1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
现状及国内外情况 菊芋(Jerusalem artichoke)，俗名洋姜，菊科，向日葵属，多年生草本植物。菊芋原产北美，经欧洲传入中国。其可食部分一般为块茎，鲜菊芋块茎中含水 79. 8% ，碳水化合物 16.6% ，蛋白质 1%，粗纤维 16.6% ，灰分2.8% 及一定量的维生素，其中碳水化合物的78%为菊粉 ( Inulin) 。目前菊粉主要作为一种功能性食品添加剂而广泛使用［1］。据统计目前世界上1/3的植物中都含有菊粉，其中菊科的菊芋（Helianthus tuberosus Linn）和菊苣（Chicory）中菊粉最高含量分别为14%～19%和15%～20%[2]，人们日常食用的蔬菜或者水果，如香蕉、洋葱、大蒜、小麦等都含有菊粉，甚至某些菌体中也存在菊粉。不同来源的植物、生长环境情况、成熟收获时间等都会影响菊粉聚合度和平均分子质量[3]。 据统计，老年人群中大约有10%的患有非胰岛素依赖型糖尿病(NIDDM)。这类患者只需改变膳食结构就能控制症状，而打破了以前频繁注射胰岛素[4]。如果我们在食物中增加菊粉的含量，其效果也是很显著的。在肠道的内部菊粉不会被分解，也不会有单糖生成。所以人体内的胰岛素含量和血糖含量就不会增高。目前，越来越多科学家投入对菊粉降低血糖水平的研究。 糖尿病是严重危害人类健康的疾病之一[5]。Ⅱ型糖尿病是一个复杂的群体，其发病总的来说可以归纳为胰岛素抵抗和胰岛素分泌障碍[6]。因而本研究采用中西医结合的试验性方法建立Ⅱ型糖尿病动物模型[7],即饲喂高脂饲料＋腹腔注射STZ,空腹血糖大于11.11mmol/L的C57BL/6J小鼠选为糖尿病模型成模小鼠[8]。菊芋含有大量的低聚果糖[9]。通过相关文献发现低聚果糖对上述疾病有一定的作用，因而我们推测菊粉也具有此类功能。因此，本实验通过饲喂高脂饲料＋腹腔注射STZ的方法建立患有高血糖疾病的小鼠模型，并使用菊芋块茎提取物对患病小鼠进行药物干预，来观察测定小鼠血糖等血液指标、肝脏以及肾脏等相关指标的变化。通过对指标变化的分析能够发现菊芋块茎提取物对缓解高血糖病症有一定的积极作用，并且与其浓度呈现出正相关性[10]。菊糖源于菊芋、菊苣根茎的天然提取物，不仅可以改善食物风味，而且安全无毒、有助于人体健康等优点，目前成为一种新型的食品添加剂，Orafti公司和Suiker Unie公司两家国外公司正在开发生产[11]。FDA已经批准菊糖进入美国市场，而且在许多亚洲和欧洲地方菊糖被认为是一种食品营养剂，在食品工业中应用广泛，有些国家的配料表上已将菊糖加入其中，其发展前景十分光明。 菊芋作为一种重要的资源性植物，可在我国广阔的未经开发利用的荒漠、滩涂、盐碱地等广泛种植，但目前菊芋在国内的种植推广缓慢，其原因包括下游产品开发的力度不足、相关酶制剂水平低、下游产品尚未批准在食品添加剂中使用等。随着国内粮食作物的使用受限、糖质资源的匮乏，菊芋作为工业原料部分替代玉米淀粉可缓解粮食深加工行业原料来源不足的难题，菊芋的种植和利用不存在与民争粮、争地问题，符合国家产业发展政策。此外，随着对其下游产品安全性、功能性的评估，菊芋将会在功能性食品领域占据重要位置。[12]
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2. 研究的基本内容和问题
研究目标内容以及问题 通过喂食高脂饲料以及腹腔注射相关药物，建立高血糖模型小鼠，对建模组小鼠分别灌胃生理盐水、阳性药物以及不同剂量的菊粉溶液。并临床观察体重、小鼠生化指标的测定、分析比较各组小鼠在处理后其免疫器官所受到的影响，来研究菊粉对高血糖小鼠的干预情况。 研究内容 (1) 通过喂食高脂饲料以及腹腔注射相关药物，建立高血糖模型小鼠。 (2) 通过对模型小鼠灌胃一定剂量的菊粉，而对空白对照、模型对照灌胃等体积的生理盐水，阳性药物对照组则给予相关的药物，每周测定各组小鼠的体重，每四天称饲料重量，记录饮水量。 |
处理末次取样高血糖实验中通过剪尾取血，测定各组小鼠的血糖值、甘油三酯、总胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇以及低密度脂蛋白胆固醇；取小鼠的肝脏用生理盐水清洗其表面的血渍并剔除表面脂肪称取重量；利用高通量测序方法测定小鼠的肠道微生物菌群丰度。
可能存在的问题 (1) 建模过程中雄性小鼠出现同笼打斗撕咬现象。由于建模周期较长以及使用高糖高脂饲料，小鼠精力过于旺盛，通过对每笼小鼠配置一定只数的雌鼠以缓解此现象。 (2) 小鼠剪尾取血量过少。在实验过程中使用热水浸泡尾部并配合酒精棉球擦拭，已达到充分扩张小鼠尾部血管的作用，从而适当解决取血量少问题。 (3) 在实验过程小鼠体重的影响不明显。在末次取样时，通过比较各组小鼠的肝体比（肝脏与体重比）来进行分析比较。 |
3. 研究的方法与方案
研究方法 1.Ⅱ型高血糖小鼠模型的建立 本研究采用中西医结合的试验性方法建立Ⅱ型糖尿病动物模型,即饲喂高脂饲料后空腹胰岛素值偏高且注射STZ后,空腹血糖大于11.11mmol/L的C57BL/6J小鼠选为糖尿病模型成模小鼠. 将C57BL/6J小鼠适应性喂养7天。按体重随机分成10组，每组10只。禁食不禁水12h后剪尾采血，血糖仪测定各组小鼠的初始血糖值。将其中5组作为正常对照组小鼠，饲喂普通饲料，正常饮水；造模组小鼠饲喂高糖高脂饲料，正常饮水。在饲喂高糖高脂饲料28天后腹腔注射STZ（50 mgkg-1），连续注射7d，正常对照组注射枸橼酸钠缓冲溶液，连续注射5d。于最后1次注射72h后，剪尾采血，血糖仪测血糖，血糖值11.1mmol/L的小鼠为高血糖模型成模小鼠。 2.高血糖小鼠的重分组及处理 将建模成功的小鼠重新随机分成建模对照组，菊粉5g/kg.d、10g/kg.d、20g/kg.d剂量组，盐酸二甲双胍片（125kg.d）组，每组10只。将正常组小鼠重新随机分成各组5组，空白对照组、正常菊粉5g/kg.d、10g/kg.d、20g/kg.d剂量组（菊芋提取物，按人体推荐量[54]的5、10、20 倍），正常盐酸二甲双胍片（125mg/kg.d）组，每组10只。处理如下：空白对照组、正常菊粉组、正常盐酸二甲双胍组：常规饲养，正常饮水，分别灌胃生理盐水、5g/kg.d剂量的菊粉、10g/kg.d剂量的菊粉、20g/kg.d剂量的菊粉、盐酸二甲双胍片溶液125mg/kg.d，连续28天；模型对照组、菊粉剂量组、盐酸二甲双胍组，饲喂高糖高脂饲料，正常饮水，分别灌胃生理盐水、5g/kg.d剂量的菊粉、10g/kg.d剂量的菊粉、20g/kg.d剂量的菊粉、盐酸二甲双胍片溶液125mg/kg.d，连续28天。 3.临床观察 每4天记录各组小鼠的采食量、饮水量以及被毛情况。小鼠禁食不禁水，每周称体重。 4.血糖监测 在饲喂高糖高脂饲料前和饲喂高糖高脂饲料的第7、14、28天，对正常组和造模组小鼠禁食不禁水，采取剪尾的方式取血进行血糖监测，判断建模是否成功。 |
4. 研究创新点
在国际上，菊芋被称为21世纪的救世主，可用来预防糖尿病、治疗肥胖症、维护肝脏功能等。 随着人们生活水平的不断提高，三高、糖尿病等疾病的发病率迅速升高。本研究着重研究菊芋对高血糖的影响与干预，将菊芋对高血糖的作用付诸于清那个晰明朗的数据以及结论。把菊芋对高血糖的干预能力全面展现。
5. 研究计划与进展
进度安排 2014.9-2014.12 进行基础课程的修读，阅读文献，积累理论知识，并撰写相关试验方案。 2015.2-2015.4 进行部分课程的修读，开始准备相关实验事宜。 2015.5-2015.9 进行菊芋块茎提取物对高血糖小鼠干预作用相关实验。 2015.10-2015.12 利用高通量测序方法测定小鼠肠道微生物菌群的分布。 2016.1-2016.2 整理相关数据，并着手攥写菊芋块茎提取物对高血糖小鼠干预作用论文。 2016.3-2016.5 进行菊芋块茎提取物对高血糖小鼠干预作用相关实验。 2016.6-2016.8 整理相关数据，并着手攥写菊芋块茎提取物对高血糖小鼠干预作用论文。 2016.9-2017.1 开始撰写毕业论文
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