基于益生活性的阿拉伯木聚糖免疫调控作用机理

Arabinoxylan (AX) existed in cereal cell is considered to be a good dietary fiber supplement, and has been accepted as an important prebiotic. It was reported that AX extracted from wheat bran showed obvious immunomodulatory function after metabolism by intestine in our previous study, which was quite different from the way of most immunomodulatory polysaccharides. In order to explore the relationship between immunomodulatory and prebiotics function of AX extracted from wheat bran, the following work need to be done: 1) the effect of AX with different structures on immunological and prebiotics function; 2) the efficacy of AX at different physiological state (suckling, young, adult and old mice); 3) the efficacy of AX at different pathological conditions (enteritis, tumor, and diabetes); 4) the mechanisms of immunoreactions (at tissue, cell and molecular level) and intestinal microbial flora (in vivo and vitro) of AX with high activity, and the relationship between the two activities. This work might identify the immunomodulatory mechanisms of AX that based on prebiotic or regulatory function of intestinal microecology, and will be helpful for finding the connection between the molecular structure of AX and its functional activity. Moreover, these results are valuable in understanding the synergistic effect of immunity and prebiotic of AX, and might be contributed to the theory of microecology immunity of polysaccharides and widen the application of AX.

谷物种皮中的阿拉伯木聚糖(AX)是良好的膳食纤维，其作为益生元的功效已得到公认。本课题前期研究发现小麦麸皮来源的AX具有显著的免疫调节活性，但与常见免疫活性多糖作用方式不同的是，AX活性的发挥须经过肠道转化。因此，本项目围绕小麦麸皮AX 的免疫调节与益生活性关系，系统开展：1）不同结构组成AX的机体免疫调节与益生活性；2）不同生理状态（乳鼠、幼鼠、成年及老年鼠）下AX的活性表达；3）不同病理状态（肠炎、肿瘤、糖尿病）下AX 的活性表达；4）高功能活性AX的系统性免疫（组织、细胞、分子）反应和体内外肠道微生态作用，以及此二活性间内在关联与分子作用机制分析，藉此可能获得基于益生或肠道微生态调节作用下的AX免疫调控作用机理、AX的结构与功能活性关系。预期成果有望弥补国内外在AX免疫和益生活性协同作用研究的空白，可能为多糖微生态免疫理论以及AX的开发应用提供科学依据。

本项目围绕小麦阿拉伯木聚糖的免疫调节与益生活性关系，系统开展了不同结构组成AX 的机体免疫调节与益生活性研究；不同生理与病理状态AX 的活性作用机制以及活性AX 的系统性免疫（组织、细胞、分子）反应和体内外肠道微生态作用机理研究。主要研究内容如下：.1. AX的制备及性质分析：以小麦麸皮和小麦面粉为原料，制备出6种不同结构组成的AX样品。结构组成分析表明：除 AX6 以外，其他 5 种AX样品的戊聚糖含量均大于75%；小麦面粉AX样品的蛋白及阿魏酸含量均高于小麦麸皮AX样品。相同来源的AX样品间分子量差异较大。碱提 AX 样品的阿拉伯糖基取代度（A/X）大于水提 AX 样品。.2. AX免疫调节活性研究：通过免疫抑制与OVA受免小鼠模型，比较研究了6种AX样品的免疫调节活性。结果表明，所制备的AX样品中AX1、AX4和AX6能够显著提高小鼠的免疫活性（P<0.05）；同时考察了AX对肠道代谢产物的影响，发现AX4对短链脂肪酸的促进效果突出。因此，筛选AX4作为活性AX开展后续研究。.3. AX对不同生理状态下免疫与益生的研究表明：AX摄入对不同周龄小鼠体重影响不显著；而免疫指标的影响显示，中老年鼠（12周龄和24周龄）血清中细胞因子的含量均显著高于幼鼠。肠道代谢产物SCFA测定结果显示，与正常组相比，AX给药组分别显著增加幼鼠（3周龄）粪便中乙酸、丙酸的含量以及青年鼠（6周龄）粪便中丁酸的含量。.3、AX对不同病理状态下机体免疫调节与肠道微生态环境的影响结果表明：AX能够改善小鼠肠道微生态环境，促进短链脂肪酸，特别是与癌症、炎症等相关的丙酸和丁酸的含量。（1）提高肿瘤小鼠机体免疫及抗肿瘤能力；（2）显著降低结肠粘膜损伤以及炎症因子水平，下调NF-κB蛋白表达；（3）降低小鼠体重增加，改善糖、脂质代谢水平的异常；（4）保护结肠癌所致的小鼠肠道炎性扩散及细胞凋亡，改善结肠癌及化疗药物导致的肠道功能失调。. 项目共发表及接收SCI、EI论文9篇，申请专利2项，培养博士后1名，硕士研究生2名。