冠突散囊菌發(fā)酵甘薯茶對(duì)高脂血癥大鼠脂質(zhì)代謝和腸道菌群紊亂的調(diào)節(jié)

寇靜,史琳娜,馬添翼

(陜西中醫(yī)藥大學(xué) 醫(yī)學(xué)技術(shù)學(xué)院,陜西 咸陽(yáng),712046)

隨著人們生活習(xí)慣和膳食結(jié)構(gòu)的改變,肥胖和高脂血癥在全球范圍內(nèi)的發(fā)病率日趨增高。高脂血癥是指因機(jī)體內(nèi)脂肪代謝異常,使血漿中的一種或多種脂質(zhì)高于正常指標(biāo)的一種代謝紊亂綜合癥。其與冠心病、腦中風(fēng)、高血壓等高致死率疾病的形成過(guò)程密切相關(guān),同時(shí),也是引起脂肪肝、動(dòng)脈粥樣硬化和心腦血管疾病的罪魁禍?zhǔn)譡1]。研究發(fā)現(xiàn),高脂飲食會(huì)改變腸道微生物結(jié)構(gòu),增加腸胃炎癥性反應(yīng),進(jìn)而對(duì)代謝及免疫系統(tǒng)造成不利影響[2]。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究發(fā)現(xiàn),腸道微生物與脂質(zhì)代謝之間存在著錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系。腸道微生物能夠通過(guò)控制宿主從食物中攝取能量的效率,來(lái)調(diào)控脂肪代謝以及高脂血癥的發(fā)生[3],高脂血癥通過(guò)破壞腸道微生物賴以生存的環(huán)境來(lái)影響腸道菌群的構(gòu)成[4]。目前臨床上對(duì)高脂血癥的治療主要以他汀類藥物為主,該類藥物在治療中常會(huì)伴隨如肝損害、肌肉毒性和出血性腦卒中等一些不良反應(yīng)。因此,尋求安全、天然的降血脂藥是當(dāng)前高脂血癥治療領(lǐng)域的迫切需求。

茯磚茶是中國(guó)地區(qū)特有的一類黑茶,其經(jīng)過(guò)微生物后發(fā)酵過(guò)程,在茶葉表面和內(nèi)部形成獨(dú)特的“金花”-冠突散囊菌(Eurotiumcristatum)。眾多研究報(bào)道了茯磚茶在降脂減肥、降糖降壓、抑制炎癥、保護(hù)肝臟、調(diào)節(jié)腸道菌群等方面的保健功效[5-6]。近期研究表明,茯磚茶具有多種生物活性,特別是抗肥胖和降脂活性為當(dāng)前研究的熱點(diǎn),同時(shí),越來(lái)越多的研究表明其調(diào)節(jié)脂代謝的活性可能跟其調(diào)節(jié)腸道菌群活性相關(guān)[7-8]。甘薯(Dioscoreaesculenta(Lour.) Burkill)屬旋花科,又名白薯、番薯、紅薯等,莖葉含有大量的蛋白質(zhì)、胡蘿卜素、類胡蘿卜素、維生素以及黃酮類、酚類和一些人體所需的必需氨基酸等。甘薯提取物具有較好的降血脂和降膽固醇、防止動(dòng)脈硬化、抗衰老、增強(qiáng)機(jī)體免疫力等功效。其在飲食誘導(dǎo)的糖尿病[9]、高血脂[10]和腫瘤[11]等研究中均表現(xiàn)出了較好的調(diào)節(jié)和治療作用。甘薯莖葉生長(zhǎng)茂盛,產(chǎn)量極高,但是大部分都廢棄在田地中自然凋零,造成極大的資源浪費(fèi)。本研究以甘薯莖葉為原料,通過(guò)冠突散囊菌的固態(tài)發(fā)酵過(guò)程獲得發(fā)酵甘薯茶,同時(shí)建立SD大鼠高脂模型,探討其甘薯茶對(duì)高脂大鼠血脂以及腸道菌群的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

高脂飼料配方(豬油10%、膽固醇2%、蔗糖30%、蛋黃粉5%、膽酸鹽0.5%、基礎(chǔ)飼料52.5%,質(zhì)量分?jǐn)?shù)),基礎(chǔ)飼料購(gòu)自北京華阜康生物科技股份有限公司。總膽固醇(total cholesterol, TC)、甘油三酯(triglyceride, TG)、低密度脂蛋白(low density lipoprotein- cholesterol, LDL-C)及高密度脂蛋白(high density lipoprotein-cholesterol, HDL-C)等測(cè)量試劑盒,南京建成生物科技有限公司。

孢子懸浮液制備:將冠突散囊菌保存菌種接種于制備好的PDA培養(yǎng)基上,在28 ℃下培養(yǎng)4 d后刮取菌絲,轉(zhuǎn)移到盛有100 mL無(wú)菌水的三角瓶中,28 ℃、120 r/min振蕩30 min,血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù),并稀釋至細(xì)胞密度為4×106/mL。

新鮮甘薯葉經(jīng)分撿,切碎,烘干后,按照接種量為培養(yǎng)基質(zhì)量的5%將制備的孢子懸液接種到葉上,在28 ℃、相對(duì)濕度75%的環(huán)境下渥堆發(fā)酵4 d,以葉上布滿冠突散囊菌菌絲,生長(zhǎng)旺盛,即為發(fā)酵結(jié)束。取茶餅200 g,加500 mL水文火煎煮30 min,過(guò)濾,二次煎煮20 min,過(guò)濾,合并2次濾液,冷凍干燥,獲得凍干粉,密封包裝,-20 ℃保存?zhèn)溆谩Ｃ看问褂们俺浞秩苡? mL無(wú)菌水備用。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分組及模型建立

健康雄性SD大鼠體重(200±20) g,由北京華阜康生物科技股份有限公司提供,許可證號(hào)SCXK(京)2019-0008。在室溫22～26 ℃、相對(duì)濕度50%～70%的環(huán)境下飼養(yǎng)。本研究中涉及實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的處理,符合陜西中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物倫理委員會(huì)的相關(guān)規(guī)定(動(dòng)物倫理審查備案編號(hào)SUCMDL為20220328001)。

實(shí)驗(yàn)大鼠適應(yīng)性基礎(chǔ)喂養(yǎng)1周后,分為對(duì)照組(NC,n=8)、模型組(HFD,n=8)、低劑量組(ZHL,n=8)和高劑量組(ZHH,n=8)。正常組和模型組每天各灌胃一次5 mL無(wú)菌水,劑量組每天灌胃一次5 mL 凍干粉水溶液。每次使用前根據(jù)各組大鼠體重調(diào)節(jié)所需凍干粉劑量,實(shí)驗(yàn)期間,大鼠可自由進(jìn)食和隨意飲水。每組所給飼料和實(shí)驗(yàn)處理如表1所示。給藥劑量依據(jù)《藥理試驗(yàn)方法學(xué)》中“標(biāo)準(zhǔn)體重動(dòng)物劑量換算表”來(lái)確定。

1.2.2 組織樣品采集

實(shí)驗(yàn)大鼠每周稱重1次。末次給藥后禁食不禁水12 h,收集新鮮糞便于無(wú)菌EP管中,置于-80 ℃冰箱保存待測(cè)。大鼠處死后,收集血清待測(cè),并摘取肝臟組織,生理鹽水沖洗后,置于4%多聚甲醛溶液中,4 ℃冰箱保存。

1.2.3 血清生化指標(biāo)的測(cè)定

將1.2.2節(jié)收集的血清,在4 ℃下低溫3 000 r/min離心15 min分離血清,依據(jù)測(cè)量試劑盒中的操作說(shuō)明,檢測(cè)血清中TC、TG、LDL-C、HDL-C含量。

1.2.4 大鼠肝臟組織形態(tài)學(xué)的觀察

取4%多聚甲醛溶液固定的大鼠肝臟組織,經(jīng)過(guò)脫水、包埋,制備成石蠟切片,蘇木精-伊紅(hematoxylin-eosin,HE) 染色后,光學(xué)顯微鏡下觀察肝臟組織的病理改變。

1.2.5 腸道微生物DNA的提取及測(cè)序

將-80 ℃冰箱保存的大鼠糞便,使用E.Z.N.A.? Soil DNA抽提試劑盒提取DNA。所有操作步驟均嚴(yán)格按照試劑盒說(shuō)明書進(jìn)行。提取后DNA樣品用Nano-drop超微量分光光度計(jì)檢測(cè)DNA樣品的濃度和純度。PCR擴(kuò)增和測(cè)序工作由上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司按照標(biāo)準(zhǔn)流程運(yùn)用 Illumina MiSeq PE300 平臺(tái)完成。以338F(5′-ACTCCTACGGGAGCAG-3′)和806R(5′-GCACTACHVGGGTWTCTAAT-3′)為引物,擴(kuò)增大鼠糞便菌群16S rDNA的V3+V4可變區(qū)。

使用NEXTFLEX Rapid DNA-Seq Kit構(gòu)建MiSeq PE文庫(kù),并利用QIIME v1.9.1對(duì)從Illumina MiSeq平臺(tái)獲取的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行特定過(guò)濾處理。用UPARSE(version 7.1)對(duì)篩選序列進(jìn)行操作分類單元(operational taxonomic units, OTU)聚類分析,控制序列相似度為97%,按照各樣本OTUs最低數(shù)量,將原始數(shù)據(jù)抽平分析。用RDP classifier貝葉斯算法對(duì)97%相似的OTUs序列進(jìn)行分類學(xué)分析。基于OTU水平,Wilcoxon秩和檢驗(yàn)分析樣本內(nèi)大鼠腸道菌群的Alpha多樣性;基于Bray-Curtis距離進(jìn)行主坐標(biāo)分析(principle coordinate analysis, PCoA)計(jì)算樣本間的Beta多樣性,并分析菌群間的組成差異性。

1.2.6 數(shù)據(jù)分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示,采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,Graphpad Prism 8.0軟件繪圖。采用ANOVA及Dunnett’st檢驗(yàn)進(jìn)行組間差異性分析,P<0.05為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘薯茶飲對(duì)大鼠體重的影響

體重是判斷個(gè)體肥胖的直觀指標(biāo),如圖1-a所示,HFD組大鼠的體重相對(duì)穩(wěn)定上升,且保持組間最高,NC組大鼠體重明顯低于HFD組,表明高脂飲食增加了實(shí)驗(yàn)大鼠的體重。在1～2周時(shí)大鼠體重變化幅度不穩(wěn)定,可能是由于不適應(yīng)灌胃方式。從3周開(kāi)始,各組大鼠體重相對(duì)平穩(wěn)上升,HFD組大鼠體重最高,ZHH組體重最低。Lee′s指數(shù)是評(píng)價(jià)肥胖程度的有效指數(shù),數(shù)值越大、表明動(dòng)物肥胖程度越嚴(yán)重。如圖1-b所示,HFD組大鼠Lee′s指數(shù)最高,且顯著高于NC組(P<0.05),ZHH組Lee′s指數(shù)相比HFD組顯著降低(P<0.05)。綜上表明,甘薯茶可以降低肥胖大鼠體重和Lee′s指數(shù),減輕其肥胖程度。

a-體重變化;b-Lee′s指數(shù)

2.2 對(duì)大鼠血脂水平的影響

如圖2-a～圖2-c所示,與NC組相比較,HFD組大鼠血清中的TC、TG以及LCL-C含量顯著升高(P<0.05),表明高脂喂養(yǎng)導(dǎo)致大鼠血脂異常,動(dòng)物模型建立成功。與HFD組相比較,ZHL組和ZHH組的TC、TG以及LCL-C含量均顯著降低(P<0.05),說(shuō)明甘薯茶可以有效降低血清中的TG、TC以及LCL-C含量。圖2-d顯示,HFD組的HDL-C含量低于NC組,而ZHH組相比HFD組,血清中HDL-C含量升高,但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。長(zhǎng)期的高熱量飲食會(huì)導(dǎo)致血清中總膽固醇和甘油三酯含量的增高,從而引發(fā)高血脂癥、糖尿病等相關(guān)疾病。低密度脂蛋白可以促進(jìn)動(dòng)脈管壁形成動(dòng)脈粥樣硬化,是動(dòng)脈粥樣硬化一項(xiàng)非常危險(xiǎn)的因素[12]。結(jié)果表明,甘薯茶具有較好的降脂效果,同時(shí)有助于減少宿主患動(dòng)脈粥樣硬化幾率。

a-TC;b-TG;c-LDL-C;d-HDL-C

2.3 對(duì)大鼠肝臟結(jié)構(gòu)的影響

灌胃8周后,鏡下觀察大鼠肝臟組織HE染色石蠟切片的病理顯微結(jié)構(gòu)。如圖3所示,NC組肝細(xì)胞形態(tài)正常,細(xì)胞核染色清晰,肝組織結(jié)構(gòu)清晰完整。HFD組大鼠的肝臟組織出現(xiàn)肝索結(jié)構(gòu)紊亂,具有明顯的空泡樣變性,肝細(xì)胞壞死等現(xiàn)象。與HFD組相比較,ZHL組和ZHH組肝臟組織細(xì)胞結(jié)構(gòu)趨于整齊,未見(jiàn)明顯空泡現(xiàn)象。ZHH組肝索排列更為整齊,細(xì)胞核清晰可見(jiàn)。以上信息表明甘薯茶對(duì)高脂大鼠肝損傷有一定保護(hù)作用。

a-NC;b-FHD;c-ZHL;d-ZHH

2.4 菌群多樣性分析

Alpha多樣性是對(duì)樣本中物種多樣性的分析,反映微生物群落的豐富度和多樣性。各組大鼠α多樣性指標(biāo)如表2所示。

表2 腸道菌群Alpha多樣性統(tǒng)計(jì)表(n=8)

Coverage指數(shù)反映了樣本微生物群落的覆蓋度,如表2所示,樣本中的Coverage指數(shù)值均在0.997以上,表明測(cè)序數(shù)據(jù)覆蓋率達(dá)到99.7%以上,測(cè)序深度和廣度合理。Sobs指數(shù)和Chao1指數(shù)反映了微生物群落多樣性和豐富度。與NC組相比,HFD組Chao1指數(shù)和Sods指數(shù)均顯著性降低,表明經(jīng)過(guò)高脂喂養(yǎng),大鼠腸道菌群的豐富度和均勻度均有所下降。與HFD組相比ZHH組指數(shù)呈上升趨勢(shì)。Simpson指數(shù)則反映了群落均勻度。ZHH組Simpson指數(shù)高于HFD組,無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。以上結(jié)果表明長(zhǎng)期高脂飲食可以降低大鼠腸道菌群的物種豐富度和均勻度,而甘薯茶飲則能更好的改善大鼠腸道菌群的物種多樣性和豐富度,但未能顯著提高物種均勻度。

基于Bray-Curtis距離進(jìn)行PCoA比較各組大鼠菌群結(jié)構(gòu)的差異。經(jīng)基于置換的多元方差分析(permutational multivariate analysis of variance, Per MANOVA) (置換次數(shù)999,P=0.001 0),如圖4所示,沿著PC1水平,高脂飲食大鼠菌群與NC組分布較遠(yuǎn),說(shuō)明其群落結(jié)構(gòu)的分布明顯不同。同時(shí)ZHH組與HFD組很好的區(qū)分開(kāi),并且與正常組在PC1水平有接近的趨勢(shì)。表明甘薯茶使得ZHH組大鼠腸道菌群結(jié)構(gòu)與HFD組相比發(fā)生了改變,部分恢復(fù)了大鼠腸道菌群的結(jié)構(gòu)。PC1的貢獻(xiàn)度是30.25%,PC2的貢獻(xiàn)度是15.12%。

圖4 β多樣性分析:PCoA分析

2.5 大鼠腸道菌群門水平的分析

如圖5-a所示,在門水平上,厚壁菌門(Firmicutes)、擬桿菌門(Bacteroidota)、放線菌門(Actinobacteriota)、變形菌門(Proteobacteria)等菌門的豐度相對(duì)較高,其中厚壁菌門和擬桿菌門的豐度之和占總細(xì)菌的80%以上,是各組中的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)菌門。由圖5-b、圖5-c可知,與NC組相比,經(jīng)高脂喂養(yǎng),大鼠體內(nèi)Firmicutes豐度顯著降低,Bacteroidota豐度被升高,其中厚/擬比值也顯著降低,這一結(jié)果與ZHANG等[13]、LIN等[14]研究一致,高脂模型組內(nèi)擬桿菌門相對(duì)更豐富。經(jīng)干預(yù)后大鼠腸道菌群的厚/擬比值升高。上述結(jié)果表明經(jīng)冠突散囊菌發(fā)酵后的甘薯茶能夠減輕高脂飲食引起的腸道菌群門水平紊亂。

a-門水平相對(duì)豐度;b-厚壁菌門的相對(duì)豐度;c-擬桿菌門的相對(duì)豐度;d-厚/擬比

2.6 大鼠腸道菌群屬水平的分析

如圖6-a所示,長(zhǎng)期高脂飲食導(dǎo)致各組大鼠菌屬相對(duì)豐度不同。研究發(fā)現(xiàn),瘤胃球菌屬與代謝紊亂存在關(guān)聯(lián),其在高脂膳食宿主腸道內(nèi)的相對(duì)豐度較低[14]。Christensenellaceae屬于厚壁菌門,是人類和動(dòng)物腸道及黏膜中廣泛存在的潛在益生菌,對(duì)宿主健康非常重要,與脂肪沉積和炎癥等代謝疾病呈負(fù)相關(guān)[15]。如圖6-b 所示,與NC組相比較,HFD組NK4A214 group、Christensenellaceae_R-7 group的含量顯著降低,經(jīng)過(guò)甘薯茶飲干預(yù)后,在ZHH組二者含量均升高。

a-屬水平相對(duì)豐度;b-部分菌群的相對(duì)豐度

有研究表明,布勞特氏菌(Blautia)含量的增加響應(yīng)于高脂飲食的攝入[16-17]。Lachnoclostridium相對(duì)豐度與血清脂肪酶水平呈正相關(guān),可促使機(jī)體發(fā)生炎癥反應(yīng)[18]。擬桿菌屬(Bacteroides)可通過(guò)促進(jìn)對(duì)植物多糖的消化吸收及抑制FIAF基因(fasting-induced adipocyte factor,禁食引起的脂肪細(xì)胞因子)的表達(dá),來(lái)促使脂肪的積累及肥胖的形成[19]。如圖6-b所示,HFD組Blautia、Lachnoclostridium和Bacteroides含量相比NC組顯著升高,而經(jīng)過(guò)甘薯茶飲干預(yù)后,ZHH組的含量均明顯降低。

2.7 腸道菌群功能預(yù)測(cè)的差異分析

為了進(jìn)一步探討甘薯茶飲對(duì)大鼠腸道菌群代謝的影響,將通過(guò)16S rDNA測(cè)序獲得的物種構(gòu)成與KEGG PATHWAY數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì),應(yīng)用STAMP差異分析對(duì)各組樣品進(jìn)行功能預(yù)測(cè)分析,結(jié)果如圖7所示,HFD組大鼠半胱氨酸和蛋氨酸代謝顯著低于NC組,蛋氨酸可通過(guò)轉(zhuǎn)硫途徑生成半胱氨酸,進(jìn)而促進(jìn)谷胱甘肽合成,參與體內(nèi)抗氧化反應(yīng),抑制脂質(zhì)過(guò)氧化,減少肝內(nèi)脂肪蓄積[20]。結(jié)果顯示高脂飲食可抑制該代謝水平導(dǎo)致紊亂,引起機(jī)體肝細(xì)胞脂肪變性,促進(jìn)脂肪肝形成。通過(guò)干預(yù)后,ZHH組半胱氨酸和蛋氨酸代謝得以恢復(fù)。亞油酸是脂肪酸代謝的關(guān)鍵物質(zhì),也是花生四烯酸合成的前體物質(zhì),體內(nèi)亞油酸和花生四烯酸含量升高會(huì)導(dǎo)致機(jī)體炎癥加強(qiáng)[21]。結(jié)果顯示高脂飲食可導(dǎo)致大鼠體內(nèi)亞油酸代謝及花生四烯酸代謝通路紊亂,甘薯茶可以顯著下調(diào)該代謝通路,降低炎癥幾率。

a-FHD組與NC組比較;b-FHD組與ZHH組比較

3 討論

有研究表明,長(zhǎng)期高脂飲食可誘發(fā)如肥胖、非酒精性脂肪肝和高脂血癥等多種慢性疾病的發(fā)生[13-14]。本研究通過(guò)高脂飼料喂養(yǎng)來(lái)建立高脂血癥大鼠模型,并觀察冠突散囊菌固態(tài)發(fā)酵的甘薯茶對(duì)高脂血癥大鼠肥胖及腸道菌群紊亂的影響。研究中發(fā)現(xiàn),高脂飲食不但能夠引起大鼠肥胖,還會(huì)導(dǎo)致大鼠血脂代謝異常的發(fā)生。血脂代謝異常是指血漿中的一種或多種脂質(zhì)高于正常指標(biāo)。本實(shí)驗(yàn)中,模型組大鼠血清TC、TG以及LDL-C含量均顯著升高,這表明高脂血癥大鼠模型建立成功。LDL-C攜帶的膽固醇積存在動(dòng)脈壁上,可以促進(jìn)動(dòng)脈管壁形成動(dòng)脈粥樣硬化,是動(dòng)脈粥樣硬化一項(xiàng)非常危險(xiǎn)的因素[22]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,甘薯茶飲在有效改善高脂飲食引起的血脂異常的同時(shí),也可以顯著降低宿主患動(dòng)脈粥樣硬化的幾率。很多流行病學(xué)研究和臨床實(shí)驗(yàn)均表明茶葉具有很好的抗肥胖活性[23]。其中發(fā)酵茶更是具有優(yōu)異的減肥降脂活性,茯磚茶中茶多酚[24]、多糖[25]、茶褐素[26]等不同組分均具有其特異性。

肝臟是脂類代謝的關(guān)鍵場(chǎng)所,人體內(nèi)血脂的相對(duì)恒定主要靠肝細(xì)胞來(lái)調(diào)節(jié),肝細(xì)胞能夠?qū)⒛懝檀嫁D(zhuǎn)化成膽汁酸,促進(jìn)脂肪在腸道內(nèi)的消化吸收。而高脂飲食可導(dǎo)致宿主的氧化應(yīng)激增加,從而引發(fā)肝臟脂肪變性,肝功能受損,膽汁的生成和排泄受阻,進(jìn)而導(dǎo)致血脂代謝發(fā)生異常。研究表明,茯磚茶及其活性成分可以顯著提高實(shí)驗(yàn)動(dòng)物血清及肝臟中谷胱甘肽過(guò)氧化物酶、過(guò)氧化氫酶和超氧化物歧化酶等的活性從而降低對(duì)肝臟的氧化損傷[27]。本研究結(jié)果也顯示,甘薯茶飲不但能夠明顯抑制高脂大鼠體重增長(zhǎng),降低肥胖指數(shù),還可以改善高脂大鼠肝臟病理狀況,緩解高脂飲食引起的肝臟功能損傷。

眾多研究均表明,高脂飲食可誘導(dǎo)機(jī)體腸道菌群發(fā)生紊亂,引起宿主生理功能的改變,從而導(dǎo)致如肥胖等各類疾病的發(fā)生。本研究發(fā)現(xiàn),高脂飲食可導(dǎo)致大鼠腸道菌群Alpha多樣性顯著降低,經(jīng)過(guò)甘薯茶飲的調(diào)節(jié),高脂大鼠腸道菌群的豐度和多樣性均得到提升。高通量測(cè)序結(jié)果還顯示,經(jīng)過(guò)高脂喂養(yǎng),大鼠腸道中厚壁菌門細(xì)菌數(shù)量減少,擬桿菌門細(xì)菌數(shù)量增加,這一結(jié)果與LIN等[14]、ZHANG等[13]研究結(jié)果一致,腸道內(nèi)厚/擬菌門的相對(duì)比例具有飲食依賴性。厚壁菌門和擬桿菌門的比值在脂肪代謝中發(fā)揮著重要作用,厚/擬比值的降低,有助于促進(jìn)宿主的肥胖[28]。經(jīng)甘薯茶飲干預(yù)后,厚/擬比值得到上調(diào),有效改善了因脂肪攝入而造成的菌群結(jié)構(gòu)改變和宿主肥胖。有研究表明[29-31],發(fā)酵茶中的茶多糖、金花菌胞內(nèi)和胞外多糖均可通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群、改善腸道屏障來(lái)增加機(jī)體的免疫功能,具有良好的降脂減肥功效。

除了對(duì)門水平的調(diào)控,高脂飲食對(duì)機(jī)體某些菌屬也有影響。經(jīng)過(guò)高脂飼料喂養(yǎng),模型組大鼠腸道內(nèi)瘤胃球菌NK4A214 group、ChristensenellaceaeR-7 group菌屬的豐度顯著降低,而Blautia、Lachnoclostridium和bacteroides菌屬的豐度顯著升高。其中Ruminococcaceae_NK4A214 group為厚壁菌門的一種有益菌,其可以通過(guò)代謝產(chǎn)生丁酸類物質(zhì),來(lái)調(diào)節(jié)腸上皮細(xì)胞的代謝和免疫應(yīng)答功能[14]。該菌屬豐度下降,提示高脂血癥會(huì)在一定程度上減少腸道內(nèi)抗菌肽類物質(zhì)的釋放,降低腸道的防御保護(hù)功能,增加炎癥發(fā)生的概率[32]。ChristensenellaceaeR-7 group為一類具有抗炎特性的產(chǎn)丁酸菌,可下調(diào)促炎細(xì)胞因子,改善腸道黏膜屏障功能[33]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,甘薯茶飲可以提高大鼠腸道中Ruminococcaceae_NK4A214 group和ChristensenellaceaeR-7 group菌屬的含量,進(jìn)而調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝,降低機(jī)體肥胖及炎癥的發(fā)生。WANG等[16]在腸道微生物群個(gè)性化治療高脂血癥實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),高脂血癥患者的糞便樣本中Blautia含量明顯增加。SHEN等[17]亦發(fā)現(xiàn)非酒精性脂肪性肝炎患者體內(nèi)Blautia的豐度顯著高于健康人群,表明肝臟形態(tài)結(jié)構(gòu)的損傷可能與該菌屬豐度的升高有關(guān)。動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn),Lachnoclostridium不但與體重增長(zhǎng)呈正相關(guān),還可以影響血清脂肪酶水平的升高,通過(guò)降低腸道中Lachnoclostridium的含量,可減輕機(jī)體炎癥反應(yīng),改善肥胖[18]。也有研究表明,擬桿菌屬Bacteroides不僅可通過(guò)抑制控制脂肪進(jìn)出脂肪細(xì)胞的FIAF基因的表達(dá)來(lái)增加脂肪積累,同時(shí),該菌屬中也含有大量可產(chǎn)生乙酸的致病菌,該菌屬豐度增加,不僅會(huì)導(dǎo)致脂肪進(jìn)一步堆積,還增加了宿主感染的風(fēng)險(xiǎn)[34]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,甘薯茶飲可以降低Blautia、Lachnoclostridium和bacteroides等菌屬的豐度,有效減輕其對(duì)肝臟的損傷,降低機(jī)體炎癥反應(yīng)以及患相關(guān)代謝綜合征的幾率。

綜上所述,飲用發(fā)酵甘薯茶可顯著抑制高脂模型大鼠的體重增加及血清中TC、TG以及LDL-C的積累。同時(shí),高脂飲食所導(dǎo)致的腸道內(nèi)厚/擬菌門比值和瘤胃球菌、Christensenellaceae等有益菌屬豐度的下降、以及與脂肪積累和機(jī)體炎癥有關(guān)菌屬豐度的增加,在甘薯茶飲干預(yù)后均得到調(diào)整和改善。

4 結(jié)論

高脂飲食是高脂血癥最主要的誘因。高脂飲食中的大量脂質(zhì)會(huì)引發(fā)血脂代謝異常和血脂水平增高,進(jìn)而誘發(fā)高脂血癥。本研究結(jié)果顯示,補(bǔ)充甘薯茶飲后,有效改善了大鼠肥胖狀態(tài)和脂質(zhì)代謝紊亂。同時(shí)也降低與促進(jìn)脂肪積累及機(jī)體炎癥有關(guān)的菌屬豐度,增加了部分有益菌的豐度。但高脂飲食造成的肥胖及脂質(zhì)代謝紊亂和肝臟結(jié)構(gòu)的損傷是否與這些菌屬豐度的變化有關(guān),仍有待進(jìn)一步研究。