矢车菊素-3-O-葡萄糖苷对肠道菌群的影响及其作用机制研究

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhuzhuzhilian
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现有研究表明,肠道菌群与人体健康密切相关,其重要程度相当于人体器官。广泛存在于浆果中的具有生物活性的花色苷类物质已被证明能够通过调节肠道菌群及其代谢物对人体健康状态起到保护和改善作用,同时花色苷能够被寄生于结肠中的肠道菌群降解为小分子酚酸类物质。而当前研究多聚焦于花色苷对肠道菌群组成及其代谢物水平的影响,并未对其作用于肠道菌群的形式和机制进行探究,花色苷是以其摄入的原始化合物形式还是降解产物形式影响肠道菌群尚不明确。因此,本研究使用花色苷中较为常见的单体矢车菊素-3-O-葡萄糖苷(Cyanidin-3-O-glucoside,C3G)及其结肠降解产物分别对肠道菌群进行体外培养,通过16S rRNA基因测序技术对肠道菌群在不同培养阶段的变化规律进行分析,从而明确C3G对肠道菌群的影响及其作用形式。在此基础上,选取对C3G具有显著响应的菌种,利用转录组学技术对C3G促进肠道菌群有益菌生长繁殖的机制进行探究。具体结论如下:(1)C3G及其结肠降解产物均能对肠道菌群产生有益影响。经C3G及其结肠降解产物作用后,肠道菌群的多样性和丰富度显著提升;C3G及其结肠降解产物均能显著改善肠道菌群组成,主要表现为C3G及其结肠降解产物促进肠道菌群中有益菌相对丰度增加,如副拟杆菌属(Parabacteroides)、双歧杆菌属(Bifidobacterium)、毛螺菌属(Lachnospira)、小杆菌属(Dialister)、布劳特氏菌属(Blautia)等,且C3G的促进效果显著优于其结肠降解产物。(2)C3G影响肠道菌群的作用形式为其原始化合物。通过16S rRNA基因测序技术对肠道菌群在不同培养阶段的变化规律进行分析,发现在科水平,C3G培养肠道菌群8-12 h即可达到其结肠降解产物培养18 h的效果,C3G培养12 h的肠道菌群与其结肠降解产物培养18 h具有几乎相同的属水平菌群组成。因此可以确认调节肠道菌群的C3G形式为其摄入原始化合物,即C3G进入结肠后便开始作用于肠道菌群。(3)明确了C3G促进肠道菌群有益菌生长机制,并对其抑制有害菌生长机制进行推测。通过对C3G作用长双歧杆菌(Bifidobacterium longum)及狄氏副拟杆菌(Parabacteroides distasonis)进行转录组学分析表明,经C3G作用后,长双歧杆菌共有286个基因差异表达,其中182个基因表达上调,104个基因表达下调;狄氏副拟杆菌共有527个基因差异表达,其中271个基因表达上调,256个基因表达下调。通过对差异表达基因进行GO富集分析及KEGG通路分析,表明C3G能够通过促进有益菌的蛋白质合成,加快各部分细胞器生长,诱导细胞生长、分化关键物质(如鞘脂)代谢等途径使肠道菌群有益菌相对丰度增加;同时诱导有益菌碳水化合物代谢、促进有益菌抗生素生物合成等途径,通过与有害菌竞争营养物质和杀灭致病菌,进而降低肠道菌群有害菌相对丰度,改善人体肠道菌群组成。
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