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膳食纤维中的大分子可以通过物理力量改变肠道环境

根据eLife发表的研究报告,来自膳食纤维的大分子,称为聚合物,通过使固体颗粒聚集在一起(或聚集),可以在物理上影响小肠的环境。

这项研究在老鼠身上进行,为小肠内发现的各种固体颗粒(包括微生物,细胞碎片,药物输送颗粒和食物颗粒)如何通过肠道一起移动提供了新的见解。这很重要,因为这种聚集体的大小和组成可能会影响肠道环境,包括营养和药物颗粒在消化过程中如何被吸收。

“当肠道中的颗粒形成聚集体时,它会影响药物和营养素的摄取,以及肠道中微生物的功能。但对这些聚集体的形成方式知之甚少,”第一作者,研究生Asher Preska Steinberg说。美国帕萨迪纳市加州理工学院化学专业。

多种聚合物天然存在于肠道中;它们包括分泌物(如粘蛋白和免疫球蛋白)和膳食聚合物,包括膳食纤维。众所周知,宿主分泌的聚合物可通过化学结合引起微生物的聚集。然而,这项新工作表明,膳食纤维中的聚合物也可以通过物理相互作用引起聚集,这取决于聚合物的物理性质,例如它们的分子量和浓度,而不是化学相互作用。

“我们经常在营养和喂养肠道微生物的背景下考虑膳食纤维,但与所有聚合物一样,它们也受聚合物物理定律的支配。我们想研究这些聚合物诱导的物理力是否在结构化中起作用小肠中的颗粒,“Preska Steinberg解释说。

为此,该团队首先研究了密集涂有聚乙二醇(PEG)的聚苯乙烯颗粒与小鼠小肠内容物之间的相互作用。先前已经使用PEG涂层来最小化颗粒与生物聚合物之间的化学相互作用,从而允许团队专注于物理相互作用的作用。他们首先发现,通常用于药物递送的PEG包覆颗粒在小肠液中聚集在一起作为聚集体。

后来对流体的分析表明,聚合物确实有助于PEG涂覆的颗粒的聚集,并且聚集的程度取决于聚合物的浓度和分子量。

该团队接下来在PEG涂层颗粒上进行了免疫球蛋白和粘蛋白(称为MUC2)的测试。他们发现尽管MUC2可能在PEG包覆的颗粒的聚集中起作用,但是不需要发生聚集。

“相反,我们的研究结果表明聚合可以用小鼠食用纤维的聚合物来控制,”资深作者Rustem Ismagilov,Ethel Wilson Bowles和Robert Bowles加州理工学院化学与化学工程教授说。“更重要的是,这种聚集是可调的。通过饲喂不同分子量的小鼠膳食纤维,我们发现我们能够控制肠液中的聚集。”

“这种先前未被充分认识的膳食纤维聚合物的作用也可能发生在肠道中其他颗粒的聚集中,对我们来说进一步探索这一点非常重要,”Ismagilov总结道。

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