酰膽堿酯酶、P物質(zhì)和血管活性腸肽水平升高更明顯；生長抑素水平降低更顯著；各 RS3組小鼠小腸絨毛的斷裂更少，其損傷較其他組更輕。綜合分析得出，高、中、低含量的RS3對小鼠便秘具有不同程度的預(yù)防效果，其中15% RS3的便秘預(yù)防效果最佳。

抗消化淀粉；昆明小鼠；便秘；胃動素；血清乙酰膽堿酯酶

人或動物排便次數(shù)減少，或排便費(fèi)力、不暢、困難并且糞便干燥難解，就稱為便秘。便秘是一種常見的胃腸功能失調(diào)癥，是許多慢性病的誘因，也能誘發(fā)心肌梗死、腦出血，還是結(jié)腸癌的誘發(fā)因素[1]。近年來，由于生活水平的提高，膳食結(jié)構(gòu)的不合理，便秘患者越來越多，研究認(rèn)為增加膳食中的膳食纖維或益生菌可有效地減緩患者的便秘癥狀[2]。

抗消化淀粉（resistant starch，RS）指的是在健康者小腸中不被吸收的淀粉及其降解產(chǎn)物的總稱[3-4]。抗消化淀粉在大腸中發(fā)酵，其代謝產(chǎn)物主要是一些短鏈脂肪酸，如乙酸、丁酸等。代謝產(chǎn)物能夠?qū)θ梭w產(chǎn)生有益作用：一方面，可調(diào)節(jié)腸道有益菌群和降低糞便的pH值，維持腸道的酸性環(huán)境；另一方面，有效縮短毒素在機(jī)體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)時間，促進(jìn)體內(nèi)毒素的分解排出，從而起到預(yù)防結(jié)直腸癌的效果。同時，食用RS能縮短排空時間，增加糞便的濕度、體積及質(zhì)量，對于腸道疾病如便秘、腸炎、結(jié)直腸癌等有良好的預(yù)防效果[5]。

目前，根據(jù)酶解抗性和淀粉來源等條件將抗消化淀粉主要分為4 類[3]，即RS1物理包埋淀粉（physically trapped starch）、RS2抗性淀粉顆粒（resistant starch granules）、RS3老化淀粉（retrograded starch）、RS4化學(xué)改性淀粉（chemically modified starch）。在這4 類抗消化淀粉中，RS3是目前研究的重點(diǎn)，是最主要的抗消化淀粉，具有極大的開發(fā)潛力和商業(yè)價(jià)值。

本實(shí)驗(yàn)采用活性炭誘發(fā)小鼠便秘模型[6]，在小鼠造模前后，均給RS3實(shí)驗(yàn)組分別食用含5%、10%和15% RS 3的飼料，觀察不同含量的RS3對小鼠的便秘預(yù)防效果和改善作用，為利用“藥食兩用”的天然、安全的RS3食品資源和開發(fā)RS3的保健功能性食品提供了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與 試劑

1.1.1 材料

NOVELOSE 330（含41% RS3）來源于高直鏈 玉米淀粉，購自美國國民淀粉公司；預(yù)糊化玉米淀粉 浙江欣欣生化科技有限公司。

1.1.2 動物

昆明小鼠60 只，雌性、6 周齡、體質(zhì)量（23±2）g，購自重慶醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動物中心，合格證號為：SYXK（渝）2012-0001。

1.1.3 試劑

胃動素（motilin，MTL）、胃泌素（gastrin，Gas）、內(nèi)皮素（endothelin，ET）、生長抑素（somatostatin，SS）、血清乙酰膽堿酯酶（acetylcholine enzyme，AchE）、P物質(zhì)（substance P，SP）、血管活性腸肽（vasoactive intestinal peptide，VIP）血清因子試劑盒 北京普爾偉業(yè)生物科技有限公司；活性炭、甲醛、伊紅、鹽酸、蘇木素、冰醋酸、氯化鈉 成都市科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設(shè) 備

D550單反數(shù)碼相機(jī) 日本佳能公司；iMark酶標(biāo)儀 美國Bio-Rad公司；SYD2001-Ⅱ轉(zhuǎn)輪式石蠟切片機(jī) 北京蘭泰科技有限責(zé)任公司；HH-B11電熱恒溫培養(yǎng)箱 上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠；組織切片機(jī) 德國Leica公司；BX43（U-TV0.5XC-3）顯微鏡 日本Olympus公司。1.3 方法

1.3.1 動物飼料配方

基礎(chǔ)飼料（自制，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）：預(yù)糊化玉米粉30%、黃豆20%、小麥麩12%、面粉20%、骨粉2.5%、啤酒酵母1%、鹽0.5%、魚肝油1%、賴氨酸0.6%、蛋氨酸0.4%、雞蛋4%、魚粉8%。

用RS3代替基礎(chǔ)飼料中相應(yīng)量的預(yù)糊化玉米粉，分別配成含質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%、10%和15%的RS3的飼料。

1.3.2 活性炭誘導(dǎo)便秘

飼喂健康昆明小鼠，雌性、6 周齡、體質(zhì)量（23±2）g、60 只。喂食基礎(chǔ)飼料適應(yīng)5 d后，將小鼠根據(jù)體質(zhì)量隨機(jī)分成5 組，分別為：正常組、便秘對照組、5% RS3組、10% RS3組和15% RS3組，每組12 只。飼養(yǎng)在不銹鋼籠中，室溫保持（24±2） ℃，相對濕度（50±10）%，12 h明暗輪換（8：00～20：00照明）。在整個實(shí)驗(yàn)周期，正常組和便秘對照組均喂食基礎(chǔ)飼料，RS3實(shí)驗(yàn)組小鼠分別采食含有5%、10%和15% RS3的基礎(chǔ)飼料，實(shí)驗(yàn)期間各組小鼠可以自由攝食和飲水。2 周后開始每天早上9：00給除正常組外其他4 組小鼠灌胃質(zhì)量濃度為10 g/100 mL的2 ℃活性炭冰水，0.2 mL/只，每天灌胃1 次，連續(xù)灌胃3 d，直至實(shí)驗(yàn)最后1 d，所有小鼠禁食24 h，然后再灌胃活性炭冰水，0.2 mL/只，每組中6 只小鼠用于測定初次排出黑便所需時間，另外6 只小鼠在末次灌胃活性炭30 min后處死解剖。

1.3.3 小腸活性炭推進(jìn)實(shí)驗(yàn)[7]

將小鼠脫頸椎處死，剖開腹腔并分離小鼠的腸系膜，剪取上自幽門、下至回盲部的整根腸管，放于吸水紙上，將整條小腸拉成直線，以測量腸管長度，即為“小腸總長度”，從幽門至活性炭汁前沿為“活性炭推進(jìn)長度”。通過測量小腸中活性炭的推進(jìn)長度，按下式計(jì)算推進(jìn)率。

1.3.4 小鼠血清中各因子水平的測定

取0.2 mL小鼠動脈血，在4 ℃、3 000 r/min離心10 min，取上層血清。按照MTL、Gas、ET、SS、AchE、SP和VIP試劑盒說明書的方法測定血清中上述因子水平。

1.3.5 蘇木精-伊紅染色法（hematoxylin-eosin staining，H E）染色組織切片[8]

脫頸椎處死小鼠并解剖，取距回盲部2 cm處長1 cm的小腸，放入10%中性甲醛溶液浸泡，做常規(guī)HE切片。

1.4 數(shù)據(jù)分析

2 結(jié)果與分析

2.1 RS3對小鼠排便能力的影響

由圖1可知，與正常組相比，便秘對照組小鼠首次排黑便時間和小腸推進(jìn)率有極顯著差異（P＜0.01），說明便秘小鼠模型成立。高、中、低含量的RS3組小鼠第一次排黑便的平均時間均低于便秘對照組，而3 種含量的RS3組小腸推進(jìn)率明顯高于便秘對照組，表現(xiàn)出一定的便秘預(yù)防效果。其中15% RS3組小鼠的排便時間明顯低于便秘對照組，而小腸推進(jìn)率明顯高于便秘對照組，達(dá)到顯著水平（P＜0.05），在各RS3組中最接近正常組，表現(xiàn)出最好的便秘預(yù)防效果。

圖1 RS3對活性炭誘導(dǎo)便秘小鼠排出首粒黑便的時間（a）和小腸推進(jìn)率（b）的影響Fig.1 Effects of RS3 on defecation time for the first black stool (a) and gastrointestinal transit (b) in activated carbon-induced constipation mice

2.2 RS3對活性炭誘導(dǎo)便秘小鼠的血清因子水平的影響

表1 RS3對小鼠血清因子指標(biāo)水平的影響Table 1 Effect of RS3 on serum MTL, Gas, ET, SS, AchE, SP and VIP levels in activated carbon-induced constipation mice pg/mL

由表1可知，相對于正常組，便秘對照組血清的MTL、Gas、ET、AchE、SP和VIP因子水平均極顯著降低（P＜0.01）；而SS因子水平極顯著升高（P＜0.01）。5% RS3、10% RS3和15% RS3均能顯著增加血清中MTL、Gas、ET、AchE、SP和VIP因子水平，降低SS因子水平（P＜0.05），其中10% RS3和15% RS3組達(dá)到極顯著水平（P＜0.01）。15% RS3組小鼠的各血清因子水平最接近正常組，表現(xiàn)出最好的便秘預(yù)防效果。

MTL等胃腸激素均對便秘有直接影響，測定這些指標(biāo)可以判斷出便秘程度。MTL、Gas等胃腸激素的分泌異常可影響消化道的功能，胃腸激素可調(diào)節(jié)消化器官的運(yùn)動、分泌和吸收功能，并與內(nèi)分泌系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)密切相關(guān)。MTL和Gas均為重要的腦腸肽激素，Gas能調(diào)節(jié)消化系統(tǒng)的分泌及運(yùn)動功能，它的主要功能是增加腸胃蠕動，并刺激胃蛋白酶的生產(chǎn)，具有減慢胃排空的生理功能。MTL能促進(jìn)胃蠕動，刺激壁細(xì)胞分泌鹽酸，還能刺激胰液和膽汁的分泌，是一種胃腸激素，在一定程度上可反映胃腸道的運(yùn)動和功能狀態(tài)[9-10]。ET對血管張力的穩(wěn)定性起著重 要的作用，便秘引起的疾病如腸阻塞或其他嚴(yán)重的疾病都對其有影響[11]。目前，研究表明，乙酰膽堿是機(jī)體腸壁內(nèi)最重要的神經(jīng)遞質(zhì)，是對腸道運(yùn)動起調(diào)節(jié)作用的兩種重要神經(jīng)遞質(zhì)之一，它在腸道中與其受體結(jié)合，發(fā)揮胃腸蠕動的啟動性作用[12-14]。AchE是神經(jīng)遞質(zhì)乙酞膽堿（acetylcholine，Ach）的水解酶，如Ach釋放增多，則AchE活性越高，反之亦然[15]。在人和動物腸道中，作為一種重要的遞質(zhì)和胃腸激素，SP被釋放出來，可直接引起機(jī)體結(jié)腸的縱行肌和環(huán)行肌收縮，使結(jié)腸的收縮、運(yùn)動都加快；而且在機(jī)體的結(jié)腸腸肌神經(jīng)叢中含有豐富的SP神經(jīng)纖維，可強(qiáng)烈刺激消化道平滑肌的收縮[16]。通過檢測重度便秘患者結(jié)腸黏膜的SP含量，發(fā)現(xiàn)其中的SP含量水平顯著降低[17]。VIP是一種非腎上腺能非膽堿能神經(jīng)抑制系統(tǒng)的神經(jīng)遞質(zhì)，為松弛胃腸道、參與腸蠕動調(diào)節(jié)的重要成分。

有研究表明[9,18-19]，便秘患者的血清MTL、Gas、ET、AchE、SP和VIP水平低于健康人群，而SS水平高于一般正常人。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相對于便秘對照組，5% RS3、10% RS3和15% RS3組均能不同程度地增加血清的MTL、Gas、ET、AchE、SP和VIP因子水平，降低SS因子水平。其中10% RS3和15% RS3組達(dá)顯著水平（P＜0.05），并且15% RS3組最接近正常組，對便秘有最好的預(yù)防作用。

2.3 RS3對活性炭誘導(dǎo)便秘小鼠的小腸組織形態(tài)學(xué)的影響

圖2 RS3對活性炭誘導(dǎo)便秘小鼠的小腸絨毛形態(tài)學(xué)影響的觀察（×100）Fig.2 Histological images of intestine villi in mice with activated carbon-induced constipation (× 100 magnification)

由圖2可知，正常組小腸絨毛均勻整齊；便秘對照組小鼠小腸絨毛出現(xiàn)明顯損傷，長度較正常組小腸絨毛整體大幅度變短，并且斷裂情況嚴(yán)重。5% RS3、10% RS3和15% RS3組小鼠的小腸絨毛均有一定程度的變短情況，且伴有斷裂，但15% RS3組小鼠的小腸絨毛形態(tài)學(xué)觀察與正常組較為接近，只出現(xiàn)少許損傷。由此可以看出3 種含量的RS3對小鼠的便秘均有一定的修復(fù)作用，而且15% RS3組對小鼠便秘情況修復(fù)作用最好。

便秘引起的腸道功能減退會造成小鼠小腸絨毛機(jī)能的減弱，導(dǎo)致小腸絨毛出現(xiàn)斷裂、萎縮等損害，同時活性炭吸附能力強(qiáng)且表面不光滑，隨著腸道的蠕動，也可能引起小腸絨毛出現(xiàn)斷裂等損傷，所以便秘組小鼠小腸絨毛出現(xiàn)明顯損傷[20]。而3 種含量的RS3在小鼠的大腸經(jīng)微生物菌群發(fā)酵，產(chǎn)生了大量短鏈脂肪酸，降低了腸道pH值，促進(jìn)了腸道益生菌的生長增殖，這些物質(zhì)能很好的刺激小鼠的腸壁神經(jīng)，并促進(jìn)腸管蠕動及增加腸管內(nèi)滲透壓，使水分分泌增加，并影響小鼠血清中胃腸相關(guān)激素MTL等因子水平，從而產(chǎn)生潤腸通便功能，且RS3能夠增加糞便的體積，刺激腸壁蠕動，增加了腸壁組織的韌性，減小了便秘對腸道結(jié)構(gòu)的損傷[21-23]。故3 組RS3組小鼠小腸絨毛的損傷情況沒有便秘組小鼠嚴(yán)重。綜上所述，5% RS3、10% RS3和15% RS3均可不同程度的減少便秘癥狀，起潤腸通便、預(yù)防便秘的功能。

3 結(jié) 論

5% RS3、10% RS3和15% RS3組小鼠的排便時間均明顯低于便秘對照組，而小腸推進(jìn)率均明顯高于便秘對照組；3 種含量的RS3均能不同程度的增加血清的MTL、Gas、ET、AchE、SP和VIP因子水平，降低SS因子水平；各RS3組小鼠小腸絨毛損傷較輕、斷裂較少。其中15% RS3對便秘的預(yù)防效果最佳，確實(shí)具有開發(fā)潤腸通便功能保健食品的潛力，但RS3對改善活性炭誘導(dǎo)便秘小鼠胃腸功能的機(jī)理還有待繼續(xù)深入研究。

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Preventive Effect of Type 3 Resistant Starch (RS3) on Constipation in K unming Mice

QIAN Yu, ZHAO Xin*
(Department of Biological and Chemical Engineering, Chongqing University of Education, Chongqing 400067, China)

The preventive effect of type 3 resistant starch (RS3) on constipation in mice was evaluated by establishing animal models of constipation. In this study our results showed that dietary substitution of RS3 in a proportion of 15% for pregelatinized corn flour resulted in the shortest defecation time for the first black stool and the highest gastrointestinal transit. In addition, compared with 15%, RS3 when used at 10% and 5% increased the levels of serum motilin (MTL), gastrin (Gas), endothelin (ET), acetylcholinesterase (AchE), substance P (SP), vasoactive intestinal peptide (VIP) and reduced the level of somatostatin (SS). The intestinal villi of all RS3 groups showed weaker damage and less rupture compared with the control mice. Collectively these results suggest that dietary supplementation of RS3 diet at three levels has a preventive effect on constipation in mice, and the best effect is achieved at 15%.

resistant starch; Kunming mouse; constipation; motilin (MTL); acetylcholine enzyme (AchE)

TS218

A

1002-6630（2014）15-0243-04

10.7506/spkx1002-6630-201415049

2013-08-01

重慶市自然 科學(xué)基金項(xiàng)目（cstc2011jjA80001）；重慶高校創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)計(jì)劃項(xiàng)目（KJTD201325）

騫宇（1976—），女，講師，博士，研究方向?yàn)槭称坊瘜W(xué)與營養(yǎng)學(xué)。E-mail：qianyubaby@126.com

*通信作者：趙欣（1981—），男，教授，博士，研究方向?yàn)槭称坊瘜W(xué)與營養(yǎng)學(xué)。E-mail：foods@live.cn