低聚木糖與腸道菌群調(diào)節(jié)機(jī)制的研究

低聚木糖與腸道菌群調(diào)節(jié)機(jī)制的研究

0低聚木糖養(yǎng)殖小鼠腸道菌群低聚糖是一種功能低聚糖，主要的反應(yīng)成分是不消化的。它可以轉(zhuǎn)化為適當(dāng)?shù)陌被帷Ｋ梢酝ㄟ^一個或多個木糖原2或-1的糖化合物，然后被分解為低聚糖。短鏈脂肪酸不僅能為腸粘膜細(xì)胞提供能量，促進(jìn)細(xì)胞的生長和代謝，而且能降低腸道ph的ph值環(huán)境，抑制有害菌的生長。近年來的研究表明，低聚糖代謝產(chǎn)生的短鏈脂肪酸與許多生理功能密切相關(guān)，如促進(jìn)鈣的吸收和脂質(zhì)代謝，預(yù)防齲齒，預(yù)防心血管疾病和減少結(jié)腸癌的風(fēng)險。作者將低聚糖喂食小鼠，檢測大鼠腸道菌群的數(shù)量和scf含量，進(jìn)一步探討了低聚糖調(diào)節(jié)腸道功能的作用和機(jī)制。1材料和方法1.1實(shí)驗(yàn)動物中心SPF近交系BalB/C小鼠48只:雄性,6~8周齡,18~22g,河南省實(shí)驗(yàn)動物中心,許可證號SCXK(豫)2010-0002;低聚木糖:純度95%,山東龍力生物科技股份有限公司.1.2精宏法DG250厭氧工作站:英國DWS公司;PNP9082恒溫培養(yǎng)箱:上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;GC-6890N氣相色譜儀:Agilent公司;HVE-50高壓滅菌鍋:HIRAYAMA公司;SW-CJ超凈工作臺:蘇凈安泰空氣技術(shù)有限公司.1.3方法1.3.1灌胃劑量設(shè)計按隨機(jī)分組的方法將小鼠分為低、中、高劑量組和對照組共4組,每組12只.參考低聚木糖的推薦劑量1.4g/d(成人,60kg體質(zhì)量),設(shè)計人體推薦量的5、10和30倍,即灌胃劑量分別為低劑量組0.12g/(kg·BW)、中劑量組0.23g/(kg·BW)、高劑量組0.70g/(kg·BW),對照組用無菌生理鹽水代替.每日清晨經(jīng)口給予1次,灌胃體積0.2mL,連續(xù)灌胃14d.1.3.2小鼠糞樣的采集分別于第0天(灌胃前)、第7天和第14天早晨將小鼠稱質(zhì)量,并采集小鼠的新鮮糞便樣約0.05g于滅菌試管中.取5mL滅菌稀釋液加入糞樣試管中,充分振蕩混勻,成糞樣均質(zhì)液,待測.1.3.3細(xì)菌計數(shù)和計數(shù)按照《保健食品檢驗(yàn)與評價技術(shù)規(guī)范》(2003),取糞樣均質(zhì)液以10倍梯度稀釋,分別接種到相應(yīng)培養(yǎng)基上培養(yǎng),采用平板計數(shù)法對樣品中的雙歧桿菌、乳酸桿菌、腸桿菌、腸球菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌計數(shù).1.3.4離心5min取糞樣均質(zhì)液2mL于5mL離心管中,在4000r/min下離心10min,取上清液1mL于1.5mL離心管中,加入0.75mol/LHCl5μL振蕩混勻,靜置10min后,在13000r/min下離心5min;將上清液過0.45μm濾膜于離心管中,密封后4℃下冷藏(不超過3d),待測.采用氣相色譜法檢測糞便中代謝產(chǎn)物乙酸、丙酸、正丁酸和異丁酸的含量,色譜條件為:色譜柱:AgilentDB-WAX石英毛細(xì)柱(30m×0.25mm,0.25m);升溫程序:以10℃/min升溫速率從80℃加熱至110℃,保持1min;以5℃/min升溫速率升至140℃,保持3min;載氣及流速:N2:25mL/min;H2:40mL/min;空氣:400mL/min;柱前壓15.5kPa;進(jìn)樣量1μL;分流比30∶1.1.4處理數(shù)據(jù)采用SPSS12.0軟件進(jìn)行方差分析和組間顯著性t檢驗(yàn),檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05.2結(jié)果與分析2.1小鼠體質(zhì)量變化量不同劑量低聚木糖飼喂小鼠過程中,小鼠體質(zhì)量的變化量如表1所示.由表1可知,小鼠的體質(zhì)量變化量在不同劑量組間比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),表明攝入低聚木糖對小鼠體質(zhì)量沒有不良影響.2.2低聚糖對大鼠腸道菌群的影響2.2.1腸道雙歧桿菌的生長不同劑量組小鼠糞便中腸道雙歧桿菌和乳酸桿菌的數(shù)量如表2所示.雙歧桿菌和乳酸桿菌是人體腸道內(nèi)重要的有益微生物.在評價食物調(diào)節(jié)腸道菌群功能的膳食干預(yù)研究中,雙歧桿菌和乳酸桿菌是最常用的腸道微生物指標(biāo).由表2可以看出,灌胃低聚木糖后第7天,不同劑量組中雙歧桿菌數(shù)量顯著增加(P<0.05),乳酸桿菌的數(shù)量無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05),表明腸道內(nèi)雙歧桿菌的生長較易受低聚木糖攝入的影響;第7天雙歧桿菌數(shù)量在不同劑量組間比較發(fā)現(xiàn),雙歧桿菌數(shù)量在均顯著增加(P<0.05),且中劑量組雙歧桿菌數(shù)量增加最為顯著(P<0.01),表明腸道內(nèi)雙歧桿菌的生長與低聚木糖的攝入量密切相關(guān),且可能有一個最適范圍,這與舒國偉等的研究結(jié)果相一致.灌胃低聚木糖后第14天,腸道益生菌雙歧桿菌和乳酸桿菌在不同劑量組中的數(shù)量均顯著增加(P<0.05),表明低聚木糖對腸道益生菌有一定的促生長作用.單一細(xì)菌不同劑量組間比較發(fā)現(xiàn),雙歧桿菌和乳酸桿菌在中劑量組顯著增加(P<0.01),表明在低聚木糖0.23g/(kg·BW)攝入劑量條件下,促腸道益生菌雙歧桿菌和乳酸桿菌的生長作用最強(qiáng).2.2.2低聚木糖對3種可能致病菌的影響不同劑量組小鼠糞便中腸道腸桿菌、腸球菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌的數(shù)量如表3所示.由表3可以看出,灌胃低聚木糖后第7天,不同劑量組中腸桿菌、腸球菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌的數(shù)量無統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05),表明攝入低聚木糖不能迅速影響這3種腸道可能致病菌的生長.灌胃低聚木糖后第14天,與對照組相比,腸桿菌、腸球菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌的數(shù)量均有所降低,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),表明攝入低聚木糖能夠抑制這3種可能致病菌的生長;單一細(xì)菌不同劑量組間比較發(fā)現(xiàn),腸桿菌在高劑量組中數(shù)量最低(P<0.05),表明提高低聚木糖攝入量可以有效抑制腸桿菌的生長;腸球菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌在中劑量組的數(shù)量最低(P<0.05),表明在攝入低聚木糖0.23g/(kg·BW)條件下,可以有效抑制小鼠腸道腸球菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌的生長,推測這可能與該條件下腸益生菌的旺盛生長和腸道內(nèi)環(huán)境的改變有關(guān),益生菌的生長受到促進(jìn)和相應(yīng)代謝產(chǎn)物的增加可以抑制不良致病菌增長,這與Okazaki和Swennen等研究結(jié)果相一致.2.3不同劑量低聚木糖對小鼠腸道代謝的影響不同劑量組小鼠糞便中SCFAs的含量如表4所示,其中丁酸含量為正丁酸和異丁酸含量之和.與中鏈脂肪酸和長鏈脂肪酸不同,SCFAs在體內(nèi)不通過體內(nèi)酯類水解等途徑進(jìn)行內(nèi)源性合成,主要是由腸內(nèi)雙歧桿菌,乳酸桿菌、鏈球菌和真菌等代謝碳水化合物而產(chǎn)生.由表4可以看出,與丙酸和丁酸相比,乙酸在小鼠腸道內(nèi)的含量最高.灌胃低聚木糖后第7天和第14天,不同劑量組中乙酸含量均顯著增加(P<0.05).表明攝入低聚木糖能夠有效促進(jìn)小鼠腸道代謝產(chǎn)生乙酸,同時也促進(jìn)了腸道SCFAs總量的增加.灌胃低聚木糖后第7天,中、高劑量組丙酸含量增加,差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05);第14天各劑量組中丙酸含量均增加(P<0.05),但低劑量組中丙酸含量相比較低,表明小鼠腸道代謝產(chǎn)生的丙酸受攝入低聚木糖劑量影響.灌胃低聚木糖后第7天和第14天,不同劑量組中丁酸含量均有所增加(P<0.05),表明攝入低聚木糖可能促進(jìn)小鼠腸道內(nèi)丁酸菌等產(chǎn)丁酸細(xì)菌的增殖,導(dǎo)致小鼠腸道代謝產(chǎn)生相對較多的丁酸,這有待進(jìn)一步研究探討.短鏈脂肪酸在結(jié)腸中易被吸收,是重要的體內(nèi)代謝能源.乙酸主要參與體內(nèi)肌肉、腎臟、心臟和腦的代謝;丙酸經(jīng)結(jié)腸吸收后主要由肝臟代謝用作能源,并可以抑制肝膽固醇的合成;丁酸是人類結(jié)腸、盲腸上皮細(xì)胞重要的能量來源,在維持腸道內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定和預(yù)防結(jié)腸癌發(fā)生等方面發(fā)揮良好的作用.由表4可以看出,小鼠腸道菌群能夠發(fā)酵利用低聚木糖,促進(jìn)短鏈脂肪酸乙酸、丙酸和丁酸的產(chǎn)生,酸化腸道環(huán)境,這與Smiricky-Tjardes等對腸道菌群發(fā)酵低聚木糖的研究結(jié)果相一致.3低聚木糖對小鼠腸道生長的影響低聚木糖可以促進(jìn)小鼠腸道益生菌雙歧桿菌和乳酸桿菌增殖,提高腸道短鏈脂肪酸含量,促進(jìn)腸道內(nèi)環(huán)境酸化,抑制腸道可能致病菌腸桿菌、腸球菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌的生長.在攝入0.23g/(kg·BW)條件下,對雙歧桿菌和乳酸桿菌的增殖作用最強(qiáng),對腸球菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌的