2.1.4 小鼠腸道中益生菌的發(fā)酵變化

根據(jù)16SrDNA測序結果選擇豐度最高的五類益生菌，分別為擬桿菌屬、冬瓜對感的調雙歧桿菌屬、染金乳酸桿菌屬、黃色葡萄球菌屬和鏈球菌屬。葡萄在雄性的球菌四組小鼠腸道中（圖7A），五類益生菌在CT組中的小鼠豐度總占比為51.37%，在SWG組為12.21%，腸道在SA組為13.60%，菌群節(jié)作在SA+SWG組為43.61%。發(fā)酵其中乳酸桿菌屬在CT組中為46.57%，冬瓜對感的調在SW組中為7.57%，染金在SA組為11.09%，黃色在SA+SW組為39.26%，葡萄而SA組的球菌擬桿菌屬的豐度要低于其他三組。在雌性小鼠腸道中（圖7B），五種益生菌在CT組中的豐度總占比為46.89%，在SA組中占44.37%，在SWG組中占13.18%，在SA+SW組中占26.47%。其中其中乳酸桿菌屬在CONT組中占37.02%，在SW組中占7.00%，在SA組中占40.40%，在SA+SW組中占20.73%。此外，SA組的擬桿菌屬的豐度要低于其他三組。相比于對照組，SA組中這些益生菌群豐度降低，破壞了腸道菌群平衡，而SA+SW組恢復了部分的腸道益生菌群。

2.2 腸道菌群與脂肪酸的相關性

短鏈脂肪酸（SCFAs）是腸道菌群的代謝產(chǎn)物，由糖類和氨基酸發(fā)酵產(chǎn)生的主要短鏈脂肪酸是乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、異丁酸和異戊酸。由圖8A可知，在雄性小鼠中，短鏈脂肪酸的含量與副伯克霍爾德菌（Paraburkholderiafungorum）、Faecalicatenaorotica、狄氏副擬桿菌（Parabacteroidesdistasonis）、Prevotellamassiliatimonensis、帕氏乳桿菌的產(chǎn)生量呈顯著性正相關。狄氏副擬桿菌、Muribaculumintestinale、Prevotellamassiliatimonensis、沙氏普雷沃氏菌（Prevotellashahii）與丁酸和戊酸的產(chǎn)生量呈顯著性正相關，帕氏乳桿菌與乙酸和丙酸的產(chǎn)生量呈顯著性正相關。幽門螺桿菌（Helicobactercanicola）、Muribaculuminstestinale、肝螺桿菌（Helicobacterhepaticus）與短鏈脂肪酸的產(chǎn)生量呈負相關，其中Muribaculumintestinale與丙酸的產(chǎn)生量呈顯著性負相關。雌性小鼠中，短鏈脂肪酸的產(chǎn)生與副細菌桿菌（Parabacteroidesmerdae）、埃氏擬桿菌（Bacteroideseggerthii）、狄氏副擬桿菌、Terrisporobacterpetrolearius、Muribaculumintestinale的產(chǎn)生量呈正相關，且這幾種菌與丁酸和戊酸產(chǎn)生量呈顯著性正相關。木腔厭氧菌（Anaerocolumnaxylanovorans）、Paraburkholderiafungorum、Clostridiumindolis與丁酸和戊酸產(chǎn)生量呈顯著性負相關（圖8B）。

3 討論與結論

發(fā)酵冬瓜是以新鮮冬瓜為原料，經(jīng)過乳酸菌、醋酸菌等混合微生物發(fā)酵而成的食品。袁曉陽等利用GC-MS對發(fā)酵冬瓜的風味物質進行了檢測，結果發(fā)現(xiàn)主要風味物質為丁酸、己酸、戊酸、辛酸、2-甲基丁酸、4-甲基苯酚等，它們主要呈不愉快氣體賦予了發(fā)酵冬瓜獨特的風味。在發(fā)酵過程中亞硝酸鹽峰值在標準范圍內(nèi)，因此食用發(fā)酵冬瓜不會產(chǎn)生安全隱患，且冬瓜在發(fā)酵過程中涉及復雜的微生物系統(tǒng)，其中含有大量益生菌群、氨基酸、維生素和膳食纖維以及許多對人體有益的活性物質，有效平衡人體胃腸道的菌群平衡，可促使人體腸胃中的糖發(fā)酵，產(chǎn)生多種不同的有機酸，促進胃蛋白酶的分泌和腸胃蠕動能力。

金黃色葡萄球菌可引起多種感染性疾病，從皮膚感染到多器官功能障礙綜合征、感染性心內(nèi)膜炎、敗血癥甚至死亡。感染金黃色葡萄球菌的腸道中，內(nèi)部盲腸壁肌層水腫，伴有炎癥出血情況，金黃色葡萄球菌已成為全球醫(yī)院感染的主要病原菌。武英等在多次臨床實驗中，用小分子球蛋白（Centyrins）通過靶向阻斷金黃色葡萄球菌的裂解白細胞活性來抑制金黃色葡萄球菌的感染性，但該方法的缺陷是無法從內(nèi)部中和金黃色葡萄球菌的毒性。

在本實驗中，感染金黃色葡萄球菌的小鼠腸道菌群無論豐富度還是多樣性都不及健康對照組，且在腸道菌群結構上也與對照組存在較大差異，經(jīng)發(fā)酵冬瓜干預后，小鼠腸道菌群在結構上向對照組靠近。無論雄性小鼠還是雌性小鼠，相比于對照組，灌胃金黃色葡萄球菌組的小鼠腸道中益生菌含量如乳酸桿菌屬和擬桿菌屬顯著下降，而經(jīng)發(fā)酵冬瓜干預后回升。益生菌能調整由各種原因造成的腸道菌群失調，乳酸菌代謝產(chǎn)物中大量的有機酸能降低環(huán)境的pH，此時大量的H+通過致病菌的細胞膜，導致細胞質的過酸化，從而無法生長。研究發(fā)現(xiàn)，灌胃發(fā)酵冬瓜的小鼠腸道中，優(yōu)勢菌乳酸菌和雙歧桿菌都可以發(fā)酵多糖產(chǎn)生乙酸和乳酸等，而擬桿菌還具有產(chǎn)葉酸的能力，其釋放的代謝產(chǎn)物可減少革蘭氏陰性與革蘭氏陽性致病菌的數(shù)量，具有抑制病原微生物生長，有抗感染和除毒素的功能。此外，研究還表明，發(fā)酵品中的乳酸菌和雙歧桿菌已被廣泛用于人類的保健食品中，這些益生菌具有預防某些心血管類疾病和減輕腸道病原微生物感染等功能。

通過差異性分析發(fā)現(xiàn)，在金葡菌感染后的小鼠腸道中Muribaculumintestinale等致病菌富集，Muribaculumintestinale屬于紫單胞菌屬（Porphyromonassp.），革蘭氏陰性無芽孢厭氧菌，在大腸腫瘤和胃癌等胃腸道疾病中檢出增多，而經(jīng)臭冬瓜干預后數(shù)量減少。在發(fā)酵冬瓜干預后的小鼠腸道中，厚壁菌門中的腸道羅斯拜瑞氏菌與Kineothrixalysoides菌增加，其為常見的產(chǎn)丁酸菌，為人體腸道內(nèi)降解膳食纖維木聚糖的關鍵細菌。Kazuyuki等認為產(chǎn)丁酸細菌的減少與代謝和炎癥疾病存在關聯(lián)，NatureMicrobiology發(fā)表的研究表明，給小鼠定殖產(chǎn)丁酸的腸道羅斯拜瑞氏菌，可在富含植物多糖的飲食影響下，降低炎癥標志物、改善動脈粥樣硬化，該作用由細菌代謝物丁酸介導。這些發(fā)現(xiàn)說明，通過改變飲食-菌群互作，增加丁酸產(chǎn)生菌的干預方法，或能緩解炎癥。

短鏈脂肪酸能夠參與宿主免疫調節(jié)并增強腸道屏障，在維持腸道功能、免疫調節(jié)、炎癥以及腫瘤等方面有積極作用，SCFAs中尤其是丁酸能通過影響白細胞黏附分子的表達而起到抗炎的作用，還可通過作用于腸上皮細胞表面的G蛋白偶聯(lián)受體將信號傳輸給免疫細胞，從而抑制炎癥產(chǎn)生。本研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)金黃色葡萄球菌感染后，小鼠糞便中SCFAs的含量下降，而經(jīng)發(fā)酵冬瓜干預后SCFAs含量升高，且根據(jù)實驗結果可得到，狄氏副擬桿菌、沙氏普雷沃氏菌等與丁酸和戊酸的產(chǎn)生量呈正相關，帕氏乳桿菌與乙酸和丙酸產(chǎn)生量呈顯著性正相關，而Clostridiumindolis與丁酸和戊酸產(chǎn)生量呈顯著性負相關，Muribaculumintestinale與丙酸產(chǎn)生量呈顯著性負相關。因此，可推測發(fā)酵冬瓜用于金黃色葡萄球菌感染小鼠的飲食干預后，可能會增加SCFAs的合成，進而減輕機體的炎癥反應。

發(fā)酵冬瓜飲食干預能夠改善小鼠腸道菌群結構，使感染金黃色葡萄球菌小鼠腸道菌群結構、益生菌群的含量以及短鏈脂肪酸的含量恢復至對照組小鼠的腸道菌群結構狀態(tài)，從而有效的緩解金黃色葡萄球菌對小鼠的影響，這些結果表明發(fā)酵冬瓜緩解金葡菌感染小鼠的另一種機制可能是通過調節(jié)腸道菌群的結構，然后由腸道菌群調節(jié)特異性炎癥因子，進而實現(xiàn)對金黃色葡萄球菌的免疫效應。

相關鏈接：金黃色葡萄球菌，乙酸，丙酸，2-甲基丁酸

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