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枸杞多醣與其複合物對DSS誘導大鼠潰瘍性結腸炎及IFN-γ/TNF-α 誘導Caco-2細胞發炎之保護作用與機制
Other Title
Protective effects and mechanisms of Lycium barbarum polysaccharide and its compounds in rats with DSS-induced ulcerative colitis and in Caco-2 cells provoked inflammation by IFN-γ/TNF-α
Type
thesis
Date Issued
2023-05-29
Author(s)
連宇致
Advisor
趙振瑞 ; Jane
Subjects
系所名稱：保健營養學系博士班
Description
學位別：博士
語文別：英文
口試委員：蔡英傑 Tsai-Ying, Chieh;楊素卿 Suh-Ching, Yang;劉豫川 Yu-Chuan, Liu;劉沁瑜 Chin-Yu, Liu;趙振瑞 Jane C.-J., Chao
授權範圍：網際網路,開放日期為2023-06-07
語文別：英文
口試委員：蔡英傑 Tsai-Ying, Chieh;楊素卿 Suh-Ching, Yang;劉豫川 Yu-Chuan, Liu;劉沁瑜 Chin-Yu, Liu;趙振瑞 Jane C.-J., Chao
授權範圍：網際網路,開放日期為2023-06-07
Abstract
目標 潰瘍性結腸炎 (ulcerative colitis, UC) 是為自體免疫發炎性腸道疾病(inflammatory bowel diseases, IBD)之一，常好發於乙狀結腸中。UC患者常介入多種藥物以疾病症狀，但另受困於藥物所帶來的副作用，因此找尋一個有效且安全的治療方法極具重要。先前研究顯示枸杞多醣 (Lycium barbarum polysaccharides, LBP)具有抗發炎與免疫調節功效，然而其對UC功效尚未明確，因此本研究探討LBP，以及其搭配複方如辣椒素 (capsaicin, CAP)或電漿激活水 (plasmon activated water, PAW)對抗UC的功效。
方法 研究(一) 五十隻Sprague-Dawley (SD) 大鼠分為正常控制組、UC組、UC給予 100 mg LBP/kg bw組、UC給予12 mg CAP/kg bw 組， UC給予50 mg LBP/kg bw 與6 mg/kg bw 組。LBP或CAP連續4週以管餵形式給予大鼠補充，並於第三週提供5% DSS飲用水連續6天以誘導UC症狀，誘導一週後進行犧牲並採取大腸組織和盲腸內容物供後續分析。研究(二) 人類大腸癌細胞(Caco-2)於介入前利用10 ng/mL interferon-γ (IFN-γ)以提升tumor necrosis factor receptor 2 (TNFR2)後，誘導前介入100~1000 μg/mL LBP 溶於一般細胞培養液或PAW配置之細胞培養液連續3小時後，隨之添加TNF-α至 50 ng/mL連續24小時以誘導細胞發炎，並收集細胞液與細胞蛋白供後續分析。
結果 研究(一) 大鼠補充LBP或/與CAP改善UC 疾病程度、腸道損傷以及腸道萎縮，並抑制 IFN-γ、interleukin-17A (IL-17A)、IL-22的分泌。UC盲腸菌相富含 Turicibacter和Lachnospira菌屬。LBP和CAP的給予個別提升在盲腸中Ruminiclostridium_9 和 Ruminiclostridium_1菌屬的豐富度。
研究(二) Caco-2細胞介入500 μg/mL LBP或100 μg/mL LBP搭配PAW培養液抑制IL-6與IL-8分泌，而所有LBP劑量在一般或PAW培養液皆降低cyclooxygenase-2 (COX-2)和inducible nitric oxide synthase (iNOS)蛋白質表現量。NLRP3發炎小體相關蛋白質表現量。LBP介入顯著抑制 p-ERK蛋白質表現量，而與PAW培養液的搭配反之提升。細胞凋亡指標caspase-3/procaspase-3於250與500 μg/mL LBP在有無搭配PAW培養液皆顯著下降。
結論 給予DSS誘導大鼠UC管餵LBP可透過抗發炎與菌相調節達到改善UC疾病症狀，另於發炎細胞給予LBP介入可以抑制促發炎細胞激素的分泌，抑制NLRP3發炎小體相關蛋白並且抑制細胞凋亡作用，並且LBP與利用PAW配置細胞液的合併於抑制細胞激素有更顯著的效果，顯示LBP與PAW的結合可能具有加成/協同作用達到改善UC的效果。
方法 研究(一) 五十隻Sprague-Dawley (SD) 大鼠分為正常控制組、UC組、UC給予 100 mg LBP/kg bw組、UC給予12 mg CAP/kg bw 組， UC給予50 mg LBP/kg bw 與6 mg/kg bw 組。LBP或CAP連續4週以管餵形式給予大鼠補充，並於第三週提供5% DSS飲用水連續6天以誘導UC症狀，誘導一週後進行犧牲並採取大腸組織和盲腸內容物供後續分析。研究(二) 人類大腸癌細胞(Caco-2)於介入前利用10 ng/mL interferon-γ (IFN-γ)以提升tumor necrosis factor receptor 2 (TNFR2)後，誘導前介入100~1000 μg/mL LBP 溶於一般細胞培養液或PAW配置之細胞培養液連續3小時後，隨之添加TNF-α至 50 ng/mL連續24小時以誘導細胞發炎，並收集細胞液與細胞蛋白供後續分析。
結果 研究(一) 大鼠補充LBP或/與CAP改善UC 疾病程度、腸道損傷以及腸道萎縮，並抑制 IFN-γ、interleukin-17A (IL-17A)、IL-22的分泌。UC盲腸菌相富含 Turicibacter和Lachnospira菌屬。LBP和CAP的給予個別提升在盲腸中Ruminiclostridium_9 和 Ruminiclostridium_1菌屬的豐富度。
研究(二) Caco-2細胞介入500 μg/mL LBP或100 μg/mL LBP搭配PAW培養液抑制IL-6與IL-8分泌，而所有LBP劑量在一般或PAW培養液皆降低cyclooxygenase-2 (COX-2)和inducible nitric oxide synthase (iNOS)蛋白質表現量。NLRP3發炎小體相關蛋白質表現量。LBP介入顯著抑制 p-ERK蛋白質表現量，而與PAW培養液的搭配反之提升。細胞凋亡指標caspase-3/procaspase-3於250與500 μg/mL LBP在有無搭配PAW培養液皆顯著下降。
結論 給予DSS誘導大鼠UC管餵LBP可透過抗發炎與菌相調節達到改善UC疾病症狀，另於發炎細胞給予LBP介入可以抑制促發炎細胞激素的分泌，抑制NLRP3發炎小體相關蛋白並且抑制細胞凋亡作用，並且LBP與利用PAW配置細胞液的合併於抑制細胞激素有更顯著的效果，顯示LBP與PAW的結合可能具有加成/協同作用達到改善UC的效果。