益生菌BaSC06影响肥胖小鼠肠道菌群及胆汁酸代谢的研究

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肠道菌群、胆汁酸代谢在肥胖个体之间的联系已被大量研究证实。肠道菌群失衡可引起肥胖和代谢综合征;胆汁酸作为胆汁的一种主要成分,可以促进甘油三酯、胆固醇和脂溶性维生素的消化吸收;此外,胆汁酸的抗菌作用可以直接改变肠道菌群结构,而肠道菌群经酶作用可以改变胆汁酸组成,并依赖FXR信号通路调节其代谢。益生菌,如乳酸杆菌和双歧杆菌,可以通过调节宿主肠道菌群结构和代谢从而改善肥胖及其相关代谢疾病。芽孢杆菌作为潜在的益生菌也已受到关注,但是芽孢杆菌通过调节肠道菌群结构和胆汁酸代谢缓解肥胖及其相关疾病的研究较少。本论文采用16S rRNA高通量测序、非靶向代谢组学分析和关联分析等技术探究了解淀粉芽孢杆菌SC06对ob/ob小鼠肠道菌群结构及其代谢物和胆汁酸代谢的影响。将5周龄的雄性C57BL/6J野生型和肥胖小鼠(ob/ob小鼠),适应环境一周后,分为三组:野生对照组(NC组)、肥胖对照组(OBC组,ob/ob小鼠)和SC06处理肥胖小鼠组(OBB组,灌胃剂量为2×10^8cfu/day),三组均饲用基础日粮,饲养周期为8周。主要结果如下:1、SC06降低了 ob/ob小鼠体重率、减缓肝脂肪变性和脂质代谢与NC组相比,OBC组的体重、日采食量、肝脏和脂肪组织重量均显著增加;血清TG含量显著上升和HDL-C显著下降,肝脏LDL-C含量显著增加。与OBC组相比,OBB组小鼠体重和活体脂肪含量显著下降;肝脏HDL-C含量显著增加而LDL-C显著降低。肝脏组织(HE和油红O)和脂肪组织(HE)染色的结果表明,OBC组中肝脏损伤严重,细胞内空泡和脂质沉积增多,脂肪组织细胞体积变大,而在OBB组肝脂肪变性有所缓解。2、SC06显著改变ob/ob小鼠的肠道菌群结构α多样性和β多样性分析的结果表明各组之间的肠道菌群结构差异显著,其中,SC06显著降低了 ob/ob小鼠的菌群多样性。在门水平的物种相对丰度分布差异主要是:与NC组相比,OBC组中Bacteroidetes、Patescibacteria和Epsilonbacteraeota显著提高,而Firmicutes、Proteobacteria和Actinobacteria显著降低;与OBC组相比,OBB组Proteobacteria显著升高,Patecibacteria显著降低。LEfSe结果显示,在属水平上,与NC组相比,OBC组有30种菌属显示较高的丰度,而35种菌属则丰度较低;与OBC组相比,OBB组有19种菌属含量较低,而22种菌属含量较高。3、SC06显著改变ob/ob小鼠的盲肠代谢产物与NC组相比,OBC组共有165种代谢物显著增加,16种代谢物显著减少。在OBC组中显著增加的差异代谢物有:1,2,3-苯三醇、L-苹果酸、2(1H)-吡啶酮、2’-脱氧尿苷、黄嘌呤、落叶松酸和胆酸等,显著减少的有3,4-二羟基甲酸和香豆酸。与OBC组相比,OBB组有28种代谢物显著增加,而75种代谢物显著减少;在OBB组中显著增加的代谢物有:1-硬脂酰基-2-花生四烯酰基-sn-甘油和L-酵母氨酸等,显著降低的代谢物有:胆酸、醌、2(1H)-吡啶酮、2’-脱氧尿苷和1,2,3-苯三醇等。4、差异肠道菌群与代谢产物的相关性分析筛选出差异显著的菌属和代谢产物进行关联性分析,结果表明,在OBC组富集的菌属与肥胖相关代谢产物呈正相关,而在NC组和OBB组富集的菌属与之呈负相关。此外,OBB组与NC组有相同的差异菌属和代谢物,呈现的关联结果也是一致的。这些结果均表明,肠道菌群的失衡会继而影响代谢物的变化,两者之间存在着紧密联系,并且,SC06可改善ob/ob小鼠中肠道菌群结构及其代谢产物。5、SC06调节ob/ob小鼠的胆汁酸代谢与NC组相比,ob/ob小鼠胆汁酸代谢减弱。与OBC组相比,OBB组中肝脏中胆汁酸合成酶CYP7A1、CYP8B1,输出和重吸收因子BSEP、Otaplb2和Otap1al的表达显著降低,而肠道中OSTα、OSTβ和IBABP的表达显著升高。并且这种变化可能依赖FXR-SHP/FGF15信号通路调控。这些结果进一步支持了肥胖个体中肠道菌群、FXR信号通路和胆汁酸代谢之间的联系。综上,SC06可通过改变肠道菌群结构及其代谢物和调节胆汁酸代谢改善肥胖小鼠中体脂率、肝脂质变性和代谢异常。
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