基本信息
- 项目名称：
- 葡萄籽花青素新用途抗断乳腹泻
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 葡萄籽花青素作为一种天然抗氧化剂，可以显著提高血液谷胱甘肽过氧化物酶和超氧化物酶的活性，对提高机体免疫反应有重要作用。以往研究报道，尚未见用葡萄籽花青素调控机体免疫功能和抗氧化作用的机制。通过动物饲养、细胞学实验和分子生物学实验，研究葡萄籽花青素改善断乳仔鼠肠粘膜屏障的作用，以及对机体免疫功能和抗氧化功能的提高作用，进而阐述葡萄籽花青素的分子机制，为葡萄籽花青素作为饲料添加剂提供理论依据。
- 详细介绍：
- 多项研究显示，动物断乳腹泻是由于环境和微生物等各种理化因素引起肠粘膜屏障损伤形成。因此理论上讲，如果能够增强肠道的粘膜屏障功能，将可以显著降低断乳应激所引起的腹泻。 葡萄籽花青素作为一种天然抗氧化剂，可以显著提高了血液谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）和超氧化物歧化酶（SOD）的活性，谷胱甘肽具有解毒的作用，对提高机体免疫反应有重要作用。既往有研究报道，日粮添加葡萄籽花青素可能具有促进肠道受损修复以及维持正常的局部免疫功能等作用。然而迄今为止，尚未见用葡萄籽花青素来改善肠道粘膜屏障，缓解动物断乳应激的研究。特别地，有必要深入研究花青素调控机体免疫功能和抗氧化作用的机制。以大鼠为实验模型，通过动物饲养、细胞学实验和分子生物学实验，研究葡萄籽花青素改善断乳仔鼠肠粘膜屏障的作用，以及对机体免疫功能和抗氧化功能的提高作用，进而阐述葡萄籽花青素的分子机制，为葡萄籽花青素作为饲料添加剂提供理论依据。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本项目以大鼠为动物模型，通过饲养实验和组织切片，研究葡萄籽花青素改善断奶仔鼠肠道粘膜屏障的作用，并通过细胞学实验和分子生物学实验，研究葡萄籽花青素对机体免疫功能和抗氧化功能的提高作用，进而阐述葡萄籽花青素作用的分子机制，为葡萄籽花青素用作饲料添加剂提供理论依据。
科学性、先进性及独特之处
- 既往有研究报道，日粮添加葡萄籽花青素可能具有促进肠道受损修复以及维持正常的局部免疫功能等作用。然而迄今为止，尚未见用葡萄籽花青素来改善肠道粘膜屏障，缓解动物断乳应激的研究。通过细胞学实验和分子生物学实验证明葡萄籽花青素有抗断乳腹泻的作用，为葡萄籽花青素作为饲料添加剂提供理论上依据。以上应用和实验思路均是原创性的。
应用价值和现实意义
- 深入研究花青素调控机体免疫功能和抗氧化作用的机制。为葡萄籽花青素用作饲料添加剂提供理论依据。葡萄作为北京的重要水果之一，每年酿酒产生的葡萄籽数以万吨记，若本项研究成功完成，有望将其开发为饲料原料之一，一方面增加了葡萄的利用效率，节约了成本，为葡萄籽的废物利用开辟新的途径；另一方面减少了饲料行业对抗生素、VitC等的需求，为解决断奶仔猪应激难题提供了新的方法。
学术论文摘要
- 本项研究以断奶大鼠为实验模型，探讨葡萄籽花青素缓解断奶腹泻的效果，及其可能的作用机理。72只断奶大鼠按体重随机分为3组，用三种类型的日粮分别饲喂：基础日粮、基础日粮添加250mg/kg葡萄籽花青素、基础日粮添加2000 mg/kg氧化锌。经28天实验，结果显示相比于对照组，葡萄籽花青素添加组显著减少腹泻发生率（P<0.05），这和氧化锌添加组的结果类似。葡萄籽花青素添加均显著降低尿乳糖与甘露醇的比值（P<0.05），提示它有保护肠道黏膜屏障的作用。进一步研究显示，葡萄籽花青素组能显著提高超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶和谷胱甘肽的活性，同时降低肠黏膜丙二醇水平（P<0.05）。此外，以肠黏膜细胞系IEC-6为细胞模型，用过氧化氢诱导氧化应激，体外功能研究显示，添加葡萄籽花青素显著增强肠黏膜细胞中Ocln和ZO-1蛋白的含量，进而缓解过氧化氢诱导的氧化应激对肠道黏膜屏障的损伤。综上所述，葡萄籽花青素可以通过降低肠黏膜通透性，提高肠黏膜抗氧化能力，缓解断乳应激所致腹泻，因此具有潜在的减少断奶腹泻的应用前景。
获奖情况
- 根据试验结果撰写的《Dietary grape-seed procyanidins decreased post-weaning diarrhea by modulating intestinal permeability and suppressing oxidative stress in rats》于2011年1月已经投稿到SCI杂志J AGR FOOD CHEM 并于5月2号收到接收函并在线发表。
鉴定结果
- 葡萄籽花青素提高细胞的抗氧化能力，抑制氧化应激对肠道粘膜细胞的损伤；提高肠道细胞紧密连接蛋白的水平，降低肠道粘膜屏障的通透性，发挥肠道粘膜屏障的保护作用，同时实验未观测到任何副作用。
参考文献
- (1) Neubauer, O.; Reichhold, S.; Nics, L.; Hoelzl, C.; Valentini,J.; Stadlmayr, B.; Knasmüller, S.; Wagner, K. H. Antioxidant responses to an acute ultra-endurance exercise: impact on DNA stability and indications for an increased need for nutritive antioxidants in the early recovery phase. Br. J. Nutr. 2010, 104, 1129-1138. (2) Terra, X.; Valls, J.; Vitrac, X.; Mérrillon, J. M.; Arola, L.; Ardèvol, A.; Bladé, C.; Fernandez-Larrea, J.; Pujadas, G.; Salvadó, J.; Blay, M. Grape-seed procyanidins act as antiinflammatory agents in endotoxin-stimulated RAW 264.7 macrophages by inhibiting NFkB signaling pathway. J. Agric. Food Chem. 2007, 55, 4357-4365. (3) Barboza Junior, M. S.; Silva, T. M.; Guerrant, R. L.; Lima, A. A. Measurement of intestinal permeability using mannitol and lactulose in children with diarrheal diseases. Braz. J. Med. Biol. Res. 1999, 32, 1499–1504. (4周涌,李永进,宋春梅等.葡萄籽原花青素对PC12细胞氧化损伤的神经保护作用及机制研究[J].JOURNAL OF HYGIENE RESEARCH,2009,38(4)_2
同类课题研究水平概述
- 断乳仔猪腹泻是导致新生仔猪生长性能下降甚至死亡的主要原因，目前国际上多采用在饲料中添加抗生素方法来降低腹泻率。经过多年实践，添加抗生素的副作用非常明显，如抗生素残留、抗生素耐药、影响肉品质和危害人类健康。因此，寻找抗生素的绿色替代品，开发无抗饲料，成为目前畜牧饲料行业的重要研究课题。 目前寻找无抗饲料的一个重要方向是用天然抗氧化剂，如VitC,VitE,硫辛酸等，来替代饲料中的抗生素。这些天然抗氧化剂没有抗生素的副作用，对人体无毒无害，日益获得广泛应用。近年的研究显示，葡萄籽花青素有非常强的抗氧化效果，而且现有研究未发现任何副作用。而且，作为葡萄生产和酿酒行业的副产品，葡萄籽花青素产量是非常大的，据估计，仅北京每年就生产葡萄籽花青素近百万吨。如果能将其开发为有效的饲料原料之一，一方面增加了葡萄的利用效率，节约了饲料成本，另一方面减少了饲料行业对抗生素、VitC,VitE等的需求，有助于环保和可持续发展战略。 目前对葡萄籽花青素的研究主要集中于其有效组分的分离和鉴定，以及营养价值的评定等，而将其作为发挥抗氧化作用的饲料添加剂的研究尚未见报道。我们的研究将解决以上问题，具有重要的理论意义和应用价值，预期能取得较为理想的结果。当然，目前的研究显示，其他的抗氧化剂如VitC,VitE,氧化锌，硫辛酸等只能部分的替代抗生素的作用，而不能完全替代。我们的研究以经典的抗氧化剂氧化锌做对照，准确评估葡萄籽花青素的生物学作用。
