基于肠道产丁酸菌代谢探讨益糖康防治2型糖尿病的作用机制

目的基于肠道产丁酸菌代谢探讨益糖康改善慢性炎症防治2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)的作用机制。方法采用高脂饲料喂养结合一次性腹腔注射链脲佐菌素45 mg/kg制备2型糖尿病大鼠模型。将造模成功的24只SD大鼠随机分为模型组、益糖康组、二甲双胍组,每组8只,另设普通饲料喂养的SD大鼠8只为空白组。益糖康组给予益糖康生药56 g/(kg·d)灌胃,二甲双胍组给予盐酸二甲双胍片150 mg/(kg·d)灌胃,空白组、模型组给予0.1 mL/10 g生理盐水灌胃,各组均每日1次。灌胃4周后,测定大鼠血糖,按照试剂盒测定大鼠血清中肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、单核细胞趋化蛋白1(monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1)水平。GC-MS测定粪便中丁酸含量;16S rRNA测序分析粪便中产丁酸菌丰度变化。结果益糖康能显著降低大鼠血糖(P<0.05)及血清中TNF-α、MCP-1水平(P<0.01),增加粪便中丁酸含量(P<0.01)。研究中厚壁菌门(Firmicutes)与丁酸含量正相关,益糖康组可明显增加厚壁菌门丰度(P<0.05);在属水平上,norank_f_norank_o_Clostridia_UCG-014、Ruminococcus、Prevotella、Colidextribacter、Faecalibacterium、norank_f_Lachnospiraceae与丁酸正相关,益糖康组norank_f_Lachnospiraceae含量显著升高(P<0.05)。结论益糖康能够增加产丁酸菌Firmicutes门及norank_f_Lachnospiraceae菌属丰度,可以显著增加粪便中丁酸含量,缓解T2DM大鼠全身慢性炎症水平,降低血糖,防治2型糖尿病。

金华猪和长白猪肠道产丁酸菌相对丰度与丁酸代谢的相关性分析

本试验旨在研究金华猪和长白猪各肠段主要产丁酸菌相对丰度及丁酸代谢的相关性。选取相同条件下饲养的240日龄金华猪和长白猪各10头,分别取不同肠段内容物,采用高通量测序技术分析不同肠段主要产丁酸菌的相对丰度,实时荧光定量PCR法测定产丁酸关键功能基因丁酰-CoA:乙酰-CoA转移酶和丁酸激酶相对表达量的变化,气相色谱法测定丁酸含量。结果表明:1)金华猪空肠和回肠布劳特氏菌属(Blautia)、丁酸球菌属(Butyricicoccus)、丁酸单胞菌属(Butyricimonas)、粪杆菌属(Faecalibacterium)和真杆菌属([Eubacterium]hallii group)相对丰度显著低于长白猪(P<0.05),而颤螺旋菌属(Oscillospira)和罗斯伯里氏菌属(Roseburia)相对丰度显著高于长白猪(P<0.05)。在金华猪和长白猪中,布劳特氏菌属、丁酸球菌属、粪杆菌属和真杆菌属相对丰度间均呈极显著正相关(r=0.48~0.88,P<0.01)。2)金华猪回肠和结肠中丁酰-CoA:乙酰-CoA转移酶和丁酸激酶基因相对表达量显著低于长白猪(P<0.05)。3)金华猪空肠、回肠、结肠中丁酸含量均显著低于长白猪(P<0.05)。4)金华猪和长白猪肠道中丁酰-CoA:乙酰-CoA转移酶和丁酸激酶基因相对表达量与丁酸含量呈极显著正相关(r=0.5704~0.7221,P<0.01);2个品种对比发现,长白猪相关系数均高于金华猪。由此可见,金华猪空肠和回肠产丁酸菌相对丰度显著低于长白猪,同时金华猪结肠产丁酸关键功能基因丁酸激酶和丁酰-CoA:乙酰-CoA转移酶相对表达量显著低于长白猪,与之相对应的是金华猪空肠、回肠和结肠中丁酸含量显著低于长白猪,这也在一定程度上解释了长白猪肠道丁酸含量高于金华猪的原因。

产丁酸菌的产酸机制及其在调控肠道健康中的作用研究进展

复杂和多样化的肠道微生物群落对宿主健康发挥着重要作用。产丁酸菌代表了宿主肠道微生态一个重要的功能性群体,多数为革兰阳性厌氧菌。人们发现,该类菌和微生物失调引发的消化道炎症等现象息息相关,因此产丁酸菌成为行业研究热点。产丁酸菌能够利用食物(饲料)中不易消化的碳水化合物合成丁酸,通过调控肠道菌群结构、为肠道上皮细胞供能、增强肠黏膜屏障功能等维护肠道健康,发挥对宿主健康的有益作用。本文从产丁酸菌的生物学分类、消化道产酸机制、肠道炎症调控作用及应用进展等方面做了系统综述,旨在阐明产丁酸菌与宿主健康的互作机制,并提出产丁酸菌的未来发展方向。

产丁酸菌与老年代谢性疾病的相关研究

目的探讨产丁酸菌与老年代谢性疾病的相关性。方法采集浙江省杭州市某社区117例≥75岁老年志愿者粪便,根据志愿者实际情况分为老年健康组,老年高血压组,老年高血压合并冠心病组,老年高血压合并糖尿病组。粪便分装后统一提取DNA,采用定量聚合酶链反应(Q-PCR)检测其肠道中的7种产丁酸菌含量,采用SPSS 17.0软件进行独立样本t检验。结果高血压合并冠心病组的普拉梭菌fpra(P=0.008)、Clostridial cluster IV(P=0.010)和Atopobium cluster(P=0.005)高于高血压组;高血压合并糖尿病组Eubacterium Rectal(P=0.020)和Atopobium cluster(P=0.000)高于高血压组;高血压组Clostridium cluster I(P=0.008,P=0.038)高于高血压合并冠心病组和高血压合并糖尿病组。结论产丁酸菌与老年代谢性疾病的发生发展有一定的相关性,继而为临床微生态制剂的使用提供理论依据。

肠道产丁酸菌防治炎症性肠病的机制研究进展

炎症性肠病(inflammatory bowel disease,IBD)是一组难以控制的慢性炎症性肠道疾病,包括克罗恩病(crohn's disease,CD)和溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC).近年来,亚洲国家的IBD发病率明显上升,尤其是在我国.最近的研究中发现IBD患者体内存在肠道产丁酸菌数量和构成的改变,提示产丁酸菌与IBD的发生和发展存在一定联系.本综述着重介绍了产丁酸菌通过产生丁酸及丁酸盐发挥的抗炎作用,以及Roseburia intestinalis,Faecalibacterium prausnitzii和Clostridium butyricum三种产丁酸菌通过菌体本身的结构和免疫特性发挥的抗炎作用.这些机制的发现可为防治IBD提供新的思路和研究线索.

老年非小细胞肺癌患者和肠道产丁酸菌的相关性研究

目的探讨老年非小细胞肺癌患者和肠道产丁酸菌的相关性。方法随机选择2015年2月-2017年8月确诊的40例老年非小细胞肺癌患者,从本院健康体检人群中随机选择体检健康老年人40例作为对照组,对比老年肺癌组和对照组肠道产丁酸菌表达水平。对老年非小细胞肺癌患者给予培美曲塞+顺铂方案进行化疗,对比化疗前后肠道产丁酸菌表达水平变化。结果老年非小细胞肺癌组的肠道产丁酸菌普拉梭菌、柔嫩梭菌、梭菌组1、直肠真杆菌、Atopobium cluster-specific primes、Roseburia spp. and E. rectale、ClusterⅣRuminococcus spp、Clostridial cluster Xl Va表达显著低于对照组,差异具有统计学意义(P <0. 05);肺癌组化疗后的肠道产丁酸菌普拉梭菌、柔嫩梭菌、梭菌组1、直肠真杆菌、Atopobium cluster-specific primes、Roseburia spp. and E. rectale、ClusterⅣRuminococcus spp、Clostridial cluster Xl Va表达显著低于化疗,差异具有统计学意义(P <0. 05)。结论老年非小细胞肺癌患者体内肠道产丁酸菌产生减少,化疗后肠道产丁酸菌产生显著低于化疗前,肠道微生态化失调可能与非小细胞肺癌患者易发感染有关。

HIV-1感染者肠道产丁酸菌F.prausnitzii和R.intestinalis变化特点

目的初步探讨2种肠道产丁酸菌F.prausnitzii和R.intestinalis在HIV-1感染中的特点以及与疾病进展的关系。方法20例未治疗HIV-1感染者纳入研究对象(HIV-1感染组),以20例年龄、性别等相匹配的健康人作为对照。收集研究对象的血液及粪便标本。提取粪便细菌基因组DNA,应用实时荧光定量PCR方法对2种产丁酸菌进行定量分析,检测患者的临床指标,用SPSS 20.0软件进行统计学分析。结果对照组与HIV-1感染组中F.prausnitzii拷贝数(log)分别为(7.47±7.48)copies/μl、(7.46±7.42)copies/μl,R.intestinalis拷贝数(log)分别为(6.74±6.75)copies/μl、(6.45±6.44)copies/μl,2组之间差异均无统计学意义(P均>0.05)。2组粪便中F.prausnitzii水平均高于R.intestinalis。2种细菌的拷贝数呈正相关(对照组r=0.447,HIV-1感染组r=0.499)。HIV-1感染组F.prausnitzii的拷贝数与CD4+/CD8+T细胞比值呈正相关(r=0.573)。结论HIV-1感染后产丁酸的优势菌株F.prausnitzii与CD4+/CD8+T细胞比值呈正相关,该细菌可能与免疫状态相关。

肠道产丁酸细菌及其丁酸产生机制的研究进展

哺乳动物大肠中的厌氧微生物能发酵产生大量的短链脂肪酸(SCFA),包括乙酸、丙酸和丁酸,其中丁酸是结肠能量的首选来源,对肠黏膜修复及结肠炎和结肠癌的预防起作用．近年来,随着分子生物学技术的发展,关于肠道产丁酸菌种类、数量及发酵特性的研究有了很大进展．本文就单胃动物肠道产丁酸菌种类、丁酸产生途径的研究新进展进行综述．

结直肠腺瘤及结直肠癌患者肠道梭杆菌属与产丁酸菌的相关性

为分析结直肠腺瘤及结直肠癌患者肠道梭杆菌属与产丁酸菌的相关性,选取健康体检者20名(健康体检组)、结直肠腺瘤20例(结直肠腺瘤组)和结直肠癌20例(结直肠癌组)为研究对象。采用粪便样品实时荧光定量PCR技术对普拉梭菌、直肠真杆菌、梭杆菌属和总菌的16SrRNA基因拷贝数进行定量检测,比较分析检测结果。结果显示,在梭杆菌属丰度方面,结直肠癌组明显高于健康体检组和结直肠腺瘤组(P<0.05),结直肠腺瘤组明显高于健康体检组(P<0.05)。在普拉梭菌丰度和总菌16SrRNA基因拷贝数方面,结直肠腺瘤组均明显低于健康体检组(P<0.05)。三组直肠真杆菌水平比较差异无统计学意义(P>0.05)。结果表明,肠道中的梭杆菌属、产丁酸菌与结直肠癌及结直肠腺瘤的发生存在明显相关性。

结直肠腺瘤及结直肠癌患者肠道中梭杆菌属与产丁酸菌的定量研究

【目的】通过观察梭杆菌属(Fusobacterium spp.)和两株产丁酸菌(Eubacterium rectale、Faecalibacterium prausnitzii)在结直肠癌患者及结直肠腺瘤患者粪便样品中的丰度差异,研究梭杆菌属和产丁酸菌数量变化在结直肠腺瘤和结直肠癌发生发展中的作用和意义。【方法】收集结直肠癌患者(n=19)、结直肠腺瘤患者(n=12)及健康人(n=19)3组粪便样品,提取细菌基因组DNA,利用实时荧光定量PCR技术定量检测3组样品中梭杆菌属(Fusobacterium spp.)、直肠真杆菌(Eubacterium rectale)、普拉梭菌(Faecalibacterium prausnitzii)以及总菌的16S rRNA基因的拷贝数,然后利用秩和检验两两比较3组样品中目标菌群的数量和丰度差异。【结果】结直肠癌组的梭杆菌属丰度显著高于结直肠腺瘤组(P=0.013)和健康组(P=0.000),结直肠腺瘤组的梭杆菌属丰度显著高于健康组(P=0.002);结直肠腺瘤组普拉梭菌的丰度显著低于健康组(P=0.033);结直肠腺瘤组的总菌16S rRNA基因拷贝数也显著低于健康组(P=0.002);直肠真杆菌的水平在3组样品间没有显著差异。【结论】与健康人的粪便样品相比,结直肠腺瘤病人的粪便中产丁酸菌普拉梭菌数量下降,而结直肠腺瘤和结直肠癌病人的粪便样品中梭杆菌属数量增加;梭杆菌属和产丁酸菌数量上的变化提示它们可能与结直肠腺瘤和结直肠癌的发生密切相关。

参苓白术散和理中汤对AAD动物模型肠道产丁酸菌群多样性变化的影响

目的:基于肠道产丁酸菌群多样性变化,研究参苓白术散和理中汤治疗抗生素相关性腹泻(AAD)微生态机制。方法:将SD大鼠随机分为参苓白术散汤剂治疗组(SPS)和理中汤汤剂治疗组(LPT),灌胃盐酸克林霉素(315 mg·kg^(-1)·d^(-1))建立菌群紊乱模型,灌胃致病菌艰难梭菌构建AAD模型,分别予以参苓白术散汤剂(5.5 g·kg^(-1)·d^(-1))和理中汤汤剂(5.5 g·kg^(-1)·d^(-1))进行治疗,收集不同阶段粪便样本,提取粪便总DNA,利用丁酰辅酶A-辅酶A转移酶基因引物进行聚合酶链式反应(PCR)扩增,再对PCR产物进行克隆测序,分析产丁酸菌群多样性响应。结果:治疗后两组大鼠饮食逐渐增加,粪便成形,被毛光泽和顺滑度增加,活动量增加,灵敏度提高。以丁酰辅酶A-辅酶A转移酶基因为分子标记的扩增分别获得SPS 297条序列,LPT 300条序列确定为产丁酸菌群多样性结果,SPS正常阶段、造模阶段、治疗阶段分别获得98,100,99条产丁酸菌序列,分别属于8,3,6个运算分类单位(OTU),相似性范围分别为78%~97%,86%~99%,81%~97%,治疗后OTU数量恢复至正常阶段的75%;LPT正常阶段、造模阶段、治疗阶段均获得100条产丁酸菌序列,分别属于6,2,4个OTU,相似性范围为83%~97%,92%~99%,85%~99%,治疗后OTU数量恢复至正常阶段的80%。产丁酸菌均存在于两组大鼠的所有阶段,都以厚壁菌门产丁酸菌为主,占总数量98%以上。SPS在属水平对产丁酸菌菌群的影响主要集中在Clostridium属丰度显著降低,Eubacterium属丰度显著升高。LPT主要集中在Roseburia属,并且增加了Eubacterium属,Lacrimispora属和Clostridium属的丰度。根据系统发育树结果,SPS治疗后,产丁酸菌菌群的分布由造模后的5个cluster增加到治疗后的7个cluster;LPT分布由造模后的3个Cluster增加到治疗后的9个Cluster。结论:参苓白术散和理中汤治疗AAD病过程中,能够调节肠道产丁酸菌的结构和丰度,恢复产丁酸菌菌群多样性,改善肠道微生态环境失稳状况。

基于产丁酸菌组合研究参苓白术散多糖体外降解的微生态机制

目的:研究“拟杆菌/厚壁菌”与产丁酸菌组合对中药多糖体外降解机制。方法:以参苓白术散多糖为唯一碳源构建多糖培养基(PM),脑心浸液培养基(BHI)为对照,通过连续取样测定产丁酸菌在PM、及不同菌(包括脆弱拟杆菌、多形拟杆菌、厚壁菌YT2等)的PM降解液中的生长曲线,评估多糖体外降解机制。结果:产丁酸菌在多形拟杆菌降解的PM降解液中生长最好,在PM中的生长最差;PM/BHI分别经多糖降解菌降解后,PM中的产丁酸菌菌群数量更高;丁酸浓度变化中,经厚壁菌YT2的PM降解液最高,PM中产丁酸浓度最低;经多糖降解菌降解的PM降解液>经多糖降解菌降解的BHI降解液。结论:“拟杆菌/厚壁菌”产丁酸菌组合有利于对中药多糖的降解利用和丁酸生产。

基于“产丁酸菌——中药多糖”的中药药理研究进展

最新研究表明肠道菌群与中药药理紧密相关,微生态机制研究已成为中药药理研究的新方向。诸多的肠道菌群功能类群中,产丁酸菌是肠道菌群的一个重要功能类群,其能够发酵膳食纤维、碳水化合物、内源蛋白等产生代谢产物,其菌群的失调也与多种疾病的发生相关,因产丁酸菌的重要次级代谢产物是丁酸,而丁酸作为一种重要的短链脂肪酸,在维持肠道健康、调节免疫系统和炎症反应、调节能量代谢、影响细胞分化和凋亡上发挥着重要作用。中药多糖具有含量多、不易被宿主消化吸收但能够被肠道菌群分解利用的特点,可以作为细菌碳源,对包括产丁酸菌在内的肠道菌群进行调节,通过改善肠道菌群结构达到治疗疾病的目的。因此,基于"产丁酸菌--中药多糖"的中药药理研究,从肠道细菌的功能和从菌群碳源的多糖成分研究中药药理,是中药微生态机制研究的新领域,亟待加强。该文结合最新文献和自己中药微生态药理工作,综述了丁酸的作用、产丁酸菌利用中药多糖的分子机制、中药多糖与产丁酸菌关联性等方面的研究进展,探讨了产丁酸菌与中药多糖之间的联系,并对基于"产丁酸菌--中药多糖"的中药药理研究进行了展望,以期抛砖引玉,为基于"产丁酸菌--中药多糖"的中药药理研究进展提供参考。

产丁酸菌调节肠道微生态及中药的干预作用研究进展

产丁酸菌是以丁酸为主要代谢产物的一类肠道细菌,其中绝大多数为厚壁菌门,产丁酸菌能够利用膳食中不易消化的碳水化合物合成丁酸,进而通过给肠上皮细胞供能、影响肠黏膜屏障、调整肠道菌群结构、调节宿主免疫等生物功能调节肠道微生态,维持肠道内环境,从而达到改善肥胖、高血压等多种疾病的作用。因此,对产丁酸菌及丁酸的靶向调控成为防治多种人体疾病的潜在重要方法。中药经口服后进入体内首先和胃肠道接触,其与寄生于肠道黏膜上的微生物之间的相互作用是无可避免的重要环节。中药能够调节肠道菌群已得到证实,且中药由于组分复杂、成分众多可以以多层次、多途径、多靶点的方式发挥干预作用。其对产丁酸菌的作用主要体现在中药进入肠道后可起到"益生元"作用,富集有益的产丁酸菌,且中药多糖可作为发酵底物促进丁酸的合成,进而实现对产丁酸菌及丁酸的有效调节。基于此,本文探索了产丁酸菌及丁酸与肠道微生态之间的联系,并综述近几年中药干预产丁酸菌调节肠道微生态的相关研究,以期为中医药防治疾病及药物研发提供新的研究思路。

淀粉结构对肠道微生物菌群分布状态的影响

为研究不同淀粉结构对肠道微生物菌群分布的影响,将两种直链淀粉含量不同的淀粉进行处理得到不同结构的淀粉底物,然后采用模拟人体肠道发酵模型进行体外发酵,利用原位荧光杂交技术测定发酵液中的主要菌群及产丁酸菌的分布状态,发现以快速发酵型淀粉为底物的发酵模型更有利于有益菌的增殖,而缓速发酵型的淀粉底物对产丁酸菌的增殖效果更为显著。

非小细胞肺癌患者化疗前后肠道微生态菌群多样性变化及其与预后的相关性

目的探讨与非小细胞肺癌(NSCLC)患者化疗前后肠道微生态菌群多样变化预后的相关性。方法选取NSCLC患者40例为NSCLC组,另选择同时期健康体检者40例为对照组,采集两组受试者的粪便提取菌群DNA,用定量聚合酶链反应(Q-PCR)检测产丁酸菌的表达水平;比较两组肠道产丁酸菌的差异,NSCLC组化疗前后肠道产丁酸菌差异及肠道菌群的丰富度、多样性指数,记录随访1年NSCLC组患者生存情况,采用Pearson相关性分析NSCLC患者化疗前后肠道菌群的丰富度、多样性指数变化与预后的相关性。结果NSCLC组患者肠道产丁酸菌低于对照组(P<0.05),且NSCLC患者化疗后肠道产丁酸菌低于化疗前(P<0.05);NSCLC患者化疗后肠道菌群丰富度、多样性指数低于化疗前,差异有统计学意义(P<0.05);化疗前后肠道菌群的丰富度和多样性指数变化幅度与预后有明显的相关性(r=0.214、0.302,P<0.05)。结论肠道菌群多样性变化与NSCLC患者的预后有相关性。

一株产丁酸羊源拜氏梭菌的筛选及其培养条件优化

【背景】人类和动物消化道内栖息着极其复杂和多样化的微生物群落,这些微生物群落分布在肠道的不同位置并执行着特定的功能。近年来,产丁酸菌逐渐成为微生物领域的研究热点,产丁酸菌主要为产芽孢革兰氏阳性厌氧菌,对肠道健康有重要意义。【目的】从反刍动物瘤胃中筛选出产丁酸菌株并研究其生长特性,进一步优化其培养条件,从而提高产丁酸菌的丁酸产量。【方法】以绵羊瘤胃内容物为样品,运用稀释涂布法进行产丁酸菌的筛选,通过形态学观察和16S rRNA基因序列分析等方法对菌株进行鉴定。通过单因素试验与Box-Behnken design试验相结合,对培养条件进行优化,确定筛选菌株在梭菌增殖培养基(reinforced clostridium medium,RCM)中的最佳产酸培养条件。【结果】经过筛选鉴定得到的菌株为梭菌属的拜氏梭菌(Clostridium beijerinckii,CB),命名为拜氏梭菌R8(CB.R8)。对拜氏梭菌R8的培养条件进行优化,得出该菌株在接种量为1.22%、温度为38.45°C、pH 6.08和培养时间为64.67 h的条件下丁酸产量为2.48 g/L。【结论】筛选到1株拜氏梭菌R8,该菌能够在RCM培养基中生长并代谢产生丁酸,具备较高的应用价值。

Production of Poly(3-Hydroxybutyrate)by Fed-Batch Culture of Alcaligenes Eutrophus at Phosphorus Limitation in 50 L fermenter

Poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) is an intracellular carbon and energy storage material accumulated by many kinds of microorganism under unfavorable growth conditions. For the production of PHB, Alcaligenes eutrophus has been widely used because it is easy to grow, and its physiological and biochemical changes during the PHB synthesis is understood in details. A very high concentration and productivity of PHB could be obtained by fed-batch culture of Alcaligenes eutrophus with phosphate limitation in 50 L fermenter.