[发明专利]体外条件下重现人体胃肠道及微生态系统的模拟装置

说明书

技术领域

本发明基于比利时根特大学人体肠道微生态系统模拟装置(Simulator oI Human Intestinal  Microbial Ecosystem，SHIME)技术基础上，针对东方人群的生活习性进行技术改进来达到在 体外条件重现人体胃肠道系统。本发明属于微生物学、环境科学、化学、营养学及药物学有 机物质分析测定技术领域。

背景技术

利用人体胃肠道模拟技术进行体外实验最开始是应用在营养学食物中金属元素的生物有 效性研究，方法也是比较简单的采用盐酸溶液模拟胃液来浸提食物中的金属元素。由于人体 消化系统的生理条件相当复杂，这样的方法并不能很好的反映胃肠道的真实情况。针对人体 胃肠道实际生理环境，目前国际上已经有了十多种相对较为成熟的方法，如：由英国Ruby 等创建的PBET方法(基于生理条件的萃取实验，The Physiologically Based Extraction Test)， 还有Rodriguez等创建的IVG方法(体外胃肠道方法，In-Vitro Gastrointestinal Method)等。 这些方法在研究环境中的有机污染物、金属元素以及药物对人体的生物有效性中得到了广泛 的应用。美国俄亥俄州州立大学建立的IVG方法(In-Vitro Gastrointestinal)是将土样加入到 胃消化液中(含0.15mol L-1的NaCl和1％的胃蛋白酶，pH为1.8)，并加入生面团(Dough) 模拟食物成分，向胃液中充入氩气模拟厌氧条件，于37℃下以100rpm的速度搅拌消化1h 后，完成胃阶段的模拟。接着用饱和的NaHCO₃溶液调整溶液的pH值至5.5，加入胆粉和胰 液素，搅拌消化1h，完成小肠阶段的模拟。科罗拉多大学波尔得分校建立的SBET模型 (Simplified Bioaccessibility Exaction Test)模拟的也是重金属在胃部的释放。由于这些方法更 多的是研究化学物质在胃和小肠中的生物化学行为，而在大肠部分的研究相对较少，因此并 不能完整反应整个消化系统的情况。由比利时根特大学研究发明的人体肠道微生态系统模拟 装置(Simulator of the Human Intestinal Microbial Ecosystem，SHIME)除了胃和小肠模拟玻璃 罐之外还包括结肠部分的三个玻璃罐：升结肠、横结肠、降结肠。该模型最大的优点是可以 研究化学物质从进入胃部一直到排泄之间整个消化系统中的生物化学行为，并可以对肠道微 生物对化学物质的代谢行为进行相关研究。

考虑到西方人群与东方人群存在人种、饮食习惯、生活习性等方面的差异，本单位对 SHIME模拟装置中模拟食物液成分、各个玻璃罐消化时间等做了改进，以达到模拟东方人群 人体胃肠道的生理环境，从而在体外条件下重现消化的整个过程。

就目前来看，在体外模拟这方面研究西方国家一方面起步早，受到的重视程度也比较高。 因此，在这方面的研究中我们同西方国家仍然有着很大的差距。通过引进并改进SHIME模型 对填补国内在体外技术研究方面有着极为重要的意义，其次在重现东方人群胃肠道环境的基 础上一方面可以研究环境污染物、药物及食品中有机添加物在胃和小肠消化过程的生物有效 性及其影响因素，另一方面可以研究肠道微生物对这些化学物质的代谢作用，并对这一代谢 过程对人体的健康效应加以评估。

发明内容

本发明的目的是将原有的SHIME体外装置加以改进并对其各项参数加以改进，以达到在 体外条件下重现东方人体胃肠道系统。

本发明，作为一种技术的改进，其特点在于在食物液进食时间、进食量，特别是微生物 种群等参数加以改进或改变。

本发明是一种在体外条件下重现人体胃肠道及微生态系统的模拟实验方法，其过程和步 骤如下：