体外发酵模型检测食品营养组分对健康人与IBS-D病人肠道菌群的影响

发布时间：2020-09-08 11:05

　　 研究背景:益生元是一种被宿主微生物选择性利用以赋予健康益处的底物。己有研究证明益生元对不同肠型的肠道菌群的调节作用具有差异性。低聚异麦芽糖(Isomalto-oligosaccharides,IMO)作为一种具有益生元功能的寡糖,经常被用作调节肠道菌群的膳食补充剂。随着人们生活节奏加快,饮食种类多样化,各类肠道疾病的发病率也随之上升。肠易激综合征(Irritable bowel syndrome,IBS)是一组持续或间歇发作的以慢性腹痛,伴随大便性状或频率改变,而缺乏胃肠道结构和生化异常的肠道功能紊乱性疾病。近期的研究表明,大多的IBS患者症状和进食有关,限制可酵解的低聚糖、双糖、单糖和多元醇(fermentable oligosaccharides,disaccharides,monosaccharides and polyols,FODMAPs)摄入可有效缓解改善其消化道症状,尤其是腹泻型肠易激综合征(IBS-D)患者。因此,益生元在内的食品组分对健康人和IBS-D病人的肠道菌群的影响可能不同。研究目的:本课题通过肠道微生物体外批量发酵模型研究膳食组分对人体肠道微生物的影响。本研究首先通过体外批量发酵模型,研究健康人的肠道微生物对5种不同聚合度(DP=2-16)的IMO发酵性能。随后通过体外批量发酵模型比较低FODMAPs饮食干预治疗对中国IBS-D患者的影响,探究IBS-D患者在低FODMAPs饮食干预治疗前后代谢情况的差异,探讨差异代谢产物在IBS发病中的作用。研究方法与结果:首先通过16SrDNA测序鉴定,将11位健康志愿者分为拟杆菌肠型,普雷沃菌肠型(Prevotella-type,P)和混合肠型,后文将拟杆菌肠型与混合肠型归类为非普雷沃菌肠型(non-Prevotella-type,non-P)。研究结果发现人肠道菌群对高聚合度的IMO(DP=7-16)的利用与降解受到肠型的影响,相比之下,对低聚合度的IMO(DP=2-6)的利用降解不受肠型影响。16SrDNA测序和qPCR结果均显示,在发酵后的培养基中,非普雷沃菌肠型(non-P)比普雷沃菌肠型(P)存在更明显促双歧杆菌增长。然而,接种普雷沃菌肠型样本的培养基中,丙酸和丁酸的产量明高于非普雷沃菌肠型。此外,基于16SrDNA测序和变性梯度凝胶电泳(DGGE)结果的主坐标轴分析(PCoA)共同显示,微生物群落组成受IMO的聚合度的影响。通过气相色谱测定IBS-D患者和健康人的粪便短链脂肪酸(ShortChainFatty Acids,SCFA)含量,IBS-D患者粪便中的总酸(P＜0.001)、乙酸(P＜0.001)、丙酸(P＜0.001)的含量都高于健康人。但根据SCFAs的比例分析,IBS患者的粪便中乙酸比例高于健康人,而健康人的丁酸,异丁酸,戊酸,异戊酸,(异丁酸+异戊酸)的比例显著高于IBS-D患者,且具有统计学意义(P＜0.05)。前期研究结果发现粪便中“丙酸-丁酸”含量值可作为IBS患者的诊断标准。本研究结果为IBS-D患者的“丙酸-丁酸”含量值高于健康人,具有统计学意义(P＜0.01),与前期研究结果相似。根据己有的文献报道引入SCFA指数A=(乙酸-丙酸-丁酸)/总SCFAs(%)和SCFA指数B=异丁酸+异戊酸,研究发现在饮食干预治疗后,低FODMAPs饮食干预治疗有效组(LDF-E)指数A下降,而低FODMAPs饮食干预治疗无效组(LFD-N)指数A上升,而且LFD-E指数B增殖显著高于LFD-N,具有统计学意义(P＜0.05)。通过体外批量发酵模型研究患者饮食干预治疗前后的新鲜粪便,检测发酵液中SCFAs含量。在饮食干预后,基础培养基(YCFA)、脱脂大豆培养基(SOY)、脱脂奶粉培养基(MILK)、低复合糖培养基(MSSL)和高复合糖培养基(MSSH)中的LFD-E的指数A降低幅度比LFD-N明显,但不具有统计学意义。在饮食干预后,LFD-E患者的指数B升高,且增殖幅度大于LFD-N,特别是在LFD-E组的SOY和MSSH培养基中具有显著性差异(P＜0.05)。24h气压测定结果显示,在LFD组中,除了 MUCH培养基,其余培养基中LFD-E干预后的粪便发酵气压值高于干预前,但不具有显著性差异。研究结论:IMO的聚合度可以调节人结肠微生物的结构和组成。不同肠型的粪便微生物对低聚合度和高聚合度的IMO的反应不同,表明不同聚合度的IMO可用作改变人结肠细菌的干预底物。在食品组分对IBS-D饮食干预治疗的研究中发现,低FODMAPs饮食干预治疗中国IBS-D有效患者的粪菌SCFAs代谢较无效患者有明显改变,提示SCFAs代谢可能在IBS的发病和治疗中发挥重要作用。具体机制需进一步深入研究。
【学位单位】：浙江师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R574.4

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本文编号：2814104