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《南京大学》 2017年
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溃疡性结肠炎肠神经胶质细胞与肠道动力的改变及可溶性膳食纤维的调控作用

代续杰  
【摘要】:研究背景:溃疡性结肠炎(Ulcerative colitis,UC)是一种病因尚不明确的结肠和直肠慢性非特异性炎症性疾病,其临床表现为反复发作的腹痛、腹泻和粘液脓血便、消瘦及贫血等,同时还可伴有不同程度的肠外表现。该病在欧美发达国家发病率较高,近年来,随着我国经济社会的发展以及人民生活水平的提高,该病在我国的发病率呈逐年上升趋势。UC时往往存在肠道动力功能障碍,且与肠道炎症互相影响,从而导致肠道炎症与肠道动力障碍持续加重,进而增加UC治疗的难度。目前UC的发病机制尚不十分明确,大量研究表明遗传易感性、肠道菌群失调、肠道免疫功能异常以及环境因素的改变在其发生与发展的过程中起着重要的作用。近年来研究已证实肠神经系统(Enteric nervous system,ENS)尤其是肠神经胶质细胞(Enteric glial cell,EGC)作为一个新兴因素在UC的炎症过程中起着重要的作用,同时研究显示,EGC还参与了肠道动力的调控过程。UC时可溶性膳食纤维(果胶)可通过肠道菌群的作用,在结肠内分解为短链脂肪酸(Short chain fatty acid,SCFA)降低结肠黏膜的通透性,维持肠道黏膜屏障功能的稳定,进而改善肠道炎症,在UC的治疗中起着重要作用。但可溶性膳食纤维对UC肠道动力功能异常是否具有调控作用以及EGC在UC肠道动力中的作用机制尚不十分清楚。研究目的:本课题旨在探究UC时肠道动力与EGC的异常改变,以及可溶性膳食纤维能否通过调控EGC的异常改变进而调控肠道动力的改变;并在此基础上探讨可溶性膳食纤维调控EGC及改善肠道动力的可能机制,以期为UC临床治疗中应用可溶性膳食纤维调控肠道动力功能障碍提供部分理论依据。材料与方法:实验动物选择野生型雄性C57BL/6小鼠,以DSS诱导的结肠炎作为小鼠UC的实验模型,实验过程分为四组即正常对照组、DSS造模组、果胶处理组和果胶联合抗生素处理组。各组小鼠适应性喂养一周,然后开始实验过程。正常对照组实验过程中自由饮水,DSS造模组在实验过程最后一周改用5%DSS溶液自由饮用,果胶处理组则提前四周给予4%果胶自由饮用,最后一周改用5%DSS溶液联合4%果胶自由饮用,果胶联合抗生素处理组提前四周给予4%果胶联合四联抗生素,最后一周改用4%果胶联合四联抗生素及5%DSS溶液共同处理。第6周造模过程中,定期观察各组小鼠进食、饮水、活动性、大便性状、大便隐血情况以及体重变化并进行疾病活动度评分(DAI),造模结束前一天,分别通过珠球排出实验评估各组小鼠结肠运输时间,造模结束后,麻醉处死各组小鼠,取结肠组织,部分立即放入固定液中,进行结肠动力检测实验以评估结肠收缩强度与频率,一部分用于HE染色,用于评估肠道炎症状况,同时酶联免疫吸附试验(ELISA)检测结肠组织炎症因子(TNF-α IL-1β和PGE2)表达水平,通过免疫荧光和蛋白质印记(Western blot)法分别定性和定量检测各实验组肠神经胶质细胞(EGC)异常活化(S100B、GFAP 和 Connexin-43 蛋白)。实验结果:与对照组相比,DSS造模组小鼠结肠运输时间显著增加,果胶处理组及果胶联合抗生素处理组结肠运输时间介于对照组及DSS造模组之间,且两组之间无显著差异;同时DSS造模组小鼠体重下降明显,口服果胶及口服果胶联合处理可减轻由DSS所引起的体重下降,DAI评分显示DSS造模组显著增加,经过果胶及果胶联合抗生素处理后,DAI评分均有不同程度的下降。HE染色结果显示,DSS造模组小鼠结肠黏膜上皮细胞遭到破坏,上皮脱落,部分隐窝破坏,杯状细胞明显减少,腺体排列紊乱,黏膜及黏膜下充血水肿,可见大量中性粒细胞、淋巴细胞等炎性细胞浸润,同时可见弥漫小溃疡分布,符合UC的病理学改变,表明本实验UC造模成功,经过果胶及果胶联合抗生素干预后的两组小鼠,HE染色结果显示炎症症状均有不同程度的减轻,进一步的ELISA实验结果显示,DSS造模组小鼠结肠黏膜中,TNF-α、IL-1β和PGE2等炎症因子表达水平显著增高,果胶及果胶联合抗生素干预后表达水平均有不同程度的下降,表明可溶性膳食纤维(果胶)具有改善UC肠道炎症的作用。结肠动力检测实验结果显示,与正常对照组相比,DSS造模组小鼠无论结肠的的收缩强度及收缩频率均有显著下降,使用果胶及果胶联合抗生素处理则可明显提高小鼠结肠的收缩强度与收缩频率,同时免疫荧光及Westernblot结果均显示DSS造模组小鼠结肠S100B及GFAP蛋白水平显著增加,提示此时EGC的异常活化,当使用果胶及果胶联合抗生素处理后,S100B及GFAP水平显著下降,表明UC时可溶性膳食纤维(果胶)可通过调控EGC从而调控肠道动力。进一步的免疫荧光及Western blot结果显示DSS造模组小鼠EGC中连接蛋白Connexin-43表达水平显著下降,果胶干预后其表达水平显著增加,同时肠道动力异常得到显著改善。实验结论:在DSS诱导的小鼠结肠炎模型中,结肠动力及肠神经胶质细胞(EGC)发生了异常改变,可溶性膳食纤维可通过调控肠神经胶质细胞(EGC)的异常活化过程进而调控UC时结肠动力的异常改变,进一步的机制研究表明可溶性膳食纤维通过对EGC细胞中连接蛋白Connexin-43的表达调控继而调控UC肠道动力的异常。
【学位授予单位】:南京大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:R574.62

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