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肠道菌群与宿主存在“共代谢”机制,肠道菌群变化与宿主代谢产物的变化密切联系,而乳酸菌作为肠道有益菌,目前已证实具有改善血清血脂的功效,且对肠道菌群具有良好的调节作用,因此本文从实验室保存的乳酸菌中筛选出体外具有良好辅助降血脂作用的菌株,研究其在高脂模型大鼠体内降血脂的效果及对大鼠肠道菌群及其代谢产物的影响,探讨乳酸菌辅助降血脂的可能机制,为以肠道菌群为靶点进行的益生菌干预治疗提供理论依据。 1.模拟人体胃肠道环境,采用实验室保存的12株乳酸菌进行耐酸耐胆盐、抗氧化、降胆固醇及降甘油三脂实验,从中筛选出能适应胃肠道不良环境影响,并能发挥辅助降脂功能的乳酸菌。结果表明,在12株乳酸菌样品中,L.fermentum grx08、L.casei grx12、L.rhamnosus grx06及L.rhamnosus LV108四株菌耐酸耐胆盐及抗氧化能力较强,在pH3.0的人工胃液中存活率均高于80.0%,在人工肠液中存活率高于60.0%,在0.3%胆盐培养基中存活率高于40.0%;抗氧化能力明显高于其他菌株,·OH清除率超过40.0%,DPPH·清除率高于40.0%,A700nm大于1.00;胆固醇及甘油三酯降解实验显示L.rhamnosus LV108的降解率显著高于其他菌株(p<0.05),分别为28.76%、21.11%;PCA分析评价各菌株各项指标的总体水平,显示综合得分最高的是L.rhamnosus LV108为0.909,其次是L.casei grx12、L.rhamnosus grx06,得分依次为0.614、0.552。 2.建立高血脂大鼠模型,探究L.rhamnosus LV108发酵乳及混合发酵乳对模型大鼠血脂与抗氧化能力的调节作用。结果表明,连续饲喂8周高脂饲料的模型组大鼠肝指数显著高于对照组及两组乳酸菌发酵乳干预组(P<0.05),为3.41;经L.rhamnosus LV108发酵乳和混合发酵乳干预后,大鼠血清胆固醇(TG)、甘油三酯(TC)、低密度脂蛋白(LDL-C)含量及动脉粥样硬化(AI)指数均显著低于高脂模型组(P<0.05),高密度脂蛋白(HDL-C)含量显著高于高脂模型组(P<0.05); 灌胃L.rhamnosus LV108发酵乳和混合发酵乳后,大鼠抗氧化能力明显提高。血清MDA水平相较高脂模型组显著降低(P<0.05),分别为5.97nmol/mL、5.86nmol/mL;血清总抗氧能力(T-AOC)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)及超氧化物歧化酶(SOD)浓度相较高脂模型组显著提高(P<0.05),L.rhamnosus LV108各含量依次为13.67U/mL、13.33U/mg、2134.66U/mg、183.93U/mL,混合发酵乳各含量依次为12.58U/mL、12.60U/mg、2046.31U/mg、189.84U/mL。 饲喂8周高脂饲料后,模型组大鼠肝脏TC、TG水平相较空白对照组显著提高(P<0.05),经L.rhamnosus LV108发酵乳和混合发酵乳干预后,TC、TG水平显著降低(P<0.05),干预组之间无显著差异(P>0.05);L.rhamnosus LV108发酵乳和混合发酵乳干预后,粪样中TC、TG以及TBA含量均显著高于高脂模型组的含量(P<0.05)。 3.利用Illumina MiSeq高通量测序技术测定大鼠粪便细菌,研究乳酸菌干预对高血脂模型大鼠肠道菌群的影响,并对大鼠肠道微生物和血清血脂水平的相关性进行分析。结果表明,饲喂高脂饲料使得大鼠肠道菌群丰度及多样性明显降低。在门水平上,饲喂高脂饲料相比空白对照组肠道厚壁菌门、螺旋体门及放线菌门的丰度显著增加(P<0.05),拟杆菌门、疣微菌门的丰度显著降低(P<0.05);经L.rhamnosus LV108发酵乳及混合乳酸菌发酵乳干预后,显著增加了拟杆菌门、疣微菌门的丰度(P<0.05),显著降低了放线菌门的丰度(P<0.05);在属水平上,饲喂高脂饲料导致大鼠肠道内有益菌乳酸杆菌属、S24-7spp.、普氏菌属及Treponema spp.的丰度显著降低(P<0.05),有害菌消化链球菌属、梭菌属、Turicibacter spp.、大肠杆菌属及脱硫弧菌属的丰度显著增加(P<0.05),Chao1和ACE值显著降低(P<0.05);L.rhamnosus LV108发酵乳及混合乳酸菌发酵乳的干预后,显著增加了大鼠肠道菌群的Chao1和ACE(P<0.05),显著增加了乳酸杆菌属、S24-7spp.、密螺旋体属及普氏菌属的丰度(P<0.05),显著降低了大鼠肠道内消化链球菌属、梭菌属、Turicibacter spp.、大肠杆菌属及脱硫弧菌属的丰度(P<0.05),有益于大鼠肠道细菌丰度及多样性的恢复。 大鼠肠道内梭菌属、大肠杆菌属及脱硫弧菌属的相对丰度与大鼠血清TC、TG及LDL-C含量呈显著正相关(P<0.05),S24-7spp.和普氏菌属的丰度则与之呈显著负相关(P<0.05);S24-7spp.还与HDL-C含量呈显著正相关(P<0.05);乳酸杆菌属的相对丰度与大鼠血清TG和LDL-C含量均呈显著负相关(P<0.05);密螺旋体属与TC含量显著负相关(P<0.05),与HDL-C含量显著正相关(P<0.05);消化链球菌属与HDL-C含量显著负相关(P<0.05),与TC含量显著正相关(P<0.05),双歧杆菌属与HDL-C含量显著负相关(P<0.05)。 4.通过1H核磁共振技术对大鼠粪便中有机酸、短链脂肪酸、各类氨基酸、胆汁酸及糖类等进行测定,研究乳酸菌干预对高血脂模型大鼠代谢模式与变化规律的影响。结果显示,大鼠大肠内容物和粪便中富含有机酸(乳酸)、短链脂肪酸(丁酸、醋酸、乳酸等)、各类氨基酸(琥珀酸、天门冬氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、甘氨酸等物质)以及糖类等多种物质;经PCA及PLS-DA分析发现各组样品的代谢产物存在明显的分型趋势;OPLS-DA分析结果显示,高脂饮食与乳酸菌发酵乳干预导致的肠道菌群变化可引起丁酸、乳酸、丙氨酸、赖氨酸、醋酸、磷酸肌酸、N-异戊酰氨基乙酸等多种代谢物质的相对含量发生显著变化。 大鼠粪便代谢产物与肠道菌群相关性分析显示,肠道菌群可能通过参与调控肠道糖脂代谢、氨基酸代谢及能量代谢等途径来改变粪样代谢产物的成分。肠道优势菌乳酸杆菌属、S24-7spp.、普氏菌属与丁酸、丙酸、缬氨酸呈显著性正相关(P<0.05),同时乳酸杆菌属与异亮氨酸、丙氨酸显著正相关(P<0.05),S24-7spp.与异亮氨酸、赖氨酸显著正相关(P<0.05),普氏菌属与赖氨酸显著正相关(P<0.05),另一优势菌属密螺旋体属与缬氨酸、丙氨酸显著正相关(P<0.05),双歧杆菌属与丁酸、乳酸及缬氨酸显著正相关(P<0.05);消化链球菌属、梭菌属、大肠杆菌属、脱氧弧菌属均与异亮氨酸显著负相关(P<0.05),同时消化链球菌属与丙酸、赖氨酸显著负相关(P<0.05),梭菌属与乳酸、异亮氨酸、缬氨酸、苯乙酰甘氨酸显著负相关(P<0.05),与磷酸肌酸显著正相关(P<0.05),大肠杆菌属与丁酸、缬氨酸、丙氨酸显著负相关(P<0.05),脱氧弧菌属与乳酸及苯乙酰甘氨酸显著负相关(P<0.05);Turicibacter spp.与赖氨酸显著负相关(P<0.05)。