植物乳桿菌Sc52聯(lián)合牛蒡低聚果糖對(duì)2型糖尿病模型小鼠的治療作用

欒 暢，王宏偉，何忠梅，呂冠薇，段翠翠，趙玉娟，牛春華，李盛鈺,*

（1.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，吉林 長(zhǎng)春 130033；2.長(zhǎng)春英平藥業(yè)有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130033；3.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)中藥材學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130118；4.長(zhǎng)春醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校教務(wù)處，吉林 長(zhǎng)春 130031）

植物乳桿菌Sc52聯(lián)合牛蒡低聚果糖對(duì)2型糖尿病模型小鼠的治療作用

欒 暢1，王宏偉2，何忠梅3，呂冠薇4，段翠翠1，趙玉娟1，牛春華1，李盛鈺1,*

（1.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，吉林 長(zhǎng)春 130033；2.長(zhǎng)春英平藥業(yè)有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130033；3.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)中藥材學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130118；4.長(zhǎng)春醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校教務(wù)處，吉林 長(zhǎng)春 130031）

目的：研究植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum）Sc52和牛蒡低聚果糖（burdock fructooligosaccharide，BFO）聯(lián)合使用對(duì)2型糖尿病小鼠的治療作用。方法：高脂飼料結(jié)合鏈脲佐菌素（streptozocin，STZ）建立2型糖尿病小鼠模型，分成6 組，各組連續(xù)4 周接受不同處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后測(cè)定小鼠空腹血糖含量、血糖曲線下面積，血清中脂質(zhì)、胰島素和炎癥因子水平等相關(guān)生化指標(biāo)；分析小鼠糞便中短鏈脂肪酸含量及主要菌群數(shù)量。結(jié)果：Sc52+BFO組合能夠抑制小鼠血清中總膽固醇（total cholesterol，TC）、甘油三酯（triglyceride，TG）、低密度脂蛋白膽固醇（low density lipoprotein cholesterol，LDL-C）、內(nèi)毒素（endotoxin，ET）、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白細(xì)胞介素-6（interleukin-6，IL-6）水平的升高，明顯提升血清中高密度脂蛋白膽固醇（high density lipoprotein cholesterol，HDL-C）、胰島素（insulin，INS）水平；Sc52+BFO組合還能提高小鼠腸道中乙酸、丙酸、丁酸含量，降低乳酸含量；促進(jìn)小鼠腸道中乳桿菌、雙歧桿菌的生長(zhǎng)，抑制腸球菌、腸桿菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌等有害微生物的生長(zhǎng)，且Sc52+BFO組合治療糖尿病的效果優(yōu)于單獨(dú)使用BFO和Sc52。結(jié)論：植物乳桿菌Sc52和BFO聯(lián)合使用能夠調(diào)節(jié)小鼠腸道菌群平衡、降低血糖血脂含量、抑制炎癥因子表達(dá)，提高2型糖尿病小鼠胰島素水平。

植物乳桿菌；牛蒡低聚果糖；2型糖尿病；腸道菌群；肥胖

糖尿病是一類復(fù)雜的內(nèi)分泌系統(tǒng)代謝紊亂疾病，糖尿病患者中，2型糖尿病所占比例超過90%，其發(fā)病率逐年增加，是嚴(yán)重威脅人類健康的世界性公共衛(wèi)生問題[1]。2型糖尿病患者不能有效利用胰島素或形成胰島素耐受，進(jìn)而引起體內(nèi)糖、脂肪、蛋白質(zhì)等代謝系亂，長(zhǎng)期發(fā)展進(jìn)而導(dǎo)致器官功能障礙和衰竭[2]。臨床上治療糖尿病以口服胰島素增敏劑、促胰島素分泌劑和α-糖苷酶抑制劑為主。但是長(zhǎng)期使用這些藥物會(huì)產(chǎn)生腹脹、氣脹、腹瀉等嚴(yán)重的副作用[3-4]。近年來，研究發(fā)現(xiàn)攝入乳酸菌能夠預(yù)防并治療2型糖尿病而不引起副作用。乳酸菌治療2型糖尿病的主要機(jī)制有：改善腸道菌群平衡，通過增加有益菌數(shù)量并抑制有害菌增殖，減少腸道內(nèi)毒素水平、改善腸道通透性、抑制炎癥因子的釋放、提高胰島素敏感性從而調(diào)節(jié)機(jī)體糖代謝[5-7]；提高腸道菌群分泌β-半乳糖苷酶、乳糖酶、α-葡萄糖苷酶及蔗糖酶等的活性，促進(jìn)體內(nèi)對(duì)糖的消化利用、降低血糖水平；調(diào)節(jié)脂肪代謝相關(guān)基因的表達(dá)，抑制機(jī)體脂肪合成、促進(jìn)脂肪轉(zhuǎn)化和分解、增加胰島素敏感性[8-9]；以及通過體內(nèi)發(fā)酵產(chǎn)生短鏈脂肪酸，調(diào)節(jié)機(jī)體免疫力，或直接誘導(dǎo)抗炎因子的產(chǎn)生，降低腸道炎癥發(fā)生，有效緩解2型糖尿病癥狀[10-12]。

牛蒡低聚果糖（burdock fructooligosaccharide，BFO）是從牛蒡根中提出的水溶性菊糖型低聚糖，由12 個(gè)呋喃果糖以β-(2→1)糖苷鍵相連，在末端以α-(1→2)糖苷鍵連接1個(gè)吡喃葡萄糖構(gòu)成[13]。研究發(fā)現(xiàn)牛蒡低聚果糖具有廣泛的生理活性，能明顯降低血脂水平、提高機(jī)體的免疫力、促進(jìn)雙歧桿菌的生長(zhǎng)、調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)的平衡和抑制腫瘤細(xì)胞[14-17]。最新的研究表明，從牛蒡根中提取的牛蒡多糖ALP1在體外對(duì)α-葡萄糖苷酶活性有較強(qiáng)的抑制作用，在體內(nèi)能明顯降低糖尿病小鼠的空腹血糖水平，改善小鼠葡萄糖耐受能力和胰島組織的病變，減少體內(nèi)氧化損傷[18]。牛蒡根水提取物能顯著降低高脂血癥大鼠血清膽固醇水平，改善脂肪代謝紊亂，減少主動(dòng)脈弓內(nèi)膜下脂質(zhì)的沉積，抑制動(dòng)脈粥樣硬化[19]。另外有研究表明，BFO具有良好的益生元作用，能夠顯著促進(jìn)乳酸菌的增殖[20]。

植物乳桿菌Sc52是從傳統(tǒng)發(fā)酵食品中分離鑒定的一株新菌株，具有潛在的益生特性。前期實(shí)驗(yàn)證明，該菌株能有效利用BFO作為益生元[21]，因此本研究探討二者聯(lián)合使用對(duì)高脂飼料結(jié)合鏈脲佐菌素（streptozotocin，STZ）誘導(dǎo)型糖尿病模型小鼠的治療作用及其機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 菌株與培養(yǎng)基

菌株Sc52，自吉林長(zhǎng)白山區(qū)發(fā)酵酸菜中分離獲得，經(jīng)API 50CHL生化反應(yīng)和16S rDNA序列擴(kuò)增比對(duì)鑒定為植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum），在添加20%（V/V）甘油的MRS培養(yǎng)基中－80 ℃凍干保存。菌株接入MRS液體培養(yǎng)基中，37 ℃培養(yǎng)18 h，3 000 r/min、4 ℃離心10 min，棄上清液，菌泥用無菌生理鹽水配制成菌懸液，根據(jù)其OD600nm及平板計(jì)數(shù)結(jié)果，調(diào)整菌數(shù)為1010CFU/mL備用[22]。

MRS（deMan, Rogosa and Sharpe）基礎(chǔ)培養(yǎng)基、胰胨-亞硫酸鹽-環(huán)絲氨酸瓊脂（tryptose sulfite cycloserine agar base，TSC）培養(yǎng)基、雙歧桿菌瓊脂（deMan, Rogosa and Sharpe, nalidixic acid, neomycin sulfate, lithium chloride, and paromomycin sulfate，MRS+NNLP）培養(yǎng)基、腸道菌計(jì)數(shù)瓊脂（violet red bile dextrose agar，VRBDA）培養(yǎng)基、LBS（Lactobacillus selection）瓊脂培養(yǎng)基、膽鹽-七葉苷-疊氮鈉瓊脂（Bile Esculin Azide Agar，BEA）培養(yǎng)基 青島高科技工業(yè)園海博生物技術(shù)有限公司。

1.2 材料與試劑

牛蒡低聚果糖（食品級(jí)，純度≥95%） 山東煙臺(tái)羅西亞保健用品有限公司；鹽酸二甲雙胍 中美上海施貴寶制藥有限公司；鏈脲佐菌素（streptozotocin，STZ） 美國(guó)Sigma公司；乙酸、丙酸、丁酸、乳酸標(biāo)準(zhǔn)品均為色譜純 上海晶純生化科技股份有限公司；小鼠血清總膽固醇（total cholesterol，TC）酶聯(lián)免疫吸附檢測(cè)（enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA）試劑盒、甘油三酯（triglyceride，TG）ELISA試劑盒、高密度脂蛋白膽固醇（high density lipoprotein cholesterol，HDL-C）ELISA試劑盒、低密度脂蛋白膽固醇（low density lipoprotein cholesterol，LDL-C）ELISA試劑盒、胰島素（insulin，INS）ELISA試劑盒、內(nèi)毒素（endotoxin，ET）ELISA試劑盒、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）ELISA試劑盒、白細(xì)胞介素-6（interleukin-6，IL-6）ELISA試劑盒 南京建成生物工程研究所。

1.3 儀器與設(shè)備

Sorvall Evolotion RC型高速冷凍離心機(jī) 美國(guó)Thermo公司；HZQ-Q型電熱恒溫培養(yǎng)箱 上海一恒實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；ELx800型全自動(dòng)酶標(biāo)儀 美國(guó)BioTek公司；卓越型血糖儀 德國(guó)Roche診斷有限公司；GC 7890A型氣相色譜儀 美國(guó)Agilent技術(shù)有限公司。

1.4 糖尿病小鼠模型建立及分組

SPF級(jí)健康雄性C57BL/6J小鼠200 只，4～5 周齡，體質(zhì)量15～17 g，由吉林大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供。基礎(chǔ)飼料成分（以下均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）：粗蛋白20%、粗脂肪4%、粗纖維5%、粗灰分8%、水分10%、鈣10%、磷1%、賴氨酸1%。高脂飼料成分（以下均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）：基礎(chǔ)飼料75%、豬油10%、蛋黃粉10%、膽鹽5%。動(dòng)物分組、飼喂及造模方法如表1所示。

表1 小鼠分組、飼喂及造模方法Table 1 Grouping, feeding and model construction of mice

1.5 指標(biāo)測(cè)定方法

1.5.1 小鼠體質(zhì)量測(cè)定

從第10周小鼠造模成功開始，治療期間每周稱量小鼠體質(zhì)量。

1.5.2 空腹血糖含量測(cè)定

從第10周小鼠造模成功開始，治療期間用羅氏血糖儀測(cè)定小鼠空腹血糖值，每周測(cè)定1 次。

1.5.3 口服葡萄糖耐量實(shí)驗(yàn)

第14周治療結(jié)束后，小鼠空腹12 h，灌胃葡萄糖溶液（2 g/kg）。分別在0、30、60、90、120 min后測(cè)定小鼠血糖值，并按照下式計(jì)算血糖曲線下面積（area under the curve，AUC）[23]。

AUC/（mmol·h/L）＝1/2（G0+G30）×30+1/2（G30+G60）×30+1/2（G60+G90）×30+1/2（G90+ G120）×30

式中：G0～G120分別為0～120 min時(shí)小鼠的血糖值/（mmol/L）；30表示測(cè)定間隔時(shí)間/min。

1.5.4 血清指標(biāo)檢測(cè)

第14周口服葡萄糖耐量實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，摘取小鼠眼球取血，血液室溫凝固60 min，3 000 r/min離心15 min，收集上清液分裝于試管中，置于－80 ℃冰箱中保存。參照ELISA試劑盒說明書方法測(cè)定血清中TC、TG、LDL-C、HDL-C、INS、ET、TNF-α、IL-6含量。

1.5.5 短鏈脂肪酸含量測(cè)定

取血后脫頸處死小鼠，取結(jié)腸內(nèi)容物0.1 g，加蒸餾水5 mL溶解并振蕩2 h，12 000 r/min離心10 min。取上清液2 mL采用0.45 μm濾膜過濾，加入0.4 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的H2SO4，再加入2.0 mL乙醚，振蕩30 次后12 000 r/min離心5 min，置于4 ℃冰箱中30 min，取上層乙醚溶液進(jìn)行氣相分析[24]。測(cè)定采用外標(biāo)法，用乙酸、丙酸、丁酸和乳酸作標(biāo)準(zhǔn)曲線。氣相色譜測(cè)定條件：DB-FFAP色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）。升溫程序：初溫120 ℃，維持5 min，以15 ℃/min速率升溫到250 ℃，保持1 min。FID溫度：280 ℃；載氣：氮?dú)猓至鞅龋?0∶1，流速：2.0 mL/min；待測(cè)樣品進(jìn)樣體積：2 μL[25]。

1.5.6 小鼠腸道菌群計(jì)數(shù)

分別于第10、12、14周以及第15周（停止灌胃后1 周），每組取小鼠3 只，脫頸處死，無菌條件下取小鼠成形腸內(nèi)容物于試管內(nèi)，無菌生理鹽水梯度稀釋，分別取50 μL涂布于LBS、MRS+NNLP、VRBDA、BEA、TSC瓊脂平板，每個(gè)稀釋度做3 個(gè)平行，37 ℃培養(yǎng)24～48 h，分別檢測(cè)乳桿菌、雙歧桿菌、腸桿菌、腸球菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌數(shù)量。以顯微鏡鏡檢、革蘭氏染色等方法鑒定目標(biāo)菌落，并進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)[26]。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

2 結(jié)果與分析

2.1 2型糖尿病動(dòng)物模型的建立情況

根據(jù)1.4節(jié)方法，SPF級(jí)健康雄性C57BL/6J小鼠200 只，基礎(chǔ)飼料適應(yīng)性喂養(yǎng)1 周。隨機(jī)選取20 只小鼠作為正常對(duì)照組給予基礎(chǔ)飼料喂養(yǎng)，其余180 只喂養(yǎng)高脂飼料8 周。于第9周結(jié)束時(shí)稱量小鼠體質(zhì)量，體質(zhì)量增加量超過正常對(duì)照組均值20%為肥胖模型小鼠，去除造模不成功小鼠。造模過程中有146 只小鼠體質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，建模成功率為81.11%；4 只小鼠意外死亡；30 只小鼠未達(dá)到肥胖標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)第10周小鼠空腹12 h，一次性腹腔注射STZ 30 mg/kg。1 周后，測(cè)定小鼠FBG，連續(xù)兩次測(cè)定FBG≥11.1 mmol/L即判定為造成2型糖尿病模型，去除造模不成功小鼠。造模過程中有117 只小鼠FBG達(dá)到2型糖尿病模型標(biāo)準(zhǔn)，建模成功率為80.14%；由于小鼠的個(gè)體差異，腹腔注射STZ后血糖突然升高或發(fā)生酮癥酸中毒，造成7 只小鼠死亡；22 只小鼠未達(dá)到FBG≥11.1 mmol/L的指標(biāo)。每組保留20 只小鼠進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)，去除多余小鼠。

2.2 對(duì)2型糖尿病模型小鼠體質(zhì)量的影響

表2 植物乳桿菌Sc52和牛蒡低聚果糖聯(lián)合使用對(duì)2型糖尿病模型小鼠體質(zhì)量的影響（x±s，n＝11）Table 2 Effect of L. plantarum Sc52 combined with BFO on body weight in mice model of type 2 diabetes (x±s,n= 11)

由表2可知，與正常對(duì)照組相比，高脂飼料結(jié)合STZ誘導(dǎo)使得小鼠體質(zhì)量明顯升高。治療期間，正常對(duì)照組小鼠的體質(zhì)量持續(xù)上升，其余各組小鼠的體質(zhì)量均逐漸下降。到第14周，與模型組相比，陽性對(duì)照組和BFO+Sc52組小鼠的體質(zhì)量均顯著降低（P＜0.05）。結(jié)果表明BFO和Sc52聯(lián)合使用對(duì)小鼠體質(zhì)量的降低作用優(yōu)于單獨(dú)使用Sc52或BFO。

2.3 對(duì)2型糖尿病模型小鼠FBG的影響

表3 植物乳桿菌Sc52和牛蒡低聚果糖聯(lián)合使用對(duì)2型糖尿病模型小鼠FBG的影響（x±s，n＝11）Table 3 Effect of L. plantarum Sc52 combined with BFO on fasting blood glucose in mice model of type 2 diabetes (x±s,n= 11)

如表3所示，成功造成2型糖尿病模型后（第10周）小鼠FBG明顯升高。治療期間，各給藥組小鼠FBG均呈下降趨勢(shì)。BFO組小鼠FBG在第12～13周開始得到了明顯的抑制，到第14周FBG降到7.44 mmol/L，與模型組相比有極顯著差異（P＜0.01）。Sc52組小鼠FBG在第12、13、14周顯著下降，第14周時(shí)FBG降到8.45 mmol/L。BFO+Sc52組在第11～12周FBG下降趨勢(shì)并不明顯，第13周下降趨勢(shì)明顯，到第14周BFO+Sc52組小鼠FBG降至6.93 mmol/L，與模型組相比均有極顯著差異（P＜0.01）。以上結(jié)果表明，Sc52和BFO對(duì)2型糖尿病小鼠高血糖癥有治療作用，BFO和Sc52聯(lián)合使用能顯著降低小鼠的FBG，且效果優(yōu)于單獨(dú)使用Sc52或BFO。

2.4 對(duì)2型糖尿病模型小鼠口服葡萄糖耐量的影響

tolerance dose in mice model of type 2 diabetes(x ± s, n= 11)圖1植物乳桿菌Sc52和牛蒡低聚果糖聯(lián)合使用對(duì)2型糖尿病模型小鼠口服葡萄糖耐量的影響（x±s，n＝11）Fig.1 Effect of L. plantarum Sc52 combined with BFO on glucose

如圖1所示，各組小鼠血糖值在灌胃葡萄糖后30 min達(dá)到峰值。BFO組小鼠餐后血糖值在30～60 min下降較緩慢，在60～90 min時(shí)快速下降，120 min時(shí)降至8.65 mmol/L。Sc52組小鼠的血糖值下降速率較均勻，120 min時(shí)血糖值降至10.72 mmol/L，與模型組相比有顯著差異（P＜0.05）。BFO+Sc52組小鼠在30～60 min血糖值迅速降低，到120 min時(shí)恢復(fù)到7.08 mmol/L，與模型組相比有極顯著差異（P＜0.01）。

圖2 植物乳桿菌Sc52和牛蒡低聚果糖聯(lián)合使用對(duì)2型糖尿病模型小鼠血糖曲線下面積的影響（x±s，n＝11）Fig.2 Effect of L. plantarum Sc52 combined with BFO on glucose area under the curve in mice model of type 2 diabetes (x ± s, n= 11)

如圖2所示，BFO組和BFO+Sc52組小鼠的血糖曲線下面積明顯低于模型組，且差異極顯著（P＜0.01）。以上結(jié)果表明，Sc52和BFO能明顯改善2型糖尿病小鼠葡萄糖耐受不良的情況，BFO和Sc52聯(lián)合使用對(duì)小鼠餐后血糖的降低作用優(yōu)于單獨(dú)使用Sc52或BFO，且效果與陽性藥物鹽酸二甲雙胍相當(dāng)。

2.5 對(duì)2型糖尿病模型小鼠血脂水平的影響

表4 植物乳桿菌Sc52和牛蒡低聚果糖聯(lián)合使用對(duì)2型糖尿病模型小鼠血脂水平的影響（x±s，n＝11）Table 4 Effect of L. plantarum Sc52 combined with BFO on serum lipids in mice model of type 2 diabetes (x±s,n= 11) mmol/L

如表4所示，用STZ誘導(dǎo)小鼠造成2型糖尿病后，模型組小鼠血清中TC、TG、LDL-C含量明顯高于正常對(duì)照組，HDL-C含量明顯低于正常對(duì)照組，這是由于2型糖尿病引起了小鼠體內(nèi)代謝紊亂。灌胃Sc52和BFO治療后，小鼠高血脂的癥狀得到緩解。BFO組、BFO+Sc52組小鼠血清中TC、TG含量顯著或極顯著下降（P＜0.05或P＜0.01）。BFO組和BFO+Sc52組小鼠血清中HDL-C水平與模型組相比明顯提高（P＜0.01），LDL-C水平有不同程度降低（P＜0.05或P＜0.01）。以上結(jié)果表明，BFO能明顯改善2型糖尿病小鼠高血脂癥狀，BFO和Sc52聯(lián)合使用能明顯降低小鼠血清中TC、TG、LDL-C含量，提高HDL-C含量。

2.6 對(duì)2型糖尿病模型小鼠血清中INS、ET、TNF-α和IL-6水平的影響

表5 植物乳桿菌Sc52和牛蒡低聚果糖聯(lián)合使用對(duì)2型糖尿病模型小鼠血清中INS、ET、TNF-α、IL-6水平的影響（x±s，n＝11）Table 5 Effect of L. plantarum Sc52 combined with BFO on serum INS, ET, TNF-αand IL-6 in mice model of type 2 diabetes (x±s,n= 11)

如表5所示，治療期間，各給藥組小鼠血清中INS含量有不同程度上升，與模型組相比，陽性對(duì)照組、BFO組和BFO+Sc52組小鼠血清INS含量極顯著上升（P＜0.01）。BFO組、Sc52組和BFO+Sc52組小鼠血清中ET水平明顯下降，與模型組相比，Sc52組差異達(dá)到極顯著水平（P＜0.01）。2型糖尿病會(huì)導(dǎo)致小鼠體內(nèi)慢性炎癥，提高血清中TNF-α、IL-6含量。治療期間，各給藥組小鼠血清中TNF-α含量均有明顯下降，與模型組相比，Sc52組和BFO+Sc52組小鼠血清TNF-α含量均極顯著下降（P＜0.01）。與模型組相比，陽性對(duì)照組、BFO組和BFO+Sc52組小鼠血清中IL-6水平極顯著下降（P＜0.01）。以上結(jié)果表明，Sc52和BFO能不同程度地使2型糖尿病小鼠血清中INS水平升高、ET水平降低，緩解機(jī)體慢性炎癥，降低TNF-α、IL-6含量。

2.7 對(duì)2型糖尿病模型小鼠腸道中短鏈脂肪酸含量的影響

表6 植物乳桿菌Sc52和牛蒡低聚果糖聯(lián)合使用對(duì)2型糖尿病模型小鼠腸道中短鏈脂肪酸含量的影響（x±s，n＝11）Table 6 Effect of L. plantarum Sc52 combined with BFO on SCFA in mice model of type 2 diabetes (x ± s, n= 11)mg/mL

如表6所示，2型糖尿病模型組小鼠的腸道平衡受到破壞，腸道中短鏈脂肪酸的總量明顯下降。治療期間，各給藥組小鼠腸道中乙酸、丙酸、丁酸含量提高，乳酸含量下降。BFO組小鼠腸道中乙酸含量上升到1.74 mg/mL，與模型組相比差異顯著（P＜0.05）。與模型組相比，Sc52組小鼠腸道中短鏈脂肪酸產(chǎn)量的變化并不顯著。BFO+Sc52組小鼠腸道中短鏈脂肪酸總量最高，為2.69 mg/mL，其中乙酸含量1.82 mg/mL，丁酸含量0.38 mg/mL，與模型組相比均有極顯著差異（P＜0.01）。以上結(jié)果表明，單純使用Sc52或BFO能改善2型糖尿病小鼠腸道中短鏈脂肪酸含量，但效果不如BFO和Sc52聯(lián)合使用。

2.8 對(duì)2型糖尿病模型小鼠腸道菌群的影響

圖3 植物乳桿菌Sc52和牛蒡低聚果糖聯(lián)合使用對(duì)2型糖尿病模型小鼠腸道菌群的影響（x±s，n＝ 11）Fig.3 Effect of L. plantarum Sc52 combined with BFO on intestinalmicroflora in mice model of type 2 diabetes(x±s,n= 11)

圖3顯示了2型糖尿病小鼠灌胃Sc52和BFO后腸道中乳桿菌、雙歧桿菌、腸桿菌、腸球菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌的數(shù)量。治療期間，各給藥組小鼠糞便中乳桿菌和雙歧桿菌的數(shù)量隨著灌胃時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸增加。到第14周，乳桿菌和雙歧桿菌數(shù)量基本恢復(fù)到正常對(duì)照組水平。在停止灌胃后，小鼠糞便中乳桿菌和雙歧桿菌的數(shù)量稍有下降，但下降趨勢(shì)不明顯。各給藥組小鼠糞便中腸桿菌、腸球菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌的數(shù)量隨著治療時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸下降。第14周治療結(jié)束時(shí)，各給藥組小鼠糞便中腸桿菌、腸球菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌數(shù)量基本恢復(fù)到正常對(duì)照組組水平，在停止灌胃后，菌群數(shù)量沒有發(fā)生明顯變化。以上結(jié)果表明，Sc52和BFO能改善2型糖尿病小鼠腸道失調(diào)，促進(jìn)乳桿菌和雙歧桿菌增殖，抑制腸桿菌、腸球菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌生長(zhǎng)，BFO+Sc52組合效果最好。

3 討 論

肥胖引起糖類和脂類的代謝紊亂，是誘發(fā)2型糖尿病的重要因素。一些文獻(xiàn)報(bào)道，外源性攝入乳桿菌和雙歧桿菌能不同程度改善2型糖尿病模型小鼠高血糖癥和葡萄糖耐受不良，主要通過抑制血清中總膽固醇、甘油三酯等相關(guān)血脂水平的升高，緩解胰島素抵抗癥狀[27-31]。本研究結(jié)果也同樣證明，高脂飼料配合一定劑量的STZ，誘導(dǎo)2型糖尿病模型小鼠出現(xiàn)了明顯的肥胖和胰島素抵抗癥狀。植物乳桿菌Sc52和牛蒡低聚果糖BFO單獨(dú)使用均能在一定程度上降低總膽固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白膽固醇水平，同時(shí)升高高密度脂蛋白水平，改善2型糖尿病模型小鼠的肥胖、血脂紊亂及胰島素分泌過低等狀況，而二者聯(lián)合使用，降血脂作用顯著增強(qiáng)，說明二者可能存在協(xié)同增效作用。Lappi等[32]的研究同樣表明，與單純使用低聚糖治療2型糖尿病相比，乳酸菌配合低聚糖治療能增加腸道菌群的數(shù)量、維護(hù)腸道平衡及通透性、降低炎癥因子和氧化應(yīng)激對(duì)肝臟和全身的影響。

腸道菌群組成的改變與飲食誘導(dǎo)型肥胖及相關(guān)的胰島素抵抗、糖尿病的發(fā)生有關(guān)。對(duì)宿主腸道菌群進(jìn)行干預(yù)調(diào)節(jié)，會(huì)選擇性地增加小鼠腸道益生菌的數(shù)量，可改善高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖和糖尿病。對(duì)宿主腸道菌群進(jìn)行干預(yù)，調(diào)節(jié)腸道菌群平衡，對(duì)具有代謝紊亂傾向者有預(yù)防和治療的作用。張勇[33]的研究表明，益生菌L. casei Zhang可以預(yù)防和改善2型糖尿病大鼠血糖耐量受損，顯著提高腸道乳桿菌和雙歧桿菌數(shù)量，顯著降低腸道梭菌數(shù)量和肝糖原含量，并能夠降低大鼠血糖和胰島素水平，從而有效地預(yù)防2型糖尿病及相關(guān)并發(fā)癥。Amar等[31]研究表明109CFU/mL的雙歧乳桿菌420能有效降低2型糖尿小鼠小腸中不同部位的大腸桿菌數(shù)量，提高對(duì)葡萄糖耐受能力，降低胰島素抵抗作用。從本實(shí)驗(yàn)中BFO和植物乳桿菌Sc52聯(lián)合治療2型糖尿病小鼠的結(jié)果可以看出，BFO作為一種非消化性低聚糖，在腸道中被植物乳桿菌Sc52消化利用，同時(shí)能夠調(diào)整相關(guān)微生物在腸道內(nèi)的占位定殖。經(jīng)BFO和Sc52治療后，小鼠腸道中乳桿菌、雙歧桿菌兩種主要益生菌數(shù)量明顯升高，與其他厭氧菌群一起形成生物屏障，抑制腸桿菌、腸球菌等致病菌的定殖，調(diào)整腸道微生物平衡。增殖的腸道菌群在結(jié)腸處發(fā)酵產(chǎn)生大量的短鏈脂肪酸，調(diào)整血脂的代謝。另外，腸道菌群的新陳代謝參與宿主能量的提取與貯存，腸道菌群的改變有可能導(dǎo)致宿主代謝失調(diào)，有利于能量的獲得及相關(guān)的炎癥反應(yīng)的啟動(dòng)。近來研究顯示，腸道菌群結(jié)構(gòu)失調(diào)導(dǎo)致宿主循環(huán)系統(tǒng)中內(nèi)毒素增加，誘發(fā)慢性炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致肥胖和胰島素抵抗。TNF-α是在脂肪組織中發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)聯(lián)系肥胖與慢性系統(tǒng)炎性的炎性分子。IL-6是胰島素抵抗的重要炎性標(biāo)記。本研究發(fā)現(xiàn)，植物乳桿菌Sc52和BFO單獨(dú)或聯(lián)合使用，可降低宿主血清內(nèi)毒素水平，降低血清及脂肪組織的促炎細(xì)胞因子水平，從而改善低度炎癥狀態(tài)和胰島素水平。

綜上所述，本研究評(píng)價(jià)了植物乳桿菌Sc52和BFO單獨(dú)或聯(lián)合使用對(duì)高脂飼料和STZ誘導(dǎo)2型糖尿病模型小鼠的改善作用。Sc52和BFO單獨(dú)或聯(lián)合使用均能明顯降低小鼠空腹血糖值，改善口服葡萄糖耐量，降低血清膽固醇水平，調(diào)節(jié)脂類代謝紊亂，降低機(jī)體內(nèi)毒素及炎癥因子的水平；并通過調(diào)節(jié)腸道微生物平衡，促進(jìn)腸道益生菌生長(zhǎng)，抑制有害微生物繁殖，增加腸道短鏈脂肪酸含量，從而治療糖尿病。Sc52和BFO聯(lián)合使用對(duì)2型糖尿病的改善作用優(yōu)于二者單獨(dú)使用的效果。

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Therapeutic Effect of Burdock Fructooligosaccharide Combined With Lactobacillus plantarum Sc52 on Type 2 Diabetic Mouse Model

LUAN Chang1, WANG Hongwei2, HE Zhongmei3, Lü Guanwei4, DUAN Cuicui1, ZHAO Yujuan1, NIU Chunhua1, LI Shengyu1,*
(1. Institute of Agro-food Technology, Jilin Academy of Agricultural Sciences, Changchun 130033, China; 2. Changchun Yingping Pharmaceutical Co. Ltd., Changchun 130033, China; 3. College of Traditional Chinese Medicine Materials, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, China; 4. Educational Administration Department, Changchun Medical College, Changchun 130031, China)

Objective: To explore the therapeutic effect of burdock fructooligosaccharide (BFO) combined with Lactobacillus plantarum Sc52 on mice with type 2 diabetes induced by high-fat diet and streptozocin (STZ). Methods: C57BL/6J mice were intraperitoneally injected with STZ and fed with high-fat diet to establish a mouse model of type 2 diabetes. Then, Sc52, BFO and Sc52 combined with BFO were respectively given to mice by gavage for 4 consecutive weeks. The fasting blood glucose and tolerance dose were measured by Glucose Test Strips, serum lipids, INS, inflammatory factors and other biochemical indicators were also tested by kits, the contents of short-chain fatty acids were determined by gas chromatography and the major intestinal bacteria in feces were counted by coated plates. Results: L. plantarum Sc52 and BFO alone or in combination could inhibit the elevation of TC, TG, LDL-C, ET, TNF-α and IL-6 in serum and significantly increase HDL-C and INS levels in serum. The contents of acetic acid, propionic acid and butyric acid in intestine were raised but the content of lactic acid was decreased. L. plantarum Sc52 combined with BFO could promote the growth of Lactobacillus and Bifidobacterium, and inhibit the growth of Enterobacilli, Enterococcus, Clostridium perfringens and otherharmful bacteria in the intestine of mice. The therapeutic effect of L. plantarum Sc52 combined with BFO was better than that either of them alone. Conclusion: L. plantarum Sc52 combined with BFO may improve insulin in a mouse model of type 2 diabetes by regulating the balance of intestinal flora in mice, decreasing the concentrations of blood glucose and serum lipids and inhibiting inflammatory cytokines.

Lactobacillus plantarum; burdock fructooligosaccharide; type 2 diabetes; intestinal microflora; obesity

R587.1；Q939.117

A

1002-6630（2015）21-0214-07

10.7506/spkx1002-6630-201521040

2014-12-22

國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)（奶牛）產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（CARS-37）；吉林省科技廳成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目（20115026）；吉林省世行貸款農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全項(xiàng)目（2011-Y35）；吉林省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程重大產(chǎn)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)研究項(xiàng)目（c42070302）；吉林省教育廳“十二五”科技項(xiàng)目（2014第42號(hào)）；吉林省科技發(fā)展醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)推進(jìn)計(jì)劃項(xiàng)目（2040311050yy）

欒暢（1989—），女，碩士研究生，主要從事功能性益生菌的篩選與評(píng)價(jià)研究。E-mail：luanchang6789@163.com

*通信作者：李盛鈺（1977—），男，副研究員，博士，主要從事發(fā)酵食品及乳品加工研究。E-mail：lisy720@126.com