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抗生素的长时间、过度或频繁使用具有较强的药物副作用,尤其可导致耐药菌株的出现,因此寻求一种安全有效的膳食干预途径具有重要指导意义。Lactobacillus(L.)casei Zhang是一株研究较为充分的乳源益生菌,其被证实可在人和动物肠道中定殖从而发挥多种益生功能。本研究以抗生素为人类带来的危害为出发点,构建抗生素所致大鼠肠道菌群失调模型,通过益生菌L.casei Zhang的干预,最终以肠道微生物构成、体内代谢物、免疫因子和肠道短链脂肪酸水平等层面为研究基础,探究L.casei Zhang对服用抗生素后宿主肠道的保护作用及机制。动物实验选用SD大鼠,共分四组(n=12/组):对照组,模型组,益生菌干预组1和干预组2;除1周的适应性饲养,正式实验周期为3周。空白对照组在3周均灌胃生理盐水;模型组在第一周灌胃头孢地尼,后2周灌胃生理盐水;干预组1在第一周灌胃头孢地尼,后2周灌喂益生菌液;干预组2在第一周同时灌胃抗生素和益生菌,后2周灌胃益生菌。头孢地尼灌胃剂量为135 mg/kg/d,益生菌灌胃剂量为2.5× 109CFU/d。粪便和血液样品分别于第0、7、14和21天采集。主要研究结果如下:(1)干预组2的处理方式有助于抗生素作用下肠道菌群α多样性的升高。抗生素作用下显著(p<0.05)增加了肠道中耐药相关菌Enterococcusffaecium,Vagococcus teuberi,Bacteroides thetaiotaomicron,Bacteroides ovatus,Clostridioides difficile,Burkholderiales 及有害菌Gordonibacter pamelaeae 丰度,而益生菌处理可不同程度的减少这些菌的含量。恢复期干预组2中显著(p<0.05)增加了有益菌 A listipes,Eubacterium,L.murinus,Parabacteroides goldsteinii和L.casei丰度。(2)粪便代谢物主成分分析显示第7天抗生素处理组样品单独聚为一簇且明显区别于其它样品,表明了抗生素对肠道代谢物具一定影响。第14天干预组1和干预组2的代谢物恢复程度要优于模型组,总体呈现出模型组-干预组1-干预组2-空白组的趋向性变化趋势。益生菌L.casei Zhang通过逆转由抗生素引发显著(p<0.05)改变的脂肪酸含量,防止因抗生素所致的初级胆汁酸升高和亚油酸、次级胆汁酸、琥珀酸及乙酸含量下降,增加利于抗生素排泄的物质,增加维持正常肠功能的主要氨基酸进而促进机体对营养物质吸收,以及增强丙酸盐代谢来减少抗生素对机体产生的有害影响。(3)在蛋白或mRNA表达水平,干预组2的处理方式均可显著(p<0.05)降低血清 CRP、IL-6、iNOS、TFN-γ、IL-1β 和 TNF-α 水平,升高 DAO 和 IgG水平。从趋势上看,尽管不显著,但干预组1的处理方式可升高小肠丁酸盐受体GRP109A的表达;干预组2的处理方式则可升高小肠紧密连接蛋白Claudin-1、Occludin和Zo-1的表达,同时升高肠道内水分及电解质交换转运体SLC26A3和NHE3的表达。另外,干预组2的处理方式可防止由抗生素所致的肠道丁酸含量下降并显著(p<0.05)增加恢复期中直链SCFAs含量。(4)益生菌L.casei Zhang在大鼠肠道环境中发生了普遍性的适应突变和质粒丢失现象;同时也发生了与抗生素肠道环境相关的特定类型突变,而这些基因编码区的改变均有助于L.casei Zhang在肠道环境中更好的存活。综上所述,益生菌L.casei Zhang通过增加肠道有益菌、降低耐药菌和有害菌、逆转或防止因抗生素所致的代谢物改变并增加有益代谢物、降低系统炎症、增强肠屏障完整性、增强肠道水分及电解质交换和维持肠道SCFAs水平来发挥抗生素压力下保护机体肠道的作用。此研究结果为未来临床上缓和抗生素药物副作用提供了新方法、新思路;也为未来抗生素环境下益生菌的使用提供了生物安全性证据。