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2019-05-10浏览量:1014

『公海赌船网址成果展』浒苔多糖可增加肠道益生菌

导读

近年来,越来越多的证据表明,条浒苔多糖(ECP)有助于疾病的治疗。然而,ECP作为一种很有前景的海洋药物,虽然已被广泛研究,但对其对肠道微生物群的影响研究较少。鉴于肠道菌群在健康和疾病中的重要作用,本文利用16S rRNA高通量测序技术研究了ECP对肠道菌群的影响。

分析表明,ECP显著改变了C57BL/6J小鼠肠道菌群结构,显著促进了益生菌的生长。然而,有趣的是,ECP对雄性和雌性小鼠肠道菌群的影响不同:对于雌鼠,ECP增加了新一代益生菌Bififidobacterium spp.和Akkermansia muciniphila的丰度;而对于雄鼠,增加了Lactobacillus spp.的丰度。此外,通过塑造一个更加平衡的微生物群结构,ECP显著降低了雌鼠肠道抗原负荷。本研究首次证实了ECP对肠道菌群的益生作用,为ECP作为一种新型的肠道菌群调节剂用于健康促进和疾病管理奠定了基础。

文献ID

题目: Dietary Polysaccharide from Enteromorpha Clathrata Modulates Gut Microbiota and Promotes the Growth of Akkermansia muciniphilaBififidobacterium spp. andLactobacillus spp.

译文:条浒苔产生的膳食多糖可以调节肠道菌群,并且促进Akkermansia muciniphila,Bififidobacterium spp. 和 Lactobacillus spp.的生长

期刊名:Marine drugs 

年份:2018   IF:4.379

通讯作者:于广利

通讯单位:中国海洋大学医药学院&青岛海洋科学与技术国家实验室 

材料与方法

实验设计

所有小鼠在良好控制的环境下(22-23℃,12小时光照/黑暗循环)适应三周,然后将小鼠分为六组:雄性对照组(MN),雄性低剂量组(ML),雄性高剂量组(MH),雌性对照组(FN),雌性低剂量组(FL),雌性高剂量组(FH)。其中低剂量组灌胃50mg/kg/day的ECP,高剂量组灌胃100mg/kg/day的ECP,对照组灌胃等量生理盐水,一共进行为期四周的灌胃。然后处死所有小鼠,取盲肠内容物进行分析。

测序区域及平台

16S rRNA基因 V3-V4区,Illumina 平台

研究成果

1、ECP饮食改变小鼠肠道菌群结构,增加丰富度和多样性

通过主成分分析(PCA),低剂量摄入、高剂量摄入ECP均显著性改变肠道菌群结构(图1),而且雄性小鼠肠道菌群结构的改变要明显于雌性小鼠,说明ECP对肠道菌群的影响具有性别特异性。

图1 ECP显著改变肠道菌群结构。PCA分析(A.雄性,B.雌性)

进一步研究ECP对肠道菌群丰富度和多样性的影响。对表示丰富度的Chao1指数、observed species和表示多样性的Shannon指数进行计算,发现ECP显著地增加小鼠肠道菌群的丰富度和多样性(图2)。雄性小鼠的Chao1指数、observed species和Shannon指数增大地更明显,而相比之下,雌性小鼠只有低剂量组的肠道菌群Chao1指数和Shannon指数显著增加,这与PCA分析的结果一致。

图2 ECP增加肠道菌群的丰富度和多样性

2、ECP摄入在不同分类学水平上改变肠道菌群,并提高Bifidobacterium spp.,Lactobacillus spp和 A. muciniphila的丰度

在门水平上比较了肠道微生物群的细菌组成,发现ECP显著增加了雄性小鼠拟杆菌门丰度,降低了厚壁菌门丰度,然而,在雌性小鼠中,ECP降低了拟杆菌门的丰度,增加了厚壁菌门的丰度(图3A)。此外,ECP对雄性和雌性小鼠肠道的变形菌门也有不同的影响,ECP处理的雄性小鼠变形菌门水平升高,而ECP处理的雌性小鼠变形菌门水平降低。

进一步比较了属水平上肠道微生物群的细菌组成,发现ECP对雄性和雌性小鼠的Alistipes spp.、Oscillibacter spp.、Flavonifractor spp.、Paracteroides spp.和Akkermansia spp.的丰度影响也具有差异(图3B)。例如,在雄性小鼠中,ECP降低Oscillibacter spp.的丰度,而相比之下,在雌性小鼠中,ECP增加Oscillibacter spp.的丰度。总的来说,这些发现表明雌性和雄性的微生物群对ECP摄入有相反的响应。

图3 肠道菌群(A.门水平,B.属水平)对ECP处理的响应

从LEfSe分析得到的分类进化分支图和LDA评分图证实了ECP对肠道菌群的调节作用(图4、图5)。在雄性小鼠中,ECP增加了Bacteroides spp.,Prevotella spp.,Alloprevotella spp.,Butyricimonas spp.,Eubacterium spp.和Peptococcus spp. 的丰度,而降低了Helicobacter spp.的丰度。在雌性小鼠中,ECP增加了Odoribacter spp.,Clostridium IVOscillibacter spp.和Alistipes spp.的丰度,而降低了BetaproteobacteriaParabacteroides spp.的丰度。

图4 不同分组LEfSe分析的分类进化分支图

图5 不同分组LEfSe分析的LDA得分

有趣的是,LEfSe分析发现,益生菌(包括Lactobacillus spp.,Bifidobacterium spp.和Akkermansia spp.)的丰度在ECP处理组和对照组之间明显不同(图4、图5)。通过详细比较益生菌在所有六个组中的丰度,发现ECP显著增加了雌性小鼠肠道BifidobacteriumAkkermansia的丰度,雄性小鼠肠道Lactobacillus的丰度也显著增加(图6)。

 

图6 ECP摄入显著增加C57BL/6J小鼠肠道中的Bifidobacterium spp. (A),Lactobacillus spp. (B) 和 Amuciniphila (C)

3、摄入ECP可降低雌性小鼠肠道抗原负荷,维持雄性小鼠肠道内平衡

之前的研究表明海藻中的膳食纤维具有益生元的效果,可以降低实验小鼠的体重。而本研究中发现,作为膳食纤维的ECP也可以降低实验雄性小鼠和雌性小鼠的体重和能量摄入(图7)。由于SCFAs(短链脂肪酸)浓度升高可以促进饱腹感,调节能量平衡,ECP的减肥作用可能是由于ECP刺激产SCFAs细菌的生长,从而增加肠道中SCFAs的水平。

 脂多糖结合蛋白(LBP)是研究抗原负荷的生物标志物,它可以特异性结合革兰氏阴性菌的脂多糖和革兰氏阳性菌的抗原。为了进一步研究ECP对肠道菌群的影响,对雌性和雄性小鼠血清LBP水平进行了测定。发现ECP显著降低了雌性小鼠的血清LBP水平,说明ECP可以帮助平衡雌性小鼠肠道菌群结构。而雄性小鼠血清LBP没有显著变化,提示ECP对肠道菌群无毒性作用,有助于维持正常肠道内环境平衡。这也展现出ECP对肠道菌群的影响具有性别差异。

图7 ECP摄入减轻体重(A.B),降低能量摄入(C.D),降低血清LBP水平(E)

研究结论

1、ECP饮食改变小鼠肠道菌群结构,增加丰富度和多样性。

2、ECP摄入可提高肠道菌群中Bifidobacterium spp.,Lactobacillus spp. 和 A. muciniphila的丰度。

3、摄入ECP可降低雌性小鼠肠道抗原负荷,维持雄性小鼠肠道内平衡。

亮点

研究ECP对肠道菌群的影响,实验设计完善,对性别以及ECP摄入量进行划分,探究对菌群结构、菌群多样性、不同分类学水平微生物、血清LBP的影响。发现,ECP对肠道菌群的影响具有性别差异。

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