功能性低聚糖對急性便秘模型小鼠通便功能的影響*

張華南，朱 杰，于立芹△，寧二娟，全彥濤

（1.河南省科學院，河南 鄭州 450002；2.河南省納普生物技術有限公司，河南 鄭州 450002）

便秘為常見的胃腸功能紊亂，以排便次數減少、排便困難等為主要特征［1］。目前我國成人慢性便秘患病率為10.9%［2］，巴西、法國等國超22%［3］。便秘與飲食習慣、精神心理壓力及腸道原發性疾病、神經源性疾病、代謝性疾病等多種因素有關［4］。便秘尤其是慢性便秘，不僅會直接影響患者的生活質量，還可引發急性心腦血管疾病及胃炎、胃食管反流、痔瘡等胃腸道并發癥，嚴重影響患者的健康［5］。功能性低聚糖不被機體消化吸收，進入大腸后可維持腸道正常環境、刺激特定腸道微生物生長、調節腸道功能［6］。且其具有抑制肥胖、防便秘、調節血清膽固醇水平、增強機體免疫等多種藥理活性，尤以潤腸通便功能為近年來研究熱點［7-10］。常見的功能性低聚糖包括低聚果糖（FOS）、低聚木糖（XOS）與水蘇糖等，在嬰幼兒食品、烘焙工業與飲料工業中有廣泛應用［11］。功能性低聚糖在自然界中種類較多，功能活性也有所差異［12］。鹽酸洛哌丁胺為外周性阿片受體激動劑，可抑制腸道水分泌和結腸蠕動，延遲糞便疏散時間和腸腔運動，進而引發便秘，常用于探索新的便秘治療藥物［13］。基于此，本研究中采用鹽酸洛哌丁胺復制急性便秘小鼠模型，并比較XOS、水蘇糖與FOS對模型小鼠排便、小腸運動及血清胃腸神經遞質水平的影響，為功能性低聚糖在通便類功能食品中的應用提供科學依據。現報道如下。

1 材料與方法

1.1 儀器、試藥與動物

儀器：imark酶標儀（伯樂生命醫學產品<上海>有限公司）；STX2201型便攜式電子天平（精度為0.1 g，奧豪斯儀器<上海>有限公司）。

試藥：鹽酸洛哌丁胺膠囊（西安楊森制藥有限公司，批號為LDJ130E，規格為每粒2 mg）；XOS（河南益常青生物科技有限公司，批號為HG200930F1，含量95%）；水蘇糖（西安天美生物科技股份有限公司，批號為SST20200805，含量90%）；FOS（河南益常青生物科技有限公司，批號為20200916036，含量95%）；乳果糖（北京韓美藥品有限公司，批號為19100015，規格為每袋15 mL，每1 mL含乳果糖0.667 g）；小鼠內皮素（ET）試劑盒、P物質（SP）試劑盒、生長抑素（SS）試劑盒、胃動素（MTL）試劑盒、胃泌素（Gas）試劑盒、血管活性腸肽（VIP）試 劑 盒（批 號 分 別 為20112309，20112345，20112393，20112392，20112305，20112346），均購自江蘇酶免實業有限公司。

動物：SPF級KM小鼠120只，雄性，4周齡，體質量（20±2）g，均由湖南斯萊克景達實驗動物有限公司提供，實驗動物生產許可證號SCXK（湘）2016-0002。實驗期間自由飲水和攝食，12 h晝夜變換，控制相對濕度為50%～70%，環境溫度為（23±1）℃。實驗過程中對動物的處理均符合科學技術部《關于善待實驗動物的指導性意見》的要求。

1.2 方法

分組與給藥：120只小鼠隨機分為空白對照組（A組，等體積生理鹽水），模型組（B組，等體積生理鹽水），乳果糖組（C組，5 mL/kg），XOS組（D組，500 mg/kg），水蘇糖組（E組，500 mg/kg）與FOS組（F組，2 000 mg/kg），各20只。各組小鼠分別灌胃相應藥物和生理鹽水。除C組外，其他各組灌胃體積均為10 mL/kg，每日1次，連續10 d。

體質量：記錄小鼠給藥前后體質量，并進行組間比較。

通便實驗：各組取10只小鼠，于給藥第0，3，9天測定24 h排便量（8：00、13：00、18：00各測1次，記錄總質量）。末次給藥并禁食不禁飲16 h后，灌胃鹽酸洛哌丁胺混懸液（10 mg/kg）以復制急性便秘小鼠模型。30 min后，A組與B組小鼠灌胃墨汁，其余各組小鼠均灌胃含藥墨汁0.4 mL。從灌胃墨汁開始，記錄各組小鼠排首粒黑便時間以及6 h內排便粒數與黑便質量。

小腸推進實驗：各組取10只小鼠，參照通便實驗項下方法建模與灌胃墨汁，灌胃墨汁30 min后，摘眼球取血并處死小鼠，理出腸系膜，剪取幽門至回盲部腸管，將小腸輕拉成直線，測量腸管長度，即為小腸總長度；從幽門至墨汁前沿即為墨汁推進長度，計算墨汁推進率。墨汁推進率（%）=墨汁推進長度（cm）/小腸總長度（cm）×100%。

胃腸神經遞質含量：取小腸推進實驗項下血液，室溫放置30 min，5 000 r/min離心，分離，得血清，采用酶聯免疫吸附（ELISA）法測定小鼠血清中SP，MTL，Gas，ET，VIP，SS水平，按試劑盒說明書要求操作。

1.3 統計學處理

2 結果

2.1 小鼠體質量

結果見圖1。各給藥組小鼠的初始體質量與A組均無顯著差異，表明小鼠分組均衡性良好。末次給藥后，與A組比較，E組及F組小鼠體質量顯著增加（P=0.050，0.031），D組及C組小鼠體質量無明顯變化。

2.2 正常小鼠排便量

結果見表1。可見，隨著飼養時間延長，小鼠24 h排便量逐漸增多。僅E組小鼠給藥第9天24 h排便量及其與給藥第0天的差值均顯著大于A組（P=0.034，0.048）。

表1 各組小鼠建模前排便量比較（±s，g，n=10）Tab.1 Comparison of defecation volume of mice in each group 24 h before modeling（±s，g，n=10）

表1 各組小鼠建模前排便量比較（±s，g，n=10）Tab.1 Comparison of defecation volume of mice in each group 24 h before modeling（±s，g，n=10）

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2.3 急性便秘模型小鼠排黑便量及時間

結果見表2。E組小鼠首粒黑便排出時間較B組顯著縮短（P=0.043），6 h黑便粒數及其質量分別較B組顯著增加（P=0.022，0.009）。F組小鼠6 h黑便質量較B組顯著增加（P=0.037）。

表2 各組小鼠建模后排黑便的量與時間比較（±s，n=10）Tab.2 Comparison of defecation volume and excretion time of black stool after modeling in each group（±s，n=10）

表2 各組小鼠建模后排黑便的量與時間比較（±s，n=10）Tab.2 Comparison of defecation volume and excretion time of black stool after modeling in each group（±s，n=10）

注：與B組比較，#P<0.05，##P<0.01。圖2、表3同。Note：Compared with those in group B，#P<0.05，##P<0.01（for Fig.2 and Tab.2-3）.

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2.4 小腸墨汁推進率

結果見圖2。B組小鼠小腸墨汁推進率較A組顯著降低（P=0.004）；E組與C組小鼠小腸墨汁推進率較B組顯著升高（P=0.024，0.000）。

圖2 小腸墨汁推進率（n=10）Fig.2 Ink-pushing rate in small intestine（n=10）

2.5 血清胃腸神經遞質

結果見表3。與A組比較，B組小鼠血清MTL（P=0.048），SS（P=0.008）及VIP（P=0.026）水平顯著降低。與B組比較，C組小鼠SP（P=0.004）及SS水平（P=0.007）顯著升高；E組小鼠ET水平（P=0.034）與VIP（P=0.006）水平顯著降低，SP（P=0.016）水平顯著升高；F組小鼠Gas（P=0.022）及VIP（P=0.002）水平顯著降低。

表3 各組小鼠血清胃腸神經遞質水平比較（±s，n=10）Tab.3 Comparison of serum gastrointestinal neurotransmitter levels of mice in each group（±s，n=20）

表3 各組小鼠血清胃腸神經遞質水平比較（±s，n=10）Tab.3 Comparison of serum gastrointestinal neurotransmitter levels of mice in each group（±s，n=20）

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3 討論

目前治療便秘的傳統藥物包括滲透性瀉藥與刺激性瀉藥，但僅可短期緩解，無法改善患者長期生活質量，且藥品不良反應較多［14］。新型腸道促分泌劑、5-羥色胺4受體激動劑、膽汁酸轉運抑制劑等藥物耐受性與有效性尚待更多臨床研究證實［15］。針對老年人與青少年等特殊群體以及長期便秘人群，亟需作用溫和且安全有效的便秘治療藥物。目前已有多種以功能性低聚糖為原料的改善胃腸道功能保健食品，但由于產品所用原料來源不統一，用量參差不齊，效果差異較大［16］。開展其通便功能對比研究及相關機制的研究，對于開發穩定有效的防治便秘藥物或潤腸通便功能食品具有重要意義。

本研究結果顯示，不同低聚糖對急性便秘模型小鼠的腸道運動影響差異較大，水蘇糖可明顯提高排便量，而XOS與FOS效果相對較弱。與李雅麗等［17］的研究結果一致，即功能性低聚糖對腸道益生菌的作用可能是其影響排便的因素之一。XOS、水蘇糖與FOS均為水溶性膳食纖維，攝入后可改變腸道內容物的滲透壓，同時增加糞便水分，刺激腸道蠕動，因此常用于減肥等功能食品中，但本研究中發現其可增加小鼠體質量。有研究報道，實驗動物可從FOS飼料中獲得比基礎飼料更多的能量，攝入FOS時動物體質量會不斷升高［18-19］，與本研究結果一致。

本研究結果顯示，鹽酸洛哌丁胺干預后可顯著抑制小鼠小腸蠕動，減少排便粒數及黑便質量，降低血清中興奮性遞質MTL及SP水平，引發小鼠急性便秘癥狀。近年來研究發現，便秘尤其是慢性功能性便秘與胃腸激素分泌異常密切相關。SP，MTL，Gas，ET，SS，VIP均為重要的胃腸神經遞質。SP，MTL，Gas均屬興奮性遞質，其中SP主要分布于腸道肌間神經叢，能抑制胃腸道黏膜分泌，減慢胃腸道黏膜水、電解質轉運速度［20］，還可對胃腸縱行肌和環形肌產生雙重收縮效應，從而刺激腸道運動［21］；MTL可促進胃蛋白酶的分泌，增加消化道的收縮與蠕動；Gas可促進胃酸分泌、胃竇收縮及胃腸道黏膜生長，刺激消化道進行機械運動和電活動［22］。ET，SS，VIP屬抑制性神經遞質，其中ET是與心血管、腎臟與消化系統疾病等多種疾病相關的一種活性多肽，可由胃腸道黏膜細胞合成，與受體結合后可通過一系列反應大幅升高細胞內Ca2+濃度，從而引發Ca2+介導的平滑肌收縮［23］；VIP是腸道肌間神經叢中的抑制性神經遞質，與受體結合后可激活蛋白激酶A，抑制腸道環形肌收縮，使腸道較長時間處于舒張狀態，延長腸道傳輸時間［24-25］；SS能降低腸道消化液分泌，減少腸道蠕動，臨床常用于緩解腸梗阻類疾病，減少腸道過度運動所引發的功能性損傷［26］。

本研究中所用3種功能性低聚糖結構差異大，對急性便秘模型小鼠腸道運動影響程度不同，且對多種胃腸神經遞質影響較復雜。水蘇糖主要源于草石蠶、澤蘭、地黃等植物，是由2分子α-半乳糖、1分子α-葡萄糖和1分子β-果糖構成的四糖［27］；XOS是由2～7個木糖分子以β-1，4-糖苷鍵結合而成，通常以玉米芯、甘蔗、油茶殼、麥稈等農業廢料為原料經過化學法水解、發酵法和木聚糖酶酶解法制備而成［28］。FOS廣泛存在于馬鈴薯、洋蔥、香蕉等多種植物中，是由果糖和葡萄糖通過β-2，1-糖苷鍵連接而成［29］。本研究結果顯示，水蘇糖潤腸通便效果優于XOS與FOS，可能因為水蘇糖可顯著降低模型小鼠血清中抑制性神經遞質水平及升高部分興奮性神經遞質水平，從而綜合發揮較強的促腸道運動作用；而FOS與XOS作用機制較復雜，不能顯著影響模型小鼠血清神經遞質水平。

綜上所述，功能性低聚糖中，水蘇糖對急性便秘模型小鼠的潤腸通便作用優于XOS與FOS，但對其他便秘尤其是慢性便秘的影響及相關機制尚待進一步研究。