魔芋葡甘聚糖對小鼠腸道生理結(jié)構(gòu)及蠕動功能的影響

黃夏伶，張煒，李玉桑

（中南民族大學(xué)藥學(xué)院藥理學(xué)研究室，湖北武漢 430074）

便秘是糞便在腸腔內(nèi)停滯過久，水分被過多吸收，而出現(xiàn)的排便次數(shù)減少、糞便干硬等排便困難癥狀。隨著人口老齡化和生活方式的改變，便秘患病率不斷增加，而長期便秘又易引起痔瘡、肛門裂傷、脫肛，嚴重便秘可引起虛脫、暈厥[1]，嚴重妨礙工作與生活，甚至極大地危害心理及身體健康。

魔芋是天南星科魔芋屬多年生草本植物，其塊莖炙后能健胃、消飽脹，有“去腸砂”之稱。魔芋通常加工成精粉，其主要成分是葡甘聚糖；在成熟的新鮮魔芋中，葡甘聚糖的含量約6%～10%；在魔芋粉中含量達50%～80%左右[2]。研究表明KGM除調(diào)節(jié)胃腸道運動外，還具有抗衰老、減肥、降血脂、降血糖和抗腫瘤等多種功效。本文就KGM在調(diào)節(jié)胃腸道作用方面做探究。隨著食物精化和人口老齡化，便秘患者急劇增加，預(yù)防便秘主要是飲食中增加膳食纖維的含量，而KGM是優(yōu)良的膳食纖維，能促進胃腸蠕動，葡甘聚糖分子中含有大量羥基、羰基等親水性基團，能吸附其自身重量的80～120倍的水份形成粘稠的溶液[3]，KGM 能增強的腸道功能，并能抑制小腸對水分的吸收和使腸壁水分被吸收進腸道，軟化大便而起到通便作用，可使結(jié)腸運輸加速，從而改善便秘[4]。

但隨著魔芋葡甘聚糖的廣泛食用，部分食用者（主要是老年人）反映便秘加重了。針對這一現(xiàn)象，本研究利用硫糖鋁模擬腸道功能失調(diào)之癥，并采用葡甘聚糖灌胃處理，觀察小鼠的首次排便時間、單位時間內(nèi)糞便量及含水量、小腸推進率等，揭示了葡甘聚糖可能加重老年小鼠腸道功能失調(diào)，并導(dǎo)致便秘的作用與規(guī)律[5]。

1 材料與方法

1.1 受試樣品魔芋葡甘聚糖為白色粉末沖劑，由湖北一致魔芋生物科技有限公司生產(chǎn)；人體推薦用量為 42.9 mg/

（kg?d）。

1.2 實驗動物

雄性昆明（KM）小鼠 25只，體重 18～20 g，4周齡，SPF級；雄性KM小鼠25只，體重45～50 g，60周齡，SPF級，由湖北省實驗動物中心提供，許可證號：SCXK（鄂）2015-0018。食物和飲水供應(yīng)充足，溫度保持范圍在 20 ℃～25 ℃，濕度保持范圍60%～70%，光照/暗時間為12/12 h循環(huán)。

1.3 主要試劑與儀器

二甲苯，國藥集團化學(xué)試劑有限公司；蘇木精，南京建成科技公司；伊紅，美國 AMRESCO公司；TP1020脫水機，德國Leica；EG1150石蠟包埋機（德國Leica）；RM2265全自動輪轉(zhuǎn)式切片機（德國Leica）；BTY脫色搖床（上海博通）。

1.4 實驗方法

青年小鼠組采用25只4周齡雄性KM青年小鼠；老年小鼠組采用25只60周齡雄性KM老年小鼠。均隨機分成5組：空白對照組、硫糖鋁組（硫糖鋁13.40 g/kg）、葡甘聚糖模型處理組（硫糖鋁13.40 g/kg+葡甘聚糖低劑量0.18 g/kg或高劑量0.90 g/kg）、葡甘聚糖對照組（0.90 g/kg）。

1.5 檢測指標

1.5.1 首次排便時間、糞便粒數(shù)和糞便重量的測定

給藥前饑餓過夜，第1 d給藥后記錄首次排出糞便的時間。每日1次，連續(xù)2日給藥，在第二次給藥結(jié)束后，饑餓過夜，自由飲水，收集12 h內(nèi)排便量，稱重。糞便以75 ℃烘箱處理4 h，以重量差計算含水量。

1.5.2 小腸墨汁推進率的測定

第三天以上述方法進行相應(yīng)小鼠半量灌胃。給藥30 min后，對各組小鼠進行墨汁混懸液灌胃。20 min后脫頸椎處死小鼠，解剖分離腸系膜取出小腸，置于白底平板上，在無張力作用的情況下以胃幽門處為起點量取“小腸總長度”，測量幽門至墨汁推進前端為“墨汁推進長度”，計算墨汁推進率。

1.5.3 腸道病理學(xué)

取實驗小鼠小腸、大腸腸段 H&E染色觀察病理學(xué)形態(tài)變化。

1.6 統(tǒng)計學(xué)處理

所有數(shù)據(jù)采用GraphPad Prism 5.01科學(xué)統(tǒng)計繪圖軟件進行分析，并以mean±SEM表示，組間和組內(nèi)采用雙向方差分析，最終以p＜0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果與討論

2.1 葡甘聚糖對青年小鼠腸道的作用

2.1.1 葡甘聚糖對小鼠首次排便時間的影響

如圖1a所示，與空白組相比較，單獨給予硫糖鋁組小鼠的首次排便時間顯著延長（p＜0.01）；相比硫糖鋁組，低劑量葡甘聚糖顯著縮短了小鼠糞便排出的時間（p＜0.05）；高劑量葡甘聚糖作用于后，糞便排出的時間雖無統(tǒng)計學(xué)差異，但有增加的趨勢，且在高劑量灌胃后，出現(xiàn)了小鼠死亡（死亡率2/5），解剖發(fā)現(xiàn)小鼠具有腸脹氣的現(xiàn)象；單獨給予高劑量葡甘聚糖后也出現(xiàn)了小鼠死亡（死亡率1/5），其余小鼠的首次排便時間與空白組無差異。

2.1.2 葡甘聚糖對小鼠12 h內(nèi)排便量、含水量的影響

如圖1b所示，糞便統(tǒng)計結(jié)果表明與空白組相比，硫糖鋁處理組排便量僅有少量的增加；與硫糖鋁處理組相比，葡甘聚糖高劑量與硫糖鋁共同作用后小鼠排便量劑量依賴性下降。如圖1c所示，葡甘聚糖作用的各組小鼠糞便含水量均增加，葡甘聚糖低劑量顯著性增加便秘小鼠的糞便含水量（p＜0.01）。

2.1.3 葡甘聚糖對小鼠小腸推進率的影響

圖1 青年小鼠實驗結(jié)果Fig.1 Experimental results of young mice

如圖1d所示，碳末推薦率呈劑量依賴性下降，高劑量葡甘聚糖組腸道推進率降低（p＜0.05），說明高劑量葡甘聚糖降低便秘青年小鼠的小腸蠕動。

2.2 葡甘聚糖對老年小鼠（60周齡）腸道作用

圖2 老年小鼠實驗結(jié)果Fig.2 Experimental results of aged mice

2.2.1 葡甘聚糖對小鼠首次排便時間的影響

如圖2a所示，相比空白對照組，硫糖鋁處理組的首次排便時間無差異，給予葡甘聚糖后，低劑量、高劑量均有死亡（死亡率分別為2/5、1/5），解剖發(fā)現(xiàn)腸脹氣現(xiàn)象，其余小鼠的首次排便時間無差異。高劑量葡甘聚糖作用正常老年小鼠后死亡率為 2/5，剩余小鼠的糞便排出時間延長。

2.2.2 葡甘聚糖對小鼠12 h內(nèi)排便量、糞便含水量的影響

如圖2b所示，與空白對照組相比，硫糖鋁處理后糞便量增加。與硫糖鋁處理組小鼠相比，低劑量葡甘聚糖糞便量有增加的趨勢，但無統(tǒng)計學(xué)差異。高劑量葡甘聚糖無論是對于硫糖鋁老年小鼠還是正常的老年小鼠來說，都具有減少排便的作用；且高劑量葡甘聚糖作用于正常小鼠后明顯降低排便量（p＜0.05）。老年小鼠各組的糞便量均高于青年小鼠。如圖2c所示，給藥各組老年鼠的糞便含水量基本一致；相比青年小鼠，各劑量葡甘聚糖給予后糞便含水量均降低。

2.2.3 葡甘聚糖對小鼠小腸推進率的影響

如圖2d所示，相比空白對照組，硫糖鋁組小鼠碳末推進率增加，相比硫糖鋁組小鼠，低劑量葡甘聚糖使小腸碳末推進率降低，但無高劑量葡甘聚糖使小腸蠕動無異于硫糖鋁處理組小鼠。高劑量葡甘聚糖對正常的老年鼠具有減慢小腸蠕動的作用。老年小鼠的碳末推進率均低于青年組小鼠。

2.3 小鼠H&E染色結(jié)果

圖3 小鼠腸道H&E染色圖Fig.3 H&E staining of intestine in mice

如圖3a所示，青年小鼠：空白對照組小鼠小腸絨毛完整，杯狀細胞豐富。硫糖鋁處理組小鼠的小腸絨毛完整，杯狀細胞數(shù)量與空白組相比無差異。低、高劑量葡甘聚糖作用硫糖鋁小鼠后小腸絨毛排列稀疏，但絨毛結(jié)構(gòu)完整，杯狀細胞數(shù)量減少。高劑量葡甘聚糖作用于正常小鼠后小腸絨毛完整，但杯狀細胞數(shù)量較少；老年小鼠：空白對照組小鼠小腸絨毛完整，杯狀細胞豐富。硫糖鋁處理組小鼠絨毛結(jié)構(gòu)完整但杯狀細胞數(shù)量減少。低、高劑量葡甘聚糖作用硫糖鋁小鼠后小腸絨毛出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)遭到破壞，杯狀細胞數(shù)量明顯降低。高劑量葡甘聚糖作用于正常小鼠后小腸絨毛出現(xiàn)斷裂、脫落現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)遭到嚴重破壞，杯狀細胞數(shù)量明顯降低，基本消失不見。

如圖3b所示，青年小鼠：空白對照組、硫糖鋁處理組小鼠大腸粘膜上皮完整無缺損，炎性細胞少，杯狀細胞豐富。低、高劑量葡甘聚糖作用硫糖鋁小鼠后大腸粘膜表層有缺損，炎性細胞少，杯狀細胞較空白組明顯減少。高劑量葡甘聚糖作用于正常小鼠后大腸粘膜表層缺損程度較嚴重，杯狀細胞較空白組明顯減少，并伴有炎性細胞浸潤；老年小鼠：空白對照組、硫糖鋁處理組小鼠大腸有少量炎性細胞浸潤，杯狀細胞較豐富。低、高劑量葡甘聚糖作用硫糖鋁小鼠后大腸粘膜表層有缺損，炎性浸潤巢明顯增多，杯狀細胞較空白組明顯減少。高劑量葡甘聚糖作用于正常小鼠后大腸粘膜表層嚴重缺損，杯狀細胞明顯減少，并伴大量炎性細胞浸潤。

3 結(jié)論

3.1 便秘是全球范圍內(nèi)常見的消化腸道疾病之一[6]。我國約有 50%～60%人群有過便秘的煩惱，其中老年人、孕婦、兒童和節(jié)食減肥者的發(fā)生率較高[7]。有研究表明，60歲以上老年人中，就有22%患有便秘[8]。食用葡甘聚糖想要改善便秘，但適得其反的出現(xiàn)了便秘加重的情況。

3.2 我們所做的動物研究表明，青年小鼠在致便秘藥硫糖鋁作用后，低劑量葡甘聚糖較高劑量葡甘聚糖對首次排便時間、12 h內(nèi)排便量有明顯的改善作用，提示低劑量葡甘聚糖能夠促進小鼠的腸道運動功能。而在老年小鼠實驗中，發(fā)現(xiàn)高劑量葡甘聚糖對正常及腸道運動能力異常小鼠的首次排便時間、12 h內(nèi)排便量不但沒有改善作用，反而增加了首次排便時間、減少12 h內(nèi)排便量，進一步證實了高劑量葡甘聚糖對小鼠腸道運動功能有抑制作用。H&E染色結(jié)果顯示高劑量葡甘聚糖作用后，青年小鼠組小腸杯狀細胞減少，但絨毛結(jié)構(gòu)無明顯變化；大腸粘膜表層有缺損，杯狀細胞減少。高劑量葡甘聚糖作用的老年小鼠可見小腸杯狀細胞減少，甚至消失不見，絨毛結(jié)構(gòu)不完整遭破壞；大腸黏膜表層有缺損，杯狀細胞減少及出現(xiàn)炎性細胞浸潤巢。提示小鼠在高劑量葡甘聚糖作用后排便困難與腸道病理性改變有關(guān)。

3.3 相比葡甘聚糖高劑量組而言，低劑量使老年小鼠排便增加。可認為0.9 g/kg（相當于人推薦日用量）的使用劑量偏大，高劑量葡甘聚糖進入胃腸道后吸水膨脹程度太大，進而影響腸道運動，這可能為部分腸道運動能力減弱的中老年人食用葡甘聚糖后排便困難的原因。

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