基于同位素法探究低聚糖类益生元对膳食铁吸收和利用的影响及作用机制研究

Iron deficiency anemia (IDA) as the most widely nutritional problem has received high attention. Recent studies have shown that oligosaccharide-prebiotics as dietary supplement can enhance intestinal iron absorption, the associated mechanisms is yet to be elucidated. Moreover, the effect of oligosaccharide-prebiotics supplementation on tissue iron absorption and utilization has not been reported. In this project, we will use diet-induced IDA Sprague-Dawley rat as a studying model to investigate the effect of different oligosaccharide-prebiotics (inulin, fructo-oligosaccharide and galacto-oligosaccharide) on intestinal iron absorption using stable isotope techniques. In addition, we will be the first to analyze their effect on total liver/brain iron and liver/brain iron uptake. With combination of advanced molecular biology techniques, we will also identify the effect of oligosaccharide-prebiotics supplementation on iron-related gene and protein expression in duodenum, caecum, colon, liver and brain, in effort to reveal the possible underlying mechanism. This project will provide new scientific evidence for IDA prevention and treatment based on oligosaccharide-prebiotics.

缺铁性贫血作为影响最广泛的营养问题，受到了高度的关注。近年来大部分研究报道发现低聚糖类益生元作为膳食补充剂可促进铁的肠道吸收，然而作用机制不明。并且，低聚糖类益生元补充对体内组织铁吸收和利用的影响，国内外未见报道。本项目拟以缺铁性贫血Sprague-Dawley大鼠为动物模型，采用稳定同位素追踪法测定不同低聚糖类益生元（菊糖、低聚果糖和低聚半乳糖）干预对肠道铁吸收的影响，同时首次测定其对大脑和肝脏总铁以及铁吸收情况的影响。另外,结合先进分子生物学技术分析不同低聚糖类益生元干预对十二指肠、盲肠、结肠、肝脏和大脑铁相关基因和蛋白表达的影响，深入揭示常见低聚糖类益生元影响肠道铁吸收的可能机制。本项目将为低聚糖类益生元防治缺铁性贫血提供理论依据和新的思路。

项目的背景.缺铁性贫血作为影响最广泛的营养问题，受到了高度的关注。近年来大部分研究报道发现低聚糖类益生元可促进铁的肠道吸收，然而作用机制不明。并且，低聚糖类益生元补充对体内组织铁吸收和利用的影响，国内外未见报道。本项目拟以缺铁性贫血SD大鼠为动物模型，深入揭示常见低聚糖类益生元影响肠道铁吸收的可能机制，为防治缺铁性贫血提供理论依据和新的思路。.主要研究内容.以低铁饲料构造缺铁性贫血的大鼠模型后，给予不同浓度低聚半乳糖GOS（以低聚果糖FOS做对照）观察其对肠道铁吸收的影响。通过比较血红蛋白含量、组织铁分布量、与铁相关蛋白的表达及肠道菌群丰度差异变化探讨影响肠道铁吸收的可能机制，可观察到补充一定量GOS对大鼠肠道铁吸收能力具有促进作用，其影响机制可能与体内铁相关蛋白表达差异及肠道菌群结构相关，其中5%及10%GOS组可显著提高肠道铁吸收及利用，但二者效果差异不大。.重要结果及关键数据.1）以缺铁性贫血大鼠血红蛋白升高速率、肝脏铁含量、贮存铁量为肠道铁吸收指标，5%和10%GOS组能显著提高肠道铁吸收及利用，且二者效果差异不大；.2）GOS浓度的增高能显著增加大鼠盲肠质量、盲肠内容物质量、盲肠壁质量及粪便量，改变肠道排便模式；.3）10%GOS增加大鼠十二指肠处DMT1蛋白表达，5%GOS增加大鼠结肠处DMT1蛋白表达，其余铁相关蛋白表达未见明显差异。.4）不同浓度GOS能显著改变肠道菌群构成，浓度升高可显著增加乳酸杆菌及双歧杆菌的丰度。.科学意义.本研究立足于目前严重危害少年儿童健康的缺铁性贫血问题，以生长期缺铁性贫血大鼠模拟儿童贫血，探究现有研究较少的GOS在不同浓度状态下对大鼠肠道铁吸收的影响，并以10%FOS为阳性对照，检测肠道菌群从多方面阐述促进铁吸收的机制，为益生元添加剂的选择提供依据。本项目负责人与膳食营养补充剂龙头企业汤臣倍健股份有限公司合作，为其天然博士儿童系列功能食品“针叶樱桃粉固体饮料（麦芽糖醇、针叶樱桃粉、低聚半乳糖粉）”及特殊医学用途配方产品的研发提供依据。