非消化寡糖對小鼠免疫調節的影響

王 輝 秦翠麗 - 宮 強 牛明福 - 趙思琪 - 席振軍 -

(1. 河南科技大學食品與生物工程學院，河南 洛陽 471023；2. 國家級食品加工與安全實驗教學示范中心，河南 洛陽 471023)

非消化性寡糖(Non-digestible oigosaccharies, NDOs)是一類具有降低血糖、血脂和血清膽固醇及提高動物機體免疫力、增強造血功能、促進礦物質元素吸收、改善消化道菌群結構、提高機體抗氧化等多種生理功能的新型功能性低聚糖[1-5]。研究[6]發現，非消化寡糖的分解能產生一些抗菌類物質及下調腸道pH，從而有效抑制大腸桿菌等有害菌的生長，維持腸道健康。

目前關于單一非消化性寡糖的研究報道較多，而將不同寡糖進行組合的研究報道甚少，僅研究組合情況對益生菌發酵的影響[7]，而組合情況對動物機體非特性免疫機能的研究尚未見報道。為探討不同非消化性寡糖組合對小鼠免疫調節作用的影響，試驗擬將低聚果糖(Fructo oligosaccharide, FOS)、低聚木糖(Xylo oligosaccharide, XOS)和低聚半乳糖(Galactooligosaccharides, GOS)3種非消化寡糖及其不同組合對小鼠進行灌胃試驗，通過測定不同免疫指標，研究其對小鼠免疫性能的影響，旨在為非消化害糖的綜合應用提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 動物與試劑

小鼠：體重為18～20 g雌性BALB/c小鼠，河南科技大學實驗動物中心；

綿羊紅細胞、豚鼠補體：鄭州百基生物工程有限公司；

四甲基偶氮唑鹽：北京鼎國昌盛生物技術有限公司；

刀豆蛋白A：北京索萊寶科技有限公司；

二硝基氟苯：98%，上海麥克林生化科技有限公司；

印度墨汁：福州飛凈生物科技有限公司；

都氏試劑、低聚木糖、低聚半乳糖、低聚半乳糖：95%，上海源葉生物科技有限公司。

1.2 儀器與設備

分析天平：JA230T型，渡揚精密儀器(上海)有限公司；

超凈工作臺：SW-CJ-2D型，蘇州凈化設備公司；

紫外分光光度計：755B型，上海菁華儀器科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 小鼠分組及飼喂 將140只雌性BALB/c小鼠隨機分為7組：空白對照組，低聚果糖組、低聚木糖組、低聚半乳糖組、低聚木糖與低聚半乳糖(2∶3，質量比)復合組、低聚木糖與低聚果糖(2∶1，質量比)復合組、低聚半乳糖與低聚果糖(2∶1，質量比)復合組。按400 mg/kg(以體重計)的劑量分別進行灌胃，每日1次，連續15 d；對照組小鼠正常狀態下飼喂。

1.3.2 小鼠免疫器官指數測定 連續灌胃15 d后，每組隨機選取5只小鼠進行小鼠免疫器官指數測定，按式(1)計算小鼠免疫器官指數。

(1)

式中：

c——脾臟或胸腺指數，mg/g；

m1——脾臟或胸腺質量，mg；

m2——小鼠體重，g。

1.3.3 小鼠遲發型變態反應(Delayed type hypersensitivity, DTH)檢測 第15 天灌胃2 h后，參考文獻[8-10]方法，每組隨機取5只小鼠進行檢測，按式(2)計算DTH反應程度。

c=m1-m2，

(2)

式中：

c——DTH反應程度,g；

m1——小鼠右耳質量，g；

m2——小鼠左耳質量，g。

1.3.4 小鼠巨噬細胞吞噬能力測定 參考文獻[11-13]方法，每組隨機選取5只小鼠，按式(3)計算小鼠巨噬細胞吞噬能力。

(3)

(4)

式中：

c——小鼠巨噬細胞吞噬能力；

m1——小鼠體重，g；

m2——肝質量，g；

m3——脾質量，g；

m4——未校正的吞噬指數；

m5——2 min血樣光密度值的對數值；

m6——10 min血樣光密度值的對數值；

m7——時間，10 min；

m8——時間，2 min。

1.3.5 小鼠血清溶血素的測定 參考文獻[14-15]方法，每組隨機選取5只小鼠，按式(5)計算小鼠的血清溶血素值(half value of hemolysin,HC50)。

(5)

式中：

c——小鼠的血清溶血素值；

m1——樣品OD值；

m2——綿羊紅細胞半數溶血OD值；

m3——稀釋倍數。

1.3.6 脾淋巴細胞增殖試驗 參考文獻[16-18]方法，取1.3.2無菌采集的5只小鼠脾臟進行試驗，脾淋巴細胞增殖情況用刺激值(stimulation index, SI)表示，按式(6)進行計算。

(6)

式中：

c——刺激值,用來表示脾淋巴細胞增殖情況；

m1——試驗OD值；

m2——陰性對照OD值。

1.4 數據處理

數據采用SPSS 21.0軟件進行單因素方差分析，P<0.05顯著性差異，認為具有統計學意義。

2 結果與分析

2.1 對小鼠免疫器官指數的影響

由表1可知，3種非消化寡糖及其組合試驗組與對照組小鼠脾臟指數、胸腺指數比較均有所提高，單一寡糖試驗組脾臟指數為4.052～4.294，與對照組相比差異顯著(P<0.05)，其中低聚木糖組效果最好，脾臟指數為4.294，與對照組相比提高了28.92%；復合寡糖試驗組脾臟指數為4.554～4.814，與對照組相比差異極顯著(P<0.01)，其中低聚木糖與低聚半乳糖復合組效果最好，脾臟指數為4.814，與對照組相比提高了37.12%。

由表1可知，單一寡糖試驗組小鼠胸腺指數為2.200～2.392，與對照組相比差異顯著(P<0.05)，其中低聚木糖組效果最好，胸腺指數為2.392，與對照組相比提高了17.56%；復合寡糖灌胃組中小鼠胸腺指數為2.598～2.704，與對照組相比差異極顯著(P<0.01)，其中低聚木糖與低聚半乳糖復合組效果最好，胸腺指數為2.704，與對照組相比提高了27.07%。

以上數據分析表明，非消化性寡糖的攝入能促進小鼠脾臟和胸腺的發育，可在一定程度上提高小鼠的免疫器官指數，說明非消化性寡糖的攝入能增強小鼠的免疫能力，且組合寡糖效果優于單一寡糖，其中低聚木糖與低聚半乳糖組合效果最好，與王中華等[19]研究結果類似。

2.2 對小鼠遲發型變態反應(DTH)的影響

由圖1可知，單一寡糖試驗組DTH反應程度為0.005～0.008，單一寡糖組與對照組相比差異不顯著，在統計學上無明顯差異；復合寡糖試驗組為0.012～0.036，其中低聚木糖與低聚果糖復合組DTH反應程度為0.023，與對照組相比差異顯著(P<0.05)，低聚木糖與低聚半乳糖復合組DTH反應程度為0.036，與對照組相比差異極顯著(P<0.01)，分別提高了86.95%，91.67%。結果表明，非消化性寡糖的攝入能提高小鼠機體細胞免疫能力，復合寡糖試驗組的效果優于單一寡糖試驗組，其中低聚木糖與低聚半乳糖復合組效果最好。

表1 非消化寡糖對小鼠免疫器官指數的影響?

? **表示與對照組相比差異極顯著(P<0.01)；*表示與對照組相比差異顯著(P<0.05)。

**表示與對照組相比差異極顯著(P<0.01)；*表示與對照組相比差異顯著(P<0.05)

圖1 非消化寡糖對小鼠遲發型變態反應(DTH)的影響

Figure 1 Effect of NDOs on delayed allergic (DTH) in mice

2.3 對小鼠巨噬細胞吞噬能力的影響

由圖2可知，單一寡糖試驗組小鼠巨噬細胞吞噬能力為4.674～6.016，其中低聚果糖與對照組相比不顯著，在統計學上無明顯差異，低聚半乳糖組、低聚木糖組與對照組相比差異顯著(P<0.05)，分別提高了22.31%，24.69%；復合寡糖試驗組小鼠巨噬細胞吞噬能力為6.207～8.284，其中低聚木糖與低聚果糖復合組與對照組相比差異顯著(P<0.05)，低聚半乳糖與低聚果糖復合組、低聚木糖與低聚半乳糖復合組與對照組相比差異極顯著(P<0.01)，分別提高了28.95%，35.70%，43.58%。

**表示與對照組相比差異極顯著(P<0.01)；*表示與對照組相比差異顯著(P<0.05)

圖2 非消化寡糖對小鼠巨噬細胞吞噬能力的影響

Figure 2 Efects of NDOs on phagocytosis of mouse macrophages

結果表明，非消化性寡糖的攝入能提高小鼠機體內巨噬細胞的吞噬能力，增強小鼠的非特異性免疫應答能力，且復合寡糖試驗組的效果優于單一寡糖試驗組，其中低聚木糖與低聚半乳糖組合效果最好。

2.4 非消化寡糖對小鼠血清溶血素的影響

由表2可知，單一寡糖試驗組半數溶血值為45.436～48.676，其中低聚果糖組在統計學上無明顯差異，其他單一寡糖試驗組與對照組相比差異顯著(P<0.05)，低聚木糖組效果最好，半數溶血值為48.676，提高了6.65%；復合寡糖試驗組半數溶血值為51.950～64.576，與對照組相比差異極顯著(P<0.01)，其中低聚木糖與低聚半乳糖復合組效果最好，半數溶血值為64.576，提高了29.64%。結果表明，非消化性寡糖的攝入能提高小鼠的體液免疫能力；復合寡糖試驗組的效果優于單一寡糖試驗組，其中低聚木糖與低聚半乳糖復合組效果最好，與李梅等[20]研究結果相似。

表2 小鼠血清溶血素的測定結果?

? **表示與對照組相比差異極顯著(P<0.01)，*表示與對照組相比差異顯著(P<0.05)。

2.5 對小鼠淋巴細胞增殖情況的影響

由圖3可知，單一寡糖試驗組SI值為0.994 0～1.214 6，與對照組相比差異顯著(P<0.05)，其中低聚木糖組效果最好，SI值為1.214 0，提高了24.99%；復合寡糖試驗組SI值為1.268 0～1.406 0，低聚半乳糖與低聚果糖復合組、低聚木糖與低聚果糖復合組與對照組相比差異顯著(P<0.05)，低聚木糖與低聚半乳糖復合組與對照組相比差異極顯著(P<0.01)，其中低聚木糖與低聚半乳糖復合效果最好，SI值為1.406 2，提高了35.23%。結果表明，非消化性寡糖的攝入能提高小鼠細胞免疫能力；復合寡糖試驗組效果優于單一寡糖試驗組，其中低聚木糖與低聚半乳糖復合組效果最好，與李敬雙等[21]研究結果類似。

綜上試驗結果表明，復合寡糖試驗組效果優于單一寡糖試驗組，可能是在低聚木糖與低聚半乳糖被腸道益生菌代謝過程中產生了一些能促進雙歧桿菌增殖的物質，改善了小鼠腸道菌群環境，刺激了小鼠免疫系統，進而增強了小鼠的免疫機能。

**表示與對照組相比差異極顯著(P<0.01)；*表示與對照組相比差異顯著(P<0.05)

圖3 小鼠淋巴細胞增殖情況

Figure 3 Lymphocyte proliferation in mice

3 結論

通過測定不同免疫指標，研究了低聚果糖、低聚木糖和低聚半乳糖3種非消化寡糖及其不同組合對小鼠免疫性能的影響。結果表明，非消化性寡糖的攝入能提高小鼠機體非特異性免疫能力；復合寡糖試驗組提高小鼠機體非特異性免疫的能力優于單一寡糖試驗組，其中低聚木糖與低聚半乳糖(2∶3，質量比)復合組效果最好。試驗尚未對非消化寡糖的結構以及復合寡糖的用量對增強小鼠機體非特異性免疫能力的原因進行深入研究，后續將側重點于研究非消化寡糖的結構以及復合寡糖的用量對小鼠非特異性免疫能力的影響。