膳食纤维因其健康益处而被广泛认可，然而，接受盆腔放疗的癌症患者常被建议减少纤维摄入量。这可能对他们的肠道健康产生负面影响。为了评估膳食纤维对放疗后肠道健康的影响，本研究将雄性C57BL/6小鼠分为不同组别，分别喂食含有0或15%纤维的饮食，这些纤维由不同比例的易发酵生物处理燕麦麸纤维和/或难以发酵的微晶纤维素（MCC）组成，并进行照射或假照射。照射触发了粘液降解和短链脂肪酸的耗尽，而无纤维饮食加剧了辐射引起的黏膜损伤。相比之下，喂食燕麦麸纤维的小鼠表现出较少的黏膜损伤、较少的菌群失调和粘液降解细菌、更高的短链脂肪酸产量以及改善的杀菌活性。这些益处具有剂量依赖性，15%的燕麦麸纤维提供了更大的保护作用。我们的研究结果表明，缺乏纤维会加剧辐射引起的肠道损伤，而补充15%的高度可发酵燕麦麸纤维则有助于维持黏膜完整性并保护免受辐射损伤。
实验设计与饮食
实验设计和饮食详情在方法部分及图9中进行了详细描述。简而言之，本研究使用了五种实验饮食。一种饮食完全不含纤维，而其他四种饮食则包含生物处理的燕麦麸和/或微晶纤维素（MCC），以提供总计15%的纤维含量，比例经过平衡调整。小鼠在引入实验饮食两周后接受照射。此时，主要的饮食相关微生物群和粘液屏障变化预计已稳定，且因饮食转变带来的压力可能随着小鼠适应而逐渐消退。五个接受不同纤维组成的照射组如下：
- 高燕麦照射组：一种含有15%纤维的饮食，完全由生物处理的燕麦麸纤维组成。
- 中燕麦照射组：一种含有15%纤维的饮食，由10%生物处理的燕麦麸纤维和5%MCC纤维组成。
- 低燕麦照射组：一种含有15%纤维的饮食，由5%生物处理的燕麦麸纤维和10%MCC纤维组成。
- 无燕麦照射组：一种含有15%纤维的饮食，完全由MCC纤维组成。
- 无纤维照射组：一种含有0%纤维的饮食（无纤维）。
此外，两个对照组——高燕麦对照组和无纤维对照组——分别喂食与高燕麦照射组和无纤维照射组相同的饮食，但未接受照射。这些饮食一直持续到照射后六周。
缺乏纤维的饮食导致严重肠道组织损伤和隐窝深度减少
为了评估实验饮食对照射后黏膜组织损伤的影响，小鼠在照射后6周被安乐死，并检查结直肠组织的组织学变化。无纤维照射组的损害最为显著，其隐窝深度减少（这是肠道组织损伤的一个指标），与其他照射组相比尤为明显。此外，无纤维照射组小鼠的结直肠组织隐窝明显较短，与高燕麦照射组和中燕麦照射组相比分别具有统计学意义（p < 0.001 和 p < 0.05）。尽管未接受照射，无纤维对照组小鼠也表现出类似的组织损伤和非常短的隐窝（图1G、H）。相比之下，高燕麦照射组和高燕麦对照组小鼠的隐窝比其他组更长，且高燕麦照射组显示出较少的辐射诱导肠道损伤迹象。这些结果表明，可发酵的燕麦麸纤维可以保护黏膜结构免受已知的辐射诱导肠道损伤标志的影响，而缺乏纤维则会导致明显的辐射诱导损伤。
膳食纤维摄入主导了照射对肠道微生物组成的影响
结肠菌群失调可能导致粘液降解和慢性炎症。因此，我们在五个不同的时间点检测了小鼠的肠道微生物群。在基线时，所有七组（不包括无纤维对照组）在主坐标分析（PCoA）图中聚集在一起，证实各组在引入各种饮食前具有相似的肠道微生物组成。在接受实验饮食两周后但在照射前，缺乏纤维组（无纤维照射组）的微生物组成与富含纤维饮食组（高、中、低和无燕麦照射组）显著不同。无纤维照射组的微生物群组成与高、中、低和无燕麦照射组相比具有统计学差异（调整后的p值=0.006，所有比较均如此）。在照射后1周，摄入中到高量可发酵燕麦麸纤维的小鼠表现出相似的微生物群组成，这与其他组不同。然而，在照射后3周和6周，所有照射组的微生物群组成彼此显著不同。在照射后6周，无纤维照射组的微生物群组成与高、中、低和无燕麦照射组显著不同（调整后的p值分别为0.0063、0.0063、0.0112和0.0063）。值得注意的是，与饮食相比，照射本身对小鼠整体肠道微生物群组成的影响有限，高燕麦照射组与高燕麦对照组之间（调整后的p值=0.282）或无纤维照射组与无纤维对照组之间（调整后的p值=0.1533）的微生物群组成没有统计学差异。
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