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目的已有研究表明益生菌鼠李糖乳杆菌GG(Lactobacillus rhamnosus GG,LGG)可调节肠道平滑肌的收缩并改善便秘患者症状。5-羟色胺4型受体(5-hydroxytryptamin receptor 4,5-HT4R)与肠道动力密切相关,其激动剂治疗便秘具有一定疗效,但其中一种药物替加色罗由于其心血管副作用目前已退市。已有研究报道激动杯状细胞上的5-HT4R受体可增加杯状细胞黏蛋白的分泌。杯状细胞是肠道黏液的主要分泌细胞,其功能受到多种因素影响后可导致黏液屏障完整性发生变化,如肠道微生物、微生物毒素及某些细胞因子都会刺激或抑制杯状细胞黏液的合成及分泌,而杯状细胞的减少及黏液层的变化对便秘的发生及发展起到重要作用。因此,本研究旨在探讨鼠李糖乳杆菌GG上清液(Lactobacillus rhamnosus GG supernatant,LGGs)对小鼠肠道5-HT4R、肠道菌群、屏障功能以及排便功能的调节作用,为益生菌改善排便功能提供理论依据。方法SPF级5-8周龄雄性C57BL/6小鼠50只,随机分为肉汤对照组(MRS组,n=10)、马来酸替加色罗组(Tegaserod组,n=15)及LGG上清组(LGGs组,n=15),分别用肉汤、马来酸替加色罗蒸馏水溶液及LGG上清1ml/天进行灌胃。7天后记录小鼠首粒黑便时间,2小时排便颗粒数,粪便湿重及干重,计算粪便含水率;同时每组选取5只小鼠进行小肠推进试验,检测小鼠肠道运动。最后处死所有小鼠,留取结肠组织,部分结肠组织保存于10%的福尔马林溶液以行石蜡包埋,部分结肠组织剪碎并冻存于-80℃冰箱,用于后续试验。之后分别采用Realtime-PCR及Western blot检测三组小鼠结肠5-HT4R及黏蛋白(MUC2)的基因和蛋白表达情况;运用免疫组化检测小鼠结肠5-HT4R及MUC2表达改变情况。使用过碘酸雪夫染色(Periodic Acid-Schiff,PAS)和阿尔新兰-过碘酸雪夫染色(Alcian Blue Periodic acid Schiff,AB-PAS)检测小鼠结肠杯状细胞数量及杯状细胞粘蛋白分泌情况;采用16S r DNA基因高通量测序和气相色谱法分别对小鼠粪便菌群组成和回盲部内容物短链脂肪酸含量进行检测。最后为探索5-HT4R可能的上游调节机制,应用Western blot检测三组小鼠结肠组织S100钙结合蛋白A10(S100 calcium binding protein A10,S100A10)表达的变化。结果LGGs可上调小鼠结肠的5-HT4R的m RNA和蛋白表达水平,并同时上调MUC2m RNA水平。另外,实验还发现Tegaserod组和LGGs组2小时排便粒数增多,且粪便湿重、干重、含水率明显增加。PAS染色显示Tegaserod组和LGGs组小鼠结肠杯状细胞数明显增加;进一步AB-PAS染色显示,5-HT4R激活剂(替加色罗)可使LGGs组小鼠结肠粘液分泌增加促进肠道的屏障功能,而5-HT4R拮抗剂(匹波色罗)可减少小鼠结肠杯状细胞粘液分泌。菌群分析结果显示LGG上清液可增加肠道菌群多样性,属水平分析显示LGGs刺激后可促进一些改善肠道屏障功能、动力及便秘的细菌(Alistipes、Alobaculum和Desulfovibrioin等)的水平升高;相反,替加色罗促进炎症相关细菌及机会性致病菌的增加,可破坏小鼠肠道微生态的组成。此外,S100A10在Tegaserod组和LGGs组升高,与5-HT4R变化趋势一致。而三组小鼠回盲部内容物短链脂肪酸含量并未见明显差异。结论LGGs可通过上调肠道5-HT4R而增加结肠粘蛋白分泌改善肠道屏障功能进而改善排便功能,同时与LGGs相比Tegaserod可破坏正常的肠道菌群。