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淡黑巨藻醇提取物降血糖活性及其對小鼠腸道菌群的影響

2018-01-08 08:58:25陳玉青嚴新陳明軍林孌楊成鳳李秋哲劉斌趙超
生物技術(shù)通報 2017年12期
關(guān)鍵詞:糖苷酶海藻菌群

陳玉青 嚴新 陳明軍 林孌 楊成鳳,3 李秋哲 劉斌,2 趙超,4,

(1. 福建農(nóng)林大學食品科學學院,福州 350002;2. 國家菌草工程技術(shù)研究中心,福州 350002;3. 中國農(nóng)業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院,北京 100083;4. 美國加利福利亞大學化學系,戴維斯 95616;5. 泉州師范學院海洋與食品學院,泉州 362000)

淡黑巨藻醇提取物降血糖活性及其對小鼠腸道菌群的影響

陳玉青1嚴新1陳明軍1林孌5楊成鳳1,3李秋哲1劉斌1,2趙超1,4,5

(1. 福建農(nóng)林大學食品科學學院,福州 350002;2. 國家菌草工程技術(shù)研究中心,福州 350002;3. 中國農(nóng)業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院,北京 100083;4. 美國加利福利亞大學化學系,戴維斯 95616;5. 泉州師范學院海洋與食品學院,泉州 362000)

篩選具有降血糖活性的海藻活性物質(zhì),研究其對2型糖尿病小鼠腸道菌群的影響,為開發(fā)具有降糖作用的營養(yǎng)功能性食品提供依據(jù)。利用體外α-葡萄糖苷酶抑制活性和HepG2胰島素抵抗細胞模型,對13種海藻通過分步提取法制備得到的35種海藻提取物進行篩選,并采用16S rRNA高通量測序技術(shù)分析降糖效果佳的提取物對2型糖尿病小鼠腸道菌群的影響。結(jié)果表明,35種海藻提取物中泡葉藻和淡黑巨藻55%乙醇提取物對α-葡萄糖苷酶活性抑制作用最為顯著,淡黑巨藻55%乙醇提取物更能顯著提高HepG2胰島素抵抗細胞的葡萄糖消耗量,其顯著增加2型糖尿病小鼠腸道內(nèi)Bacteroidetes屬的豐度,且使Firmicutes屬細菌數(shù)量明顯減少。淡黑巨藻55%醇提取物表現(xiàn)出顯著的降血糖及調(diào)節(jié)腸道菌群的作用,具有潛在的食藥用價值。

淡黑巨藻;醇提取物;糖尿?。荒c道菌群;16S rRNA高通量測序

海藻富含多糖類、萜類、蛋白類、多酚類、甾醇類、環(huán)狀多硫化合物、大環(huán)內(nèi)酯類等活性成分[1],具有抗氧化、抗腫瘤、降低血脂、降血糖以及提高免疫力等生物活性[2]。糖尿病是高發(fā)病率疾病之一,可引發(fā)各種慢性并發(fā)癥,嚴重時更會危及生命。α-葡萄糖苷酶是水解碳水化合物的關(guān)鍵酶,它可以水解低聚糖類底物的非還原端α-1,4糖苷鍵,產(chǎn)生葡萄糖經(jīng)小腸吸收進入血液,導致血糖水平上升[3]。故抑制α-葡萄糖苷酶的活性,能有效延緩碳水化合物的消化以及葡萄糖的吸收,達到控制餐后血糖的目的。目前,市場已經(jīng)出現(xiàn)多種葡萄糖消化酶抑制劑,如阿卡波糖、福格列波糖等,并廣泛應(yīng)用于糖尿病臨床治療。但阿卡波糖等口服降血糖藥物存在明顯的副作用,如引起多種消化道不適反應(yīng)。因此,可以通過體外α-葡萄糖苷酶的抑制活性篩選具有降糖天然有效化合物,以減少藥物的毒副作用[4]。

腸道菌群(Intestinal microflora)作為寄居于人體腸黏膜表面的細菌和古生菌,參與人體生理代謝、生長發(fā)育及疾病自身發(fā)展[5]。糖尿病發(fā)病率的增加與腸道菌群細菌的變化有密切的關(guān)系[6]。正常的成年人的腸道菌群由約100-150個種屬的細菌組成,其中占90%的微生物屬厚壁菌門及擬桿菌門;其次是變形菌門,還有少量其他的菌群[1]。2型糖尿病患者腸道菌群會發(fā)生中度紊亂,條件致病菌、變型菌,以及具有硫酸鹽還原能力及抗氧化功能的微生物豐度明顯增加,產(chǎn)短鏈脂肪酸細菌豐度減少[7-8]。越來越多的研究表明,通過活性物質(zhì)作用于腸道菌群進而干預腸道菌群可有效達到降血糖的效果[9-10]。本研究采用傳統(tǒng)的溶劑萃取法結(jié)合現(xiàn)代超聲波提取技術(shù)對13種海藻進行分步提取制備活性成分,其中超聲波提取技術(shù)是利用超聲波產(chǎn)生的高頻機械振動和空化作用,產(chǎn)生并傳遞能量,引起介質(zhì)進入振動狀態(tài),使其結(jié)構(gòu)發(fā)生物理改變,促使有效成分溶出,大大提高了溶出率,具有快速、高效和環(huán)保等特點[10]。各組分活性物質(zhì)通過體外α-葡萄糖苷酶抑制活性以及HepG2胰島素抵抗細胞模型,篩選獲得降血糖效果最佳的淡黑巨藻醇提取物,并研究其對2型糖尿病小鼠腸道菌群的影響,旨在為海藻在降血糖營養(yǎng)功能性食品和藥品中的應(yīng)用提供指導。

1 材料與方法

1.1 材料

13種海藻,淡黑巨藻(Lessonia nigrescens)、泡葉 藻(Ascophyllum nodosum)、LF巨 藻(Lessonia trabeculate)、鼠尾藻(Sargassum thunbergii)、海帶(Laminaria japonica)、海青菜、雜色麒麟菜(Variegated eucheuma)、海蒿子(Sargassum pallidum)、龍須菜(Asparagus schoberioides)、大葉藻(Zostera marina)、裙帶菜(Undaria pinnatifida)、石莼(Ulva lactuca)和泡泡藻(Ventricaria ventricosa)均購買自青島福興祥進出口貿(mào)易有限公司;HepG2購買自中科院典型培養(yǎng)物保藏委員會細胞庫;CCK8試劑盒,上海碧云天生物技術(shù)有限公司;α-葡萄糖苷酶、對硝基苯基-a-D-吡喃葡萄糖苷(PNPG)、阿卡波糖,上海源葉生物科技有限公司;DMEM高糖培養(yǎng)基,Hyclone;胎牛血清、100×青-鏈霉素母液、0.25% 胰蛋白酶,美國Life公司;地塞米松,美國Sigma公司;葡萄糖測定試劑盒,南京建成生物工程研究所;E.Z.N.A.? Stool DNA Kit抽提試劑盒,美國Omega Bio-Tek公司;DNA膠回收試劑盒,美國Axygen公司;TaqDNAPolymerase,美國 Thermo公司;AgencourtAMPureXP,美國Beckman Coulter公司;二甲基亞砜、無水乙醇等試劑均為分析純。

LABCONCO凍干機(北京照生行儀器設(shè)備有限公司),SepectraMax i3X酶標儀(美谷分子儀器有限公司),倒置顯微鏡(Nikon,Japan),DYY-6C 型電泳儀、DYCZ-21電泳槽、PCR 儀(美國 BIO-RAD 公司),Alliance 6.7凝膠成像系統(tǒng)(英國 UVI 公司)。

1.2 方法

1.2.1 海藻提取物的制備 13種海藻,用蒸餾水漂洗2-3次,除去泥沙和雜質(zhì),瀝水后置于45℃烘箱烘干,粉碎過100目篩,稱取海藻粉末各20 g,分別按照料液比1∶10加入55% 乙醇,45 kHz水浴超聲波50℃浸提60 min,過濾并收集濾液,凍干,備用。濾渣按照料液比1∶40加入蒸餾水,45 kHz水浴超聲波60℃浸提45 min,離心后收集上清液,加入4倍體積無水乙醇,4℃靜置過夜,離心分離上清液與沉淀,收集上清液和沉淀,凍干備用(表1)。

圖1 海藻活性物質(zhì)提取工藝流程

1.2.2 海藻提取物對α-葡萄糖苷酶活性的影響 參照α-葡萄糖酶活性的測定的方法,設(shè)置陽性對照和空白對照研究各海藻提取物在濃度為10 mg/mL時對α-葡糖苷酶活性的抑制作用。其反應(yīng)體系如表1所示,利用酶標儀在波長為405 nm條件下測定其吸光值(OD值)。反應(yīng)體系如表2。

表1 海藻提取物編號表

表2 海藻提取物對α-葡萄糖酶抑制活性檢測體系

按照下列公式計算 α-葡萄糖苷酶活性抑制率:

抑制率(%)=(1-A00/A01)×100%

式中:A00= A3-A4,A01= A1-A2。其中,A1:對照組OD值;A2:背景對照組OD值;A3:樣品組OD值;A4:背景樣品組OD值。

1.2.3 海藻提取物對HepG2細胞胰島素抵抗模型的影響

1.2.3.1 海藻提取物對細胞的毒性實驗 復蘇并培養(yǎng)HepG2細胞至鋪滿單層80%-90%,用胰酶消化后均勻加入96孔板,每孔的細胞密度為104-105,放于37℃、5%CO2的培養(yǎng)箱中過夜培養(yǎng)。待96孔板細胞貼壁后,吸棄舊的培養(yǎng)基,將MEM完全培養(yǎng)基稀釋的海藻提取液加入孔中,每孔200 μL。其中設(shè)置4個溶度分別為15、20、30及60 μg/mL,每個溶度設(shè)置5個復孔,同時設(shè)立空白細胞對照組。培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48 h 后,向每孔加入20 μL的CCK8溶液,于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)1-3 h,用酶標儀在450 nm測定吸光值,根據(jù)吸光值計算不同溶度藥物對細胞毒性大小,得出細胞存活率。細胞活力的計算:

式中,A加藥:具有細胞,CCK 溶液和藥物溶液的孔的吸光度;A空白:具有培養(yǎng)基和CCK 溶液而沒有細胞的孔的吸光度;A0加藥:具有細胞,CCK 溶液而沒有藥物溶液的孔。

1.2.3.2 建立胰島素抵抗細胞模型 復蘇HepG2細胞,加入含10% FBS的完全培養(yǎng)基,在37℃,5%CO2條件下培養(yǎng)細胞直至細胞貼滿瓶底80%-90%,利用胰酶進行消化,取對數(shù)生長期的細胞以1×105個/孔接種于 96 孔培養(yǎng)板中。待細胞長滿至80%后,分為空白組和模型組。空白組加入含10% FBS完全培養(yǎng)基,模型組加入含有地塞米松濃度1.0 μg/mL的完全培養(yǎng)基,于培養(yǎng)箱中孵育24 h、48 h、72 h和 96 h,分別吸棄培養(yǎng)基,換無FBS的培養(yǎng)液繼續(xù)孵育12 h后,按照葡萄糖測定試劑盒操作說明檢測培養(yǎng)液中葡萄糖的含量。計算空白組與不同地塞米松濃度組細胞的葡萄糖消耗量差值,選擇最大差值所對應(yīng)的地塞米松作用時間建立模型。按照下列公式分別計算葡萄糖濃度、葡萄糖消耗量和葡萄糖消耗率:

葡萄糖濃度(mmol/L)=(OD待測/ OD標準液)× 5.55

葡萄糖消耗量(mmol/L)= 空白組葡萄糖濃度-待測組葡萄糖濃度

葡萄糖消耗率(%)=[(空白組葡萄糖消耗量-待測組葡萄糖消耗量)/ 對照組葡萄糖消耗量]×100%

1.2.3.3 藥物干預測定葡萄糖含量 對數(shù)生長期HepG2 細胞經(jīng)胰酶消化后以1×105個/孔接種于96孔板。實驗組分為空白組、對照組、模型組和海藻提取物組。除空白組、對照組外,其他各組按照1.3.4.2所述方法復制IR-HepG2 模型,每組設(shè)6個重復。造模成功后將20 μg/mL 海藻提取物作用于海藻提取物組,分別在作用24 h、48 h時按照1.3.4.2所述方法測定及計算葡萄糖消耗量。

1.2.4 海藻提取物對2型糖尿病小鼠腸道菌群的影響

1.2.4.1 2型糖尿病小鼠模型建立 將小鼠隨機分組,每組10只,在適宜溫度和濕度以及光照(12 h光照和12 h黑暗)的條件下喂養(yǎng)一周,期間自由飲水。一周后隨機挑選10只作為正常組喂以普通飼料,其余各組喂食高糖高脂飼料。5周后,全部小鼠禁食不禁水12 h,正常組腹腔注射緩沖液,其余小鼠腹腔注射鏈脲佐菌素(45 mg/kg),每隔1 d注射一次,共3次,進行造模。最后一次注射24 h后禁食12 h,剪尾取血測空腹血糖值(FBG),若FBG≥11.1 mmol/L則認為2型糖尿病小鼠造模成功。造模成功后,藥物組灌胃150 mg/kg海藻提取物,正常組和模型組均灌胃生理鹽水。灌胃4周后,處死,收集小鼠大腸、小腸等標本。

1.2.4.2 2型糖尿病小鼠腸道菌群結(jié)構(gòu)分析 采集2型糖尿病小鼠腸道內(nèi)容物,使用E.Z.N.A.?Stool DNA Kit提取腸道內(nèi)容物細菌DNA。從樣品收集的微生

物基因組DNA中擴增出16S rRNA基因V3-V4高變區(qū);設(shè)計引物341F:5'-CCTACGGGNGGCWGCAG-3'和805R:5'-GACTACHVGGGTATCTAATCC-3'。PCR反應(yīng)包含10-20 ng DNA模板,2×Taq master Mix,10 μmol/L Bar-PCR 引 物 F,10 μmol/L 引 物 R 和H2O。使用以下熱循環(huán)條件:94℃初始變性3 min;94℃ 30 s,45℃ 20 s,60℃ 30 s循環(huán) 5 次;94℃ 30 s,55℃ 20 s,72℃ 30 s循環(huán)20次;最后在72℃延伸5 min。使用Agencourt AMPure XP純化擴增子,并使用利用 Qubit2.0 DNA 檢測試劑盒對回收的 DNA 精確定量。每個樣品 DNA取10 ng,最終上機測序濃度為20 pmol。純化的文庫在Illumina MiseqTM平臺上測序。將細菌序列讀數(shù)與從核糖體數(shù)據(jù)庫項目(RDP)獲得的已知16S rRNA基因的參考數(shù)據(jù)庫進行比較。細菌序列根據(jù)RDP分類器分類分配?;诓煌瑯悠返拇硇宰x數(shù)(OTU)之間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系,使用FastUniFrac比較不同樣品中的微生物群落結(jié)構(gòu)。

1.2.5 數(shù)據(jù)分析 所有數(shù)據(jù)表示為至少3次獨立實驗的平均值±SD。對數(shù)據(jù)進行方差分析(ANOVA),P<0.05 代表統(tǒng)計學差異顯著水平,P<0.01 代表統(tǒng)計學差異極顯著水平。

2 結(jié)果

2.1 α-葡萄糖苷酶活性抑制篩選結(jié)果

2.1.1 海藻55%乙醇提取物對α-葡萄糖苷酶活性的影響 由圖2可知,以阿卡波糖作為陽性藥物對照,不同海藻55%乙醇提取物,除黃色龍須菜CZ09-1之外,其余提取物均對α-葡萄糖苷酶活性表現(xiàn)出一定的抑制作用。其中淡黑巨藻CZ02-1抑制α-葡萄糖苷酶活性作用最明顯,抑制率可達94.33%,其次是泡葉藻CZ01-1,抑制率為80.13%。

圖2 不同海藻55%乙醇提取物對α-葡萄糖苷酶活性的影響

2.1.2 海藻水提醇沉沉淀物對α-葡萄糖苷酶活性的影響 以阿卡波糖作為陽性藥物對照,不同海藻水提醇沉沉淀物對α-葡萄糖苷酶活性的抑制率如圖3所示,泡葉藻CZ01-2顯示出最顯著的抑制作用,其抑制率為74.39%。與海藻55%乙醇提取物對比,水提醇沉沉淀物對α-葡萄糖苷酶的抑制率均較低,且除了泡葉藻CZ01-2、淡黑巨海藻CZ02-2、鼠尾藻CZ04-2、馬尾藻CZ08-2表現(xiàn)出一定的抑制作用外,其余水提醇沉沉淀均呈現(xiàn)促進作用。

圖3 海藻水提醇沉沉淀物對α-葡萄糖苷酶活性的影響

2.1.3 海藻水提醇沉上清液對α-葡萄糖苷酶活性 如圖4所示,以阿卡波糖作為陽性藥物對照,不同海藻水提醇沉上清液中,除CZ01-3外,其余均對α-葡萄糖苷酶活性表現(xiàn)出一定的促進作用,裙帶菜CZ11-3最為顯著,高達101.28%。此外,海帶CZ05-3、雜色麒麟菜CZ07-3和黃色龍須菜CZ09-3對α-葡萄糖苷酶活性的促進率均達70%以上。

圖4 海藻水提醇沉上清液對α-葡萄糖苷酶活性的影響

2.2 CZ01-1和CZ02-1對HepG2胰島素抵抗細胞葡糖糖消耗的影響

2.2.1 CZ01-1和CZ02-1對HepG2細胞的毒性實驗 淡黑巨藻55%醇提CZ02-1和泡葉藻55%醇提CZ01-1對細胞毒性結(jié)果如圖5所示,CZ02-1與CZ01-1在15、20、30、60 μg/mL 4個濃度作用細胞48 h后,細胞活力在90%上下波動,可以看出這兩種提取物對細胞的毒性極小。

圖5 CZ01-1與CZ02-1對細胞毒性作用

2.2.2 HepG2細胞胰島素抵抗模型造模最佳時間 HepG2細胞給予1 μmol/L地塞米松干預后葡萄糖消耗情況如圖6所示,在0-96 h內(nèi),模型組細胞的葡萄糖消耗量均明顯低于正常組。兩組細胞的葡萄糖消耗量的差值在地塞米松作用48 h時最大(圖7),由此可知建立HepG2細胞胰島素抵抗模型的最佳作用時間為48 h。

圖6 正常組與模型組HepG2葡萄糖消耗量

2.2.3 CZ01-1與CZ02-1對HepG2胰島素抵抗細胞葡糖糖消耗的影響 CZ01-1與CZ02-1作用后,HepG2胰島素抵抗細胞葡萄糖消耗情況如圖8所示,與模型組相比,濃度為20 μg/mL的CZ01-1與CZ02-1兩種醇提物作用下胰島素抵抗細胞的葡萄糖消耗率顯著提升(P<0.01),分別為43.35%和54.03%,表明兩者均改善了細胞的胰島素狀態(tài),促進了細胞對葡萄糖的攝取利用。且CZ02-1與CZ01-1相比,細胞葡萄糖消耗量效果更為明顯,故選擇CZ02-1進行后續(xù)研究。

圖7 正常組與模型組HepG2葡萄糖消耗量差值

圖8 CZ01-1與CZ02-1對HepG2胰島素抵抗細胞葡萄糖消耗率的影響

2.3 CZ02-1對2型糖尿病小鼠腸道菌群的影響

在門水平上,擬桿菌門(Bacteroidetes)、厚壁菌門(Firmicutes)和變形菌門(Proteobacteria)細菌是2型糖尿病小鼠腸道中的優(yōu)勢細菌(圖9)。正常小鼠Bacteroidetes屬和Firmicutes屬細菌豐度分別為61.76%和31.1%。比較3組的腸道菌群組成,可知與正常組相比,2型糖尿病小鼠腸道內(nèi)容物中的Firmicutes屬細菌豐度增加12.73%,但Bacteroidetes屬細菌的含量減少了10.87%。CZ02-1作用后,小鼠腸道內(nèi)Bacteroidetes屬細菌的豐度(58.09%)增加明顯,且Firmicutes屬細菌數(shù)量(33.76%)有所減少。

3 討論

海藻55%醇提物主要以醇溶性小分子為主,如黃酮和多酚等;水提醇沉的沉淀物主要以海藻多糖、糖蛋白為主;水提醇沉的上清液主要以55%-75%醇溶性物質(zhì)為主。α-葡萄糖苷酶現(xiàn)已成為糖尿病治療藥物的重要靶點之一[11]。海藻55%醇提物、海藻水提醇沉以及水提醇沉上清液提取物抑制率出現(xiàn)負值,呈現(xiàn)促進的作用,這一結(jié)果可能跟底物的濃度[12]、海藻提取物對底物的抑制類型以及提取物中成分存在促進α-葡萄糖苷酶水解的因子有關(guān)。35種海藻提取物經(jīng)過α-葡萄糖苷酶活性抑制篩選后,抑制作用最顯著的兩種提取物為55%乙醇提取淡黑巨藻(CZ02-1)和55%乙醇提取泡葉藻(CZ01-1),其中淡黑巨藻和泡葉藻均屬于褐藻門,褐藻提取物含有豐富的多糖和多酚類物質(zhì)[13-14],具有明顯的降血糖活性[15-16]。故選定二者進一步探究其對HepG2胰島素抵抗細胞的影響。

肝細胞中的胰島素抵抗主要導致肝糖原合成減少和肝葡萄糖產(chǎn)生增加[17]。本研究通過構(gòu)建了胰島素抵抗HepG2細胞,對經(jīng)酶篩選得到的泡葉藻和淡黑巨藻的55%乙醇提取物進行降血糖研究發(fā)現(xiàn),其的55%乙醇提取物均顯著提高了胰島素抵抗細胞的葡萄糖消耗量,緩解了肝細胞胰島素抵抗的狀況,促進了肝細胞對葡萄糖的吸收。其中淡黑巨藻的55%乙醇提取物作用更為顯著,能有效緩解胰島素抵抗,促進胰島素抵抗細胞對葡萄糖的吸收利用,對高血糖的控制可能具有潛在的利用價值。

擬桿菌門(Bacteroidetes)細菌的減少以及厚壁菌門(Firmicutes)的細菌豐度的增加,與膳食能量吸收增加和低水平炎癥的發(fā)生有關(guān)[18-19],這二者的比值與血液葡萄糖濃度呈顯著的正相關(guān)關(guān)系[7]。研究發(fā)現(xiàn)2型糖尿病小鼠中Firmicutes細菌相對于正常飲食小鼠增加,而Bacteroidetes細菌顯著減少,表明糖尿病小鼠腸道菌群的改變導致了其能量吸收的增加以及糖代謝的紊亂,與糖尿病的發(fā)生密切相關(guān)。淡黑巨藻55%醇提物作用后Firmicutes屬細菌數(shù)量顯著減少且Bacteroidetes細菌豐度增加,顯示出其有效調(diào)節(jié)腸道菌群平衡的作用,可能對糖尿病的預防和治療具有重要意義。

圖 9 CZ02-1對2型糖尿病小鼠腸道菌群中細菌在門水平上的相對豐度的影響

淡黑巨藻的體內(nèi)和體外降血糖實驗探究了淡黑巨藻對胰島素抵抗以及腸道菌群的可能機理,為進一步研究利用淡黑巨藻提供有力的基礎(chǔ),同時為其潛在的食藥用價值,降糖作用的營養(yǎng)功能性食品的開發(fā)提供依據(jù)。

4 結(jié)論

本研究通過體外α-葡萄糖苷酶和胰島素抵抗HepG2細胞模型,篩選出能顯著提高HepG2胰島素抵抗細胞的葡萄糖消耗量的淡黑巨藻55%乙醇提取物,并研究其對2-型糖尿病小鼠腸道菌群影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)淡黑巨藻55%乙醇提取物能調(diào)控糖尿病小鼠的腸道菌群,顯著增加2型糖尿病小鼠腸道內(nèi)Bacteroidetes屬的豐度,且使Firmicutes屬細菌數(shù)量明顯減少。

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[17]Jain S, Saraf S. Type 2 diabetes mellitus—Its global prevalence and therapeutic strategies[J]. Diabetes & Metabolic Syndrome Clinical Research and Reviews, 2010, 4(1):48-56.

[18]Turnbaugh PJ, Ley RE, Mahowald MA, et al. An obesity-associated gut microbiome with increased capacity for energy harvest[J].Nature, 2006, 444(7122):1027-1031.

[19]Ley RE, B?ckhed F, Turnbaugh P, et al. Obesity alters gut microbial ecology[J]. Proc Nail Acad Sci USA, 2005, 102(31):11070-11075.

Anti-diabetic Activity of Alcohol Extracts from Lessonia nigrescens and Its Effects on Intestinal Microflora in Mice

CHEN Yu-qing1YAN Xin1CHEN Ming-jun1LIN Luan5YANG Cheng-feng1,3LI Qiu-zhe1LIU Bin1,2ZHAO Chao1,4,5
(1. College of Food Science,F(xiàn)ujian Agriculture and Forestry University,F(xiàn)uzhou 350002 ;2. National Engineering Research Center of JUNCAO Technology,F(xiàn)uzhou 350002 ;3. College of Food Science and Nutrition Engineering,China Agricultural University,Beijing 100083;4. Department of Chemistry,University of California,Davis 95616;5. College of Marine and Food, Quanzhou Normal University,Quanzhou 362000)

The aim of this article is to screen the seaweed active material and study the effect on intestinal flora in mice with type 2 diabetes for providing functional nutrition food with hypoglycemic effect. First,the 35 different extracts from 13 kinds of seaweeds prepared by step-by-step extraction method were screened by evaluating in vitro α-glucosidase activity and using HepG2 insulin resistance cell model.Then,the impacts of extracts with solid hypoglycemic effects on intestinal flora in type 2 diabetic mice were evaluated through 16s rRNA highthroughput sequencing. Among the 35 seaweed extracts,55%-ethanol extracts from Lessonia nigrescens and Ascophyllum nodosum showed the most significant inhibitory effects on α-glucosidase activity ;moreover,the 55%-ethanol extracts from L. nigrescens significantly increased the glucose consumption of insulin-resistant HepG2 cells,also remarkably increased the abundance of Bacteroidetes in the intestine of mice and decreased the number of Firmicutes bacteria. The 55%-ethanol extract of Lessonia nigrescens showed the most significant hypoglycemic activity and the ability to maintain the balance of intestinal microflora,which may have potential medicinal value.

Lessonia nigrescens;alcohol extracts;Diabetes mellitus;intestinal flora;16S rRNA high-throughput sequencing

2017-06-05

福建省杰出青年科學基金項目(2016J06009),福建省海洋藻類活性物質(zhì)制備與功能開發(fā)重點實驗室項目(2017FZSK05),福建省高水平大學建設(shè)項目(612014043),福建省海洋高新產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項項目(閩海洋高新[2014]17號)

陳玉青,女,研究方向:海藻應(yīng)用生物學;E-mail:382467216@qq.com

趙超,男,博士,研究方向:海藻應(yīng)用與糖化學生物學;E-mail:zhchao@live.cn劉斌,男,博士,研究方向:食品生物技術(shù);E-mail:liubin618@hotmail.高轉(zhuǎn)移性肝癌細胞HCCLM3生物學行為的影響com

10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0464

(責任編輯 朱琳峰)

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