科学家研究表明,益生元可与细胞互动并强化肠道功能

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原标题:科学家研究表明,益生元可与细胞互动并强化肠道功能

科学家说,市售的益生元具有直接增加肠道完整性和功能的潜力,因为他们相信这些碳水化合物会与细胞“串扰”以编码生物学信息。

在由Saputo Dairy UK资助的研究中,一个研究小组建议益生元低聚半乳糖(GOS)和低聚果糖(FOS)与凝集素分子进行互动反应,以确定细胞的分化,发育和病理状态。

使用经GOS或FOS产品处理的Caco-2细胞的结果突出了它们对跨膜运输,异源生物转化差异以及抗菌剂产生的影响。

研究团队说:``在GOS和模拟治疗组之间共鉴定出89个显着差异表达的基因,''

对于FOS治疗,与对照组相比,减少了12个重要基因的差异表达。

在GOS存在下强化的基因参与了消化和吸收过程,脂肪酸和类固醇的代谢,潜在的抗菌蛋白,能量依赖性和非依赖性的溶质和氨基酸跨膜转运。”

市售的GOS产品通常含有残留的乳糖,葡萄糖和半乳糖反应物,市售的FOS产品同样含有残留的蔗糖,果糖和葡萄糖。

在体内,在健康大学生的对照试验中,补充GOS可以增加婴儿微量营养素粉中铁的吸收,或减少压力引起的胃肠道功能障碍和感冒或流感症状的发作时间。

然而,一项研究表明,尽管粪便菌群中的双歧杆菌增多,但短期摄入高剂量的GOS和FOS益生元仍会对葡萄糖代谢产生不利影响。

Caco-2细胞是异种人类上皮结肠直肠腺癌细胞的连续细胞,可产生紧密连接,微绒毛,酶和肠上皮细胞转运蛋白。

Caco-2单层细胞作为人类肠粘膜的体外模型在制药工业中被广泛使用,以预测口服药物的吸收情况。

研究细节

英国诺丁汉大学和萨普托乳业大学的研究人员开始研究Nutrabiotic GOS和Beneo FOS对Caco-2单层细胞完整性的影响。

GOS处理培养基含有2%v / v的NutrabioticGOS,相当于1.4%w / v的DP 2-7 +低聚半乳糖。

同时,FOS处理介质含有2%v / v的Orafti®L95FOS,相当于2%w/ v的DP 2-8果糖低聚糖。

为了解决用于治疗的Nutrabiotic GOS和OraftiL95 FOS糖浆中所含的单糖和可消化的二糖的存在,研究团队针对GOS量身定制了模拟疗法。

这是通过在GOS模拟对照中加入半乳糖(0.03%),葡萄糖(0.4%)和乳糖(0.2%)以及在果糖中加入果糖(0.06%),葡萄糖(0.004%)和蔗糖(0.04%)来实现的FOS模拟控件。

将人类Caco-2细胞培养为单层,并进行24小时处理。

通过将2%(v / v)的低聚糖糖浆溶解在无胎牛血清(FBS)和无抗生素的细胞培养液“ Dulbecco改良的Eagle培养基”(DMEM)中来制备GOS和FOS处理培养基。

所有处理培养基均不含血清和抗生素,以消除来自外部分子,蛋白质或激素的任何干扰。

跨上皮电阻增加

研究结果表明,与模拟暴露的细胞相比, GOS处理Caco-2细胞单层细胞可使跨上皮电阻(TEER)显着增加(+ 33.62%),该方法用于量化屏障组织完整性的方法整个组织的电阻。

类似地,与模拟暴露的细胞(+ 28.68%)相比,FOS还诱导了更大的TEER,表明在寡糖处理的影响下单层完整性的改善。

还进一步研究了GOS和FOS暴露后差异表达基因的分布,与GOS相比,FOS调控的基因数量有限。

在接触GOS后,研究小组发现,根据标准差异表达了89个基因,与对照模拟处理的细胞相比,其中53个上调而36个下调。

而对于FOS,满足差异表达标准的基因总数限制为12,其中包括8个上调基因和4个下调基因

该团队说:``暴露于GOS(1.4%w / v)会增加单层的跨上皮电阻,这表明GOS可以改善紧身衣的连接处的完整性。''

“暴露于FOS(2%w / v)的细胞尽管略微不足以满足重要性,但同样增加了跨上皮电阻。”

细胞膜固醇和磷脂变化

根据研究小组的说法,与 12个差异表达基因相关的FOS处理可能导致膜固醇和磷脂的成分变化,从而影响细胞膜的物理特性,改变刚性/流动性,从而导致稳定或破坏。

同样,收集到的有关GOS治疗与53种上调基因的关联的数据支持了GOS在Caco-2细胞单层中引起能量依赖性跨膜溶质转运的假说。

这伴随着胶原蛋白和细胞质膜的重塑,这可能与观察到的TEER升高有关。

还观察到了GOS诱导的编码蛋白C抑制剂(PCI)的SERPINA5基因的上调,蛋白C抑制剂是在血浆和人尿中发现的丝氨酸蛋白酶抑制剂。

研究报告写道:``作为一种抗微生物剂,PCI通过与脂质膜相互作用导致细菌病原体通透化,从而具有破坏细菌细胞壁从而导致细菌死亡的能力。''

“ PCI还抑制血液凝固和纤维蛋白溶解系统的蛋白酶,而在癌细胞中,它通过抑制尿激酶型纤溶酶原激活物来抑制肿瘤的侵袭,并抑制肿瘤的生长和转移,这与蛋白酶的抑制活性无关。”

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