抗消化淀粉对昆明小鼠的便秘预防效果

骞 宇，赵 欣*

（重庆第二师范学院生物与化学工程系，重庆 400067）

摘 要：以抗消化淀粉（resistant starch 3，RS3）为研究对象，建立动物模型，研究其对昆明小鼠便秘的预防效果。结果表明：15% RS3组小鼠表现出最短的首粒黑便排出时间和最高的小肠推进率；而且15% RS3组比10% RS3、5% RS3组小鼠的血清中的胃动素、胃泌素、内皮素、血清乙酰胆碱酯酶、P物质和血管活性肠肽水平升高更明显；生长抑素水平降低更显著；各RS3组小鼠小肠绒毛的断裂更少，其损伤较其他组更轻。综合分析得出，高、中、低含量的RS3对小鼠便秘具有不同程度的预防效果，其中15% RS3的便秘预防效果最佳。

关键词：抗消化淀粉；昆明小鼠；便秘；胃动素；血清乙酰胆碱酯酶

Preventive Effect of Type 3 Resistant Starch (RS3) on Constipation in Kunming Mice

QIAN Yu, ZHAO Xin*

(Department of Biological and Chemical Engineering, Chongqing University of Education, Chongqing 400067, China)

Abstract: The preventive effect of type 3 resistant starch (RS3) on constipation in mice was evaluated by establishing animal models of constipation. In this study our results showed that dietary substitution of RS3 in a proportion of 15% for pregelatinized corn flour resulted in the shortest defecation time for the first black stool and the highest gastrointestinal transit. In addition, compared with 15%, RS3 when used at 10% and 5% increased the levels of serum motilin (MTL), gastrin (Gas), endothelin (ET), acetylcholinesterase (AchE), substance P (SP), vasoactive intestinal peptide (VIP) and reduced the level of somatostatin (SS). The intestinal villi of all RS3 groups showed weaker damage and less rupture compared with the control mice. Collectively these results suggest that dietary supplementation of RS3 diet at three levels has a preventive effect on constipation in mice, and the best effect is achieved at 15%.

Key words: resistant starch; Kunming mouse; constipation; motilin (MTL); acetylcholine enzyme (AchE)

中图分类号：TS218 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2014）15-0243-04

doi:10.7506/spkx1002-6630-201415049

人或动物排便次数减少，或排便费力、不畅、困难并且粪便干燥难解，就称为便秘。便秘是一种常见的胃肠功能失调症，是许多慢性病的诱因，也能诱发心肌梗死、脑出血，还是结肠癌的诱发因素[1]。近年来，由于生活水平的提高，膳食结构的不合理，便秘患者越来越多，研究认为增加膳食中的膳食纤维或益生菌可有效地减缓患者的便秘症状[2]。

抗消化淀粉（resistant starch，RS）指的是在健康者小肠中不被吸收的淀粉及其降解产物的总称[3-4]。抗消化淀粉在大肠中发酵，其代谢产物主要是一些短链脂肪酸，如乙酸、丁酸等。代谢产物能够对人体产生有益作用：一方面，可调节肠道有益菌群和降低粪便的pH值，维持肠道的酸性环境；另一方面，有效缩短毒素在机体内的转运时间，促进体内毒素的分解排出，从而起到预防结直肠癌的效果。同时，食用RS能缩短排空时间，增加粪便的湿度、体积及质量，对于肠道疾病如便秘、肠炎、结直肠癌等有良好的预防效果[5]。

目前，根据酶解抗性和淀粉来源等条件将抗消化淀粉主要分为4 类[3]，即RS1物理包埋淀粉（physically trapped starch）、RS2抗性淀粉颗粒（resistant starch granules）、RS3老化淀粉（retrograded starch）、RS4化学改性淀粉（chemically modified starch）。在这4 类抗消化淀粉中，RS3是目前研究的重点，是最主要的抗消化淀粉，具有极大的开发潜力和商业价值。

本实验采用活性炭诱发小鼠便秘模型[6]，在小鼠造模前后，均给RS3实验组分别食用含5%、10%和15% RS3的饲料，观察不同含量的RS3对小鼠的便秘预防效果和改善作用，为利用“药食两用”的天然、安全的RS3食品资源和开发RS3的保健功能性食品提供了实验数据和科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 材料

NOVELOSE 330（含41% RS3）来源于高直链玉米淀粉，购自美国国民淀粉公司；预糊化玉米淀粉 浙江欣欣生化科技有限公司。

1.1.2 动物

昆明小鼠60 只，雌性、6 周龄、体质量（23±2）g，购自重庆医科大学实验动物中心，合格证号为：SYXK（渝）2012-0001。

1.1.3 试剂

胃动素（motilin，MTL）、胃泌素（gastrin，Gas）、内皮素（endothelin，ET）、生长抑素（somatostatin，SS）、血清乙酰胆碱酯酶（acetylcholine enzyme，AchE）、P物质（substance P，SP）、血管活性肠肽（vasoactive intestinal peptide，VIP）血清因子试剂盒 北京普尔伟业生物科技有限公司；活性炭、甲醛、伊红、盐酸、苏木素、冰醋酸、氯化钠 成都市科龙化工试剂厂。

1.2 仪器与设备

D550单反数码相机 日本佳能公司；iMark酶
标仪 美国Bio-Rad公司；SYD2001-Ⅱ转轮式石蜡切片机 北京兰泰科技有限责任公司；HH-B11电热恒温培养箱 上海跃进医疗器械厂；组织切片机 德国Leica公司；BX43（U-TV0.5XC-3）显微镜 日本Olympus公司。

1.3 方法

1.3.1 动物饲料配方

基础饲料（自制，质量分数）：预糊化玉米粉30%、黄豆20%、小麦麸12%、面粉20%、骨粉2.5%、啤酒酵母1%、盐0.5%、鱼肝油1%、赖氨酸0.6%、蛋氨酸0.4%、鸡蛋4%、鱼粉8%。

用RS3代替基础饲料中相应量的预糊化玉米粉，分别配成含质量分数5%、10%和15%的RS3的饲料。

1.3.2 活性炭诱导便秘

饲喂健康昆明小鼠，雌性、6 周龄、体质量（23±2）g、60 只。喂食基础饲料适应5 d后，将小鼠根据体质量随机分成5 组，分别为：正常组、便秘对照组、5% RS3组、10% RS3组和15% RS3组，每组12 只。饲养在不锈钢笼中，室温保持（24±2） ℃，相对湿度（50±10）%，12 h明暗轮换（8：00～20：00照明）。在整个实验周期，正常组和便秘对照组均喂食基础饲料，RS3实验组小鼠分别采食含有5%、10%和15% RS3的基础饲料，实验期间各组小鼠可以自由摄食和饮水。2 周后开始每天早上9：00给除正常组外其他4 组小鼠灌胃质量浓度为10 g/100 mL的2 ℃活性炭冰水，0.2 mL/只，每天灌胃1 次，连续灌胃3 d，直至实验最后1 d，所有小鼠禁食24 h，然后再灌胃活性炭冰水，0.2 mL/只，每组中6 只小鼠用于测定初次排出黑便所需时间，另外6 只小鼠在末次灌胃活性炭30 min后处死解剖。

1.3.3 小肠活性炭推进实验[7]

将小鼠脱颈椎处死，剖开腹腔并分离小鼠的肠系膜，剪取上自幽门、下至回盲部的整根肠管，放于吸水纸上，将整条小肠拉成直线，以测量肠管长度，即为“小肠总长度”，从幽门至活性炭汁前沿为“活性炭推进长度”。通过测量小肠中活性炭的推进长度，按下式计算推进率。

推进率/% ＝ ×100

活性炭推进距离/cm

小肠总长度/cm

1.3.4 小鼠血清中各因子水平的测定

取0.2 mL小鼠动脉血，在4 ℃、3 000 r/min离心10 min，取上层血清。按照MTL、Gas、ET、SS、AchE、SP和VIP试剂盒说明书的方法测定血清中上述因子水平。

1.3.5 苏木精-伊红染色法（hematoxylin-eosin staining，H E）染色组织切片[8]

脱颈椎处死小鼠并解剖，取距回盲部2 cm处长1 cm的小肠，放入10%中性甲醛溶液浸泡，做常规HE切片。

1.4 数据分析

采用IBM SPSS 19.0软件，所有数据均表示为

±s，差异显著性分析采用一维方差分析（One-Way ANOVA），P＜0.05表示数据具有显著差异，P＜0.01表示数据具有极显著差异。对小肠的HE 染色组织切片用显微镜拍照，定量分析使用Cell Sens Entry照相处理软件和图像分析系统。

2 结果与分析

2.1 RS3对小鼠排便能力的影响

由图1可知，与正常组相比，便秘对照组小鼠首次排黑便时间和小肠推进率有极显著差异（P＜0.01），说明便秘小鼠模型成立。高、中、低含量的RS3组小鼠第一次排黑便的平均时间均低于便秘对照组，而3 种含量的RS3组小肠推进率明显高于便秘对照组，表现出一定的便秘预防效果。其中15% RS3组小鼠的排便时间明显低于便秘对照组，而小肠推进率明显高于便秘对照组，达到显著水平（P＜0.05），在各RS3组中最接近正常组，表现出最好的便秘预防效果。

图 1 RS3对活性炭诱导便秘小鼠排出首粒黑便的时间（a）和
小肠推进率（b）的影响

Fig.1 Effects of RS3 on defecation time for the first black stool (a) and gastrointestinal transit (b) in activated carbon-induced constipation mice

2.2 RS3对活性炭诱导便秘小鼠的血清因子水平的影响

表 1 RS3对小鼠血清因子指标水平的影响

Table 1 Effect of RS3 on serum MTL, Gas, ET, SS, AchE, SP and VIP levels in activated carbon-induced constipation mice

pg/mL

注：同列小写字母不同表示各组间差异显著（P＜0.05）。

由表1可知，相对于正常组，便秘对照组血清的MTL、Gas、ET、AchE、SP和VIP因子水平均极显著降低（P＜0.01）；而SS因子水平极显著升高（P＜
0.01）。5% RS3、10% RS3和15% RS3均能显著增加血清中MTL、Gas、ET、AchE、SP和VIP因子水平，降低SS因子水平（P＜0.05），其中10% RS3和15% RS3组达到极显著水平（P＜0.01）。15% RS3组小鼠的各血清因子水平最接近正常组，表现出最好的便秘预防效果。

MTL等胃肠激素均对便秘有直接影响，测定这些指标可以判断出便秘程度。MTL、Gas等胃肠激素的分泌异常可影响消化道的功能，胃肠激素可调节消化器官的运动、分泌和吸收功能，并与内分泌系统、神经系统密切相关。MTL和Gas均为重要的脑肠肽激素，Gas能调节消化系统的分泌及运动功能，它的主要功能是增加肠胃蠕动，并刺激胃蛋白酶的生产，具有减慢胃排空的生理功能。MTL能促进胃蠕动，刺激壁细胞分泌盐酸，还能刺激胰液和胆汁的分泌，是一种胃肠激素，在一定程度上可反映胃肠道的运动和功能状态[9-10]。ET对血管张力的稳定性起着重要的作用，便秘引起的疾病如肠阻塞或其他严重的疾病都对其有影响[11]。目前，研究表明，乙酰胆碱是机体肠壁内最重要的神经递质，是对肠道运动起调节作用的两种重要神经递质之一，它在肠道中与其受体结合，发挥胃肠蠕动的启动性作用[12-14]。AchE是神经递质乙酞胆碱（acetylcholine，Ach）的水解酶，如Ach释放增多，则AchE活性越高，反之亦然[15]。在人和动物肠道中，作为一种重要的递质和胃肠激素，SP被释放出来，可直接引起机体结肠的纵行肌和环行肌收缩，使结肠的收缩、运动都加快；而且在机体的结肠肠肌神经丛中含有丰富的SP神经纤维，可强烈刺激消化道平滑肌的收缩[16]。通过检测重度便秘患者结肠黏膜的SP含量，发现其中的SP含量水平显著降低[17]。VIP是一种非肾上腺能非胆碱能神经抑制系统的神经递质，为松弛胃肠道、参与肠蠕动调节的重要成分。

有研究表明[9,18-19]，便秘患者的血清MTL、Gas、ET、AchE、SP和VIP水平低于健康人群，而SS水平高于一般正常人。本实验结果表明，相对于便秘对照组，5% RS3、10% RS3和15% RS3组均能不同程度地增加血清的MTL、Gas、ET、AchE、SP和VIP因子水平，降低SS因子水平。其中10% RS3和15% RS3组达显著水平
（P＜0.05），并且15% RS3组最接近正常组，对便秘有最好的预防作用。

2.3 RS3对活性炭诱导便秘小鼠的小肠组织形态学的影响

A

B

C

D

E

A.正常组；B.便秘对照组；C.5% RS3组；D.10% RS3组；E. 15% RS3组。

图 2 RS3对活性炭诱导便秘小鼠的小肠绒毛形态学影响的观察（×100）

Fig.2 Histological images of intestine villi in mice with activated carbon-induced constipation (× 100 magnification)

由图2可知，正常组小肠绒毛均匀整齐；便秘对照组小鼠小肠绒毛出现明显损伤，长度较正常组小肠绒毛整体大幅度变短，并且断裂情况严重。5% RS3、10% RS3和15% RS3组小鼠的小肠绒毛均有一定程度的变短情况，且伴有断裂，但15% RS3组小鼠的小肠绒毛形态学观察与正常组较为接近，只出现少许损伤。由此可以看出3 种含量的RS3对小鼠的便秘均有一定的修复作用，而且15% RS3组对小鼠便秘情况修复作用最好。

便秘引起的肠道功能减退会造成小鼠小肠绒毛机能的减弱，导致小肠绒毛出现断裂、萎缩等损害，同时活性炭吸附能力强且表面不光滑，随着肠道的蠕动，也可能引起小肠绒毛出现断裂等损伤，所以便秘组小鼠小肠绒毛出现明显损伤[20]。而3 种含量的RS3在小鼠的大肠经微生物菌群发酵，产生了大量短链脂肪酸，降低了肠道pH值，促进了肠道益生菌的生长增殖，这些物质能很好的刺激小鼠的肠壁神经，并促进肠管蠕动及增加肠管内渗透压，使水分分泌增加，并影响小鼠血清中胃肠相关激素MTL等因子水平，从而产生润肠通便功能，且RS3能够增加粪便的体积，刺激肠壁蠕动，增加了肠壁组织的韧性，减小了便秘对肠道结构的损伤[21-23]。故3 组RS3组小鼠小肠绒毛的损伤情况没有便秘组小鼠严重。综上所述，5% RS3、10% RS3和15% RS3均可不同程度的减少便秘症状，起润肠通便、预防便秘的功能。

3 结 论

5% RS3、10% RS3和15% RS3组小鼠的排便时间均明显低于便秘对照组，而小肠推进率均明显高于便秘对照组；3 种含量的RS3均能不同程度的增加血清的MTL、Gas、ET、AchE、SP和VIP因子水平，降低SS因子水平；各RS3组小鼠小肠绒毛损伤较轻、断裂较少。其中15% RS3对便秘的预防效果最佳，确实具有开发润肠通便功能保健食品的潜力，但RS3对改善活性炭诱导便秘小鼠胃肠功能的机理还有待继续深入研究。

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