2型糖尿病是一种代谢性疾病,与慢性高血糖相关联,可引发诸多并发症,如眼、脚、肾脏、神经、心脏和血管等功能障碍。近年来,2型糖尿病的发病率及其致死率的迅速上升已经成为严峻的全球性健康问题。由于乳酸菌及其所产的胞外多糖具有安全、绿色、可靠和无副作用等优势,因此,其益生活性已经在临床应用和试验研究中得到广泛认可。乳酸菌作为一种膳食添加剂,可能在肠道中通过影响肠道菌群发挥其益生作用;目前,关于肠道菌群与糖尿病等代谢综合征之间的研究已经成为科研领域的一大热点。因此,本文主要基于肠道菌群相关的胰岛素抵抗通路,探索产胞外多糖乳酸菌对糖尿病的缓解作用。在此基础上,利用NCI-H716细胞模型,探究乳酸菌降血糖作用的分子机制及其影响因素。首先,利用苯酚-硫酸法检测乳酸菌产胞外多糖的能力,根据胞外多糖产量的差异,将乳酸菌分为高产胞外多糖组、中产胞外多糖组和低产胞外多糖组。α-葡萄糖苷酶抑制剂能够减缓碳水化合物水解为葡萄糖的速率,从而达到调节血糖平衡的目的。以α-葡萄糖苷酶抑制活力作为体外降血糖的筛选指标,初步确立高产和中产胞外多糖组乳酸菌具有较高的α-葡萄糖苷酶抑制率。将胞外多糖产量不同的混合乳酸菌喂食由高脂饲料和链脲佐菌素诱导的2型糖尿病小鼠,通过血糖、口服糖耐量、糖基化血红蛋白、瘦素和炎症因子的指标检测,得出中产胞外多糖混合乳酸菌组对缓解小鼠糖尿病的作用最为显著。为了探究乳酸菌的活性对糖尿病小鼠的缓解能力,将中产胞外多糖组的混合乳酸菌作灭活处理,分别检测活菌和死菌在模型小鼠体内的降血糖效果。结果显示,活菌和死菌均在一定程度上降低模型小鼠血糖水平、增强机体对葡糖糖的耐受能力并保护胰腺免受损伤。与死菌灌胃处理组比较,活菌能够更有效地增加小鼠肠道内Lactobacillus、Akkermansia和Bifidobacterium的丰度,进而提升肠道内丁酸的水平,影响机体的免疫应答,减缓胰岛素抵抗状态。将中产EPS组5株乳酸菌分别单独灌胃糖尿病小鼠,进一步确定其中降血糖能力较佳的菌株。研究发现L.casei CCFM419和L.plantarum X1的降血糖能力优于其他乳酸菌;L.casei CCFM419和L.plantarum X1通过胰岛素抵抗通路来改善胰岛素抵抗状态,此外,还能增强机体的抗氧化能力并调节血脂平衡。其中,L.casei CCFM419在增加产丁酸菌Allobaculum的丰度、增强抗氧化和保护胰岛形态方面的作用比L.plantarum X1更加显著。因此,选择L.casei CCFM419作为缓解2型糖尿病的优势菌株。利用2型糖尿病小鼠模型探究L.casei CCFM419与降血糖作用之间的量效关系。研究表明,不同浓度的L.casei CCFM419均可在一定程度上缓解糖尿病,并且L.casei CCFM419作用浓度为5×10~9 CFU时,其影响产丁酸菌Allobaculum的丰度、机体免疫应答、血脂平衡和机体抗氧化能力等方面的能力更为突出。通过检测小鼠肠道中胰高血糖素原(GCG)和激素原转化酶(PC3)m RNA水平的变化情况,发现L.casei CCFM419作用浓度为5×10~9 CFU时,GCG和PC3 m RNA转录水平上调,以及GLP-1的分泌量最为明显。因此,我们推断L.casei CCFM419降血糖的分子机制可能是通过提高肠道L细胞中GCG和PC3m RNA的表达来增加GLP-1的分泌量。在此基础上,利用NCI-H716细胞模型来分析L.casei CCFM419对L细胞分泌GLP-1的影响。结果显示5×10~9 CFU L.casei CCFM419刺激NCI-H716细胞时,其GCG和PC3 m RNA的转录水平最高,相应的GLP-1蛋白水平最高,这与动物试验的结果相一致。利用提纯的L.casei CCFM419胞外多糖及丁酸处理NCI-H716细胞,结果表明二者均可促使NCIH716细胞分泌GLP-1。提示L细胞可作为乳酸菌在肠道内行使降血糖作用的靶细胞之一,且多糖和丁酸是乳酸菌发挥降血糖作用的相关因素。