n-3多不饱和脂肪酸对肠道菌作用线虫模型的建立与应用

发布时间：2019-04-13 18:05

【摘要】：肠道菌群是人体重要组成部分。有研究表明,肠道微生物的异常变化与多种疾病的发生相关,而饮食对肠道微生物具有调节作用。这提示,一些食品功能因子可以通过影响肠道微生物,间接地影响人体健康。因此,食品因子对肠道微生物的影响有重要的研究价值。与人和小鼠等宿主相类似,线虫肠道也能够为微生物提供定居场所,并且实验室培养条件下线虫容易实现单菌或多个已知菌的喂食,便于排除无关菌的干扰。肠道微生物极具复杂性,且有许多肠道菌尚不能在体外培养,因此借鉴粪便移植的概念,本文提出将哺乳动物的肠道菌群引入线虫体内探究功能性食品因子对肠道菌群作用的研究方法,既能保持菌群的复杂性,又克服以哺乳动物为实验模型带来的生命周期长,难以观察且肠道环境复杂,结果难以分析的缺陷,然而相关研究仍是空白。本课题旨在建立线虫-肠道菌群体系,利用该体系快速有效地反映食品功能因子对肠道菌群的影响,并在食品功能因子、肠道菌群、宿主健康三者之间建立联系,为肠道微生物的研究拓展新的思路奠定一定基础。本研究主要利用了二代测序技术,对线虫自由摄食新鲜小鼠粪便菌群后形成的肠道菌群进行分析,比较线虫肠道菌群和粪便菌群在多样性、菌群组成及分布比例上的相似性和差异性,确定线虫进行菌群移植的可行性。之后,选取n-3PUFAs和n-6 PUFAs两种食品功能因子,利用线虫模型探究其对肠道菌群的影响。在此基础上,进一步测定高n-3 PUFAs或高n-6 PUFAs饮食饲喂的小鼠,其相应粪便菌群对线虫寿命的影响。本论文主要结论如下:(1)外源微生物可以在线虫肠道内存活利用表达绿色荧光蛋白的大肠杆菌BL21-ZsGreen研究线虫摄食菌体的时相及菌体在线虫体内的维持时间。结果表明,喂食细菌1 h后大多数线虫肠道内即布满菌体,在停止喂食2 h后仍有菌体维持在线虫体内,并主要分布在线虫尾部。为线虫通过自由摄食引入小鼠粪便菌群提供了依据。同时,探讨了不同洗涤条件对线虫体表微生物和肠道内微生物的分离,确定了最佳洗涤条件,为下一步分析线虫体内微生物群排除了体表菌体的干扰。(2)线虫通过自由摄食新鲜小鼠粪便菌群形成线虫-肠道菌群系统在PCR扩增菌属的特异性片段验证特定菌属能够引入线虫体内的基础上,利用二代测序技术对实验室培养条件下的线虫肠道菌群、收集所得小鼠粪便菌群以及喂食小鼠粪便菌群24 h后线虫肠道菌群的组成进行分析。实验室培养条件下,线虫肠道菌群绝大部分由变形菌门占据。与初始小鼠粪便菌群相比,自由摄食小鼠粪便菌群后形成的线虫肠道菌群有相近的门水平的组成及比例分布;在属水平上,优势菌群种类基本相同,而在比例分布上有一些差异。对线虫肠道菌群及培养基中添加的菌群随时间的变化规律进行了分析,线虫能够形成与培养环境不同的菌群,说明菌群在线虫肠道内有富集改变的过程。随着时间推移,门水平上的变化主要体现在拟杆菌门比例下降,变形菌门比例上升。属水平分析显示,厚壁菌门的优势菌属组成比较稳定,变形菌门的菌属种类增加较多。(3)n-3 PUFAs和n-6 PUFAs对线虫肠道菌群丰富度及组成产生不同的影响根据上述菌群喂食结果,进行食品功能因子对菌群影响的研究,喂食线虫新收集的小鼠粪便菌群的同时分别添加n-3 PUFAs和n-6 PUFAs,24 h后收集线虫样品,对线虫肠道菌群进行宏基因组测序分析。与对照组相比,n-3 PUFAs喂食组菌群丰度提高,n-6 PUFAs喂食组菌群丰度没有差异。在菌群组成与分布方面,拟杆菌门比例和厚壁菌门比例在n-3和n-6 PUFAs添加组中均有增加的趋势。与对照组相比,n-3 PUFAs明显下调了变形菌门的比例。N-6 PUFAs调节菌群中乳杆菌属的比例明显上调。(4)高n-3 PUFAs饮食小鼠的粪便菌喂食延长了线虫寿命以线虫寿命为指征,测定受到不同饮食调节的菌群对线虫健康的影响。高n-3 PUFAs饮食调节的小鼠粪便菌群喂食的线虫比高n-6 PUFAs饮食调节的菌群喂食的线虫寿命长,体现了受到不同饮食调节的菌群对宿主健康带来的影响。本研究首次探究了将哺乳动物肠道菌群引入线虫体内,用于研究食物组分中的功能因子对肠道菌群的作用的可行性,发现线虫肠道内可以引入大多数优势菌群,动态上维持菌群的多样性,并对多不饱和脂肪酸的添加产生响应。N-3 PUFAs与n-6 PUFAs对肠道菌具有不同的影响,而与n-6 PUFAs组相比n-3 PUFAs调节的肠道菌能够延长线虫寿命,为食物组分通过作用肠道菌群影响宿主健康的研究提供了新思路也为n-3 PUFAs的保健作用提供了一部分理论依据。
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【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TS201.3

【参考文献】