双歧杆菌对2’-岩藻糖基乳糖的利用及对小鼠肠道微生态影响的研究

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2’-岩藻糖半乳糖(2’-Fucosyllactose,2’FL)是母乳中含量最丰富的一种母乳低聚糖,可选择性地促进双歧杆菌的增殖。目前双歧杆菌对2’FL的利用的研究集中在单一菌株利用2’FL的关键酶基因及利用机制,但缺少对双歧杆菌利用2’FL的种属规律以及可利用2’FL双歧杆菌对于健康宿主影响的相关研究。因此,本文旨在基于表型和基因型的关联性分析,评估并比较不同双歧杆菌利用2’FL的能力并进一步探究对2’FL有不同利用能力的双歧杆菌对小鼠肠道微生态的影响,为不同双歧杆菌的个性化益生元开发提供理论指导。主要研究结果如下:为评估不同双歧杆菌利用2’FL的能力,对151株双歧杆菌进行了基因型分析。基因型预测结果显示,包括22株两歧双歧杆菌、2株短双歧杆菌、2株长双歧杆菌长亚种、9株长双歧杆菌婴儿亚种和2株齿双歧杆菌在内的37株菌可利用2’FL,而青春双歧杆菌、动物双歧杆菌、假小链双歧杆菌和角双歧杆菌均不利用2’FL。并进一步以2’FL为唯一碳源,测定了 151株菌对2’FL的利用能力,结果显示,仅37株菌可利用2’FL,且其中大多数菌株是新生儿和婴儿来源。基因型和表型对比显示,表型结果与基因型预测完全一致,且对2’FL的利用也存在菌株差异性。为进一步探究双歧杆菌对2’FL的竞争利用,对5株可利用2’FL的不同种双歧杆菌进行了混合培养,结果表明,以2’FL为唯一碳源混合培养时,齿双歧杆菌FJSWXJ29M2为优势生长菌。为研究2’FL利用能力不同的双歧杆菌对小鼠肠道微生态的影响,采取双歧杆菌单菌及双歧杆菌单菌联合2’FL的喂养模式进行研究。结果显示,五种双歧杆菌单菌小鼠生理指标、肠组织形态、细胞因子、分泌型免疫球蛋白A、胃肠肽水平和短链脂肪酸含量均无显著差异,但两歧双歧杆菌M130R01M51、短双歧杆菌FHuNCS6M1、长双歧杆菌长亚种CCFM752和长双歧杆菌婴儿亚种SDZC2M4显著降低了肠道菌群的物种丰富度。在肠道菌群方面,长双歧杆菌长亚种CCFM752和长双歧杆菌婴儿亚种SDZC2M4分别显著增加了 Faecalibaculum和双歧杆菌属的丰度。双歧杆菌联合2’FL的结果也显示出对小鼠的生理指标、肠组织形态和分泌型免疫球蛋白A没有显著影响。在不同菌株层面,长双歧杆菌长亚种CCFM752联合2’FL能显著增加促炎和抑炎因子水平;两歧双歧杆菌M130R01M51联合2’FL能显著提高兴奋性递质的含量,从而促进胃肠道的蠕动,同时,该组还能显著提高乙酸和丙酸含量,而长双歧杆菌婴儿亚种SDZC2M4联合2’FL则调节丙酸水平最为显著;短双歧杆菌FHuNCS6M1和长双歧杆菌长亚种CCFM752联合2’FL时肠道菌群的物种丰富度显著增加;在属水平上,双歧杆菌联合2’FL,均能增加阿克曼菌属的丰度,其中齿双歧杆菌FJSWXJ29M2联合2’FL,阿克曼菌属丰度增加的更为显著。为了模拟婴幼儿肠道多种双歧杆菌存在相互竞争碳源的情况,进一步探究2’FL利用能力不同的双歧杆菌在以2’FL为碳源的竞争压力下对小鼠肠道微生态的影响,采取了混合双歧杆菌及混合双歧杆菌联合2’FL的模式进行比较研究。结果显示,混合双歧杆菌能显著降低IL-1β的含量,增加双歧杆菌丰度,但对于其余指标均无显著影响。混合双歧杆菌联合2’FL结果显示,其对小鼠生理指标、肠组织形态和分泌型免疫球蛋白A含量均无显著影响。该组能显著降低IL-1β的含量和α多样性指数,除此之外还能增加兴奋性递质胃动素的含量和阿克曼菌属丰度,并显著提高宿主肠道中短链脂肪酸水平。值得注意的是,长双歧杆菌婴儿亚种在竞争环境下都具有较高丰度,此结果与以2’FL为唯一碳源的双歧杆菌体外混合培养的结果不同,这可能与宿主适应性有关。
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