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期刊：《Food Chemistry》 影響因子：7.514 &
期刊：《Journal of Functional Foods》 影響因子：4.451 最近，派森諾與中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院特產(chǎn)研究所合作，在《Food Chemistry》和《Journal of Functional Foods》相繼發(fā)表論文，通過高通量測(cè)序、代謝組檢測(cè)結(jié)合生理實(shí)驗(yàn)分析，對(duì)喂食人參水溶性膳食纖維（SDF）后的實(shí)驗(yàn)大鼠狀態(tài)進(jìn)行記錄，并檢測(cè)其腸道菌群與代謝物以及各種生理指標(biāo)，從微生物組、代謝物和生理指標(biāo)三大角度研究了SDF對(duì)機(jī)體的作用。 一、研究背景 人參作為典型的食藥兩用植物，其生理活性的發(fā)現(xiàn)和確證一直是科研工作者的研究重點(diǎn)。人參膳食纖維（DF）是一種不能被人體消化的碳水化合物，被稱為人體的“第七大營(yíng)養(yǎng)素”。其中，水溶性膳食纖維（SDF）和非水溶性膳食纖維（IDF）含量比例在1:5左右。研究發(fā)現(xiàn)，乳桿菌等益生菌可在以人參SDF為主要碳源的MRS培養(yǎng)基中增殖，這表明，人參SDF可能具有益生元特性。但遺憾的是，占據(jù)人參根生物量80%的DF，在實(shí)際生產(chǎn)中除了較少用作動(dòng)物飼料以外通常被當(dāng)作廢棄物而舍棄，造成了資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，關(guān)于人參SDF的代謝調(diào)節(jié)和腸道健康作用的報(bào)道也很少。 本研究通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)與高通量測(cè)序技術(shù)，結(jié)合派森諾基因云QIIME2分析，對(duì)人參DF的潛在健康價(jià)值進(jìn)行了研究，以期為人參DF的開發(fā)利用奠定重要理論基礎(chǔ)。 二、研究?jī)?nèi)容與目的 本研究采用人參水溶性膳食纖維（SDF）對(duì)大鼠進(jìn)行短期飲食干預(yù)（15天），對(duì)大鼠采食量、血糖、血脂、胰島素水平、免疫球蛋白、抗氧化狀態(tài)等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)記錄，同時(shí)采集糞便和盲腸內(nèi)容物樣本，對(duì)腸道菌群結(jié)構(gòu)和短鏈脂肪酸進(jìn)行檢測(cè)，以探究人參SDF對(duì)生物體的作用。 三、材料與方法 測(cè)序技術(shù)：Illumina NovaSeq高通量測(cè)序平臺(tái) 測(cè)序模式：微生物組16S rRNA基因V3-V4區(qū) 實(shí)驗(yàn)對(duì)象：糞便與腸道內(nèi)容物菌群 本研究的微生物組分析通過派森諾基因云QIIME2進(jìn)行。 四、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 采用不同濃度的SDF對(duì)大鼠進(jìn)行15天飲食干預(yù)，同時(shí)設(shè)空白對(duì)照組和低聚果糖陽性對(duì)照組，記錄大鼠各種生理指標(biāo)，對(duì)結(jié)腸組織進(jìn)行組織學(xué)觀察，并收集糞便和盲腸內(nèi)容物樣本，進(jìn)行微生物組多樣性組成譜測(cè)序與代謝物檢測(cè)。 表1 實(shí)驗(yàn)處理情況
五、結(jié)果與討論 1. 人參SDF對(duì)大鼠采食量、盲腸代謝物、血糖血脂水平、抗氧化狀態(tài)和免疫的影響 人參SDF能提高大鼠的采食量，還對(duì)血糖和血脂水平，尤其是甘油三酯有積極影響，能進(jìn)一步改善健康大鼠的糖脂代謝。同時(shí)顯著改善血清抗氧化狀態(tài)和免疫球蛋白水平，增加盲腸SCFA（尤其是丁酸）濃度。 人參SDF對(duì)大鼠血糖血脂的影響
人參SDF干預(yù)后，大鼠抗氧化狀態(tài)相關(guān)指標(biāo)的變化
人參SDF干預(yù)后，大鼠生長(zhǎng)因子與免疫蛋白的變化
人參SDF對(duì)大鼠盲腸短鏈脂肪酸（SCFA）含量的影響 2. 人參SDF對(duì)大鼠糞便質(zhì)量、糞便代謝物和結(jié)腸形態(tài)的影響 對(duì)不同處理組大鼠的糞便質(zhì)量和結(jié)腸形態(tài)分析發(fā)現(xiàn)，人參SDF增強(qiáng)了腸道結(jié)構(gòu)，如絨毛和隱窩，并增加了糞便SCFA（尤其是乙酸和丁酸）的濃度。 人參SDF對(duì)大鼠糞便質(zhì)量和結(jié)腸形態(tài)的影響
人參SDF對(duì)大鼠結(jié)腸形態(tài)的影響 【正常組 (a)、SDFL200 (b)、SDFM400 (c)和SDFH800 (d)的結(jié)腸組織H&E染色圖像】 人參SDF對(duì)大鼠糞便中短鏈脂肪酸的影響
3. 人參SDF對(duì)大鼠糞便和盲腸內(nèi)容物中腸道菌群構(gòu)成的影響 糞便菌群中，人參SDF強(qiáng)烈影響了厚壁菌門和擬桿菌門的豐度，并顯著促進(jìn)益生菌和纖維素分解細(xì)菌（如乳酸桿菌、雙歧桿菌和布氏瘤胃球菌）的增殖。 盲腸菌群中，隨著人參SDF處理劑量的增加，大鼠盲腸內(nèi)容物中的菌群逐漸發(fā)生改變，高劑量SDF處理組的腸道菌群與對(duì)照組大鼠腸道菌群具有顯著差異。乳酸桿菌、瘤胃球菌、梭狀芽孢桿菌、梭菌和糞球菌的豐度顯著增加，而顫螺菌屬和脫硫弧菌的豐度顯著降低。
糞便樣本中的微生物群落多樣性與組成譜分析
盲腸內(nèi)容物樣本中的微生物群落多樣性與組成譜分析 4. 人參SDF的益生元性質(zhì) PICRUSt2功能預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，SDF干預(yù)組的脂質(zhì)代謝和外源生物降解與代謝的豐度有所增加。同時(shí)，和糞便菌群類似，盲腸菌群中益生菌（如乳酸桿菌、雙歧桿菌和糞球菌）和纖維素分解菌（如梭狀芽孢桿菌和瘤胃球菌）的富集也得到了SDF的促進(jìn)。 RDA分析顯示，SDFH組的乳酸桿菌、梭菌和瘤胃球菌與乙酸、丁酸、增重、采食量和各種免疫因子與抗氧化指標(biāo)呈正相關(guān)，但與丙酸、戊酸和丙二醛濃度呈負(fù)相關(guān)。SDFH組中顫螺菌的減少與丙酸、戊酸和MDA的低水平呈正相關(guān)。 這表明，人參SDF具有益生元性質(zhì)，在抗氧化狀態(tài)、提高免疫力和促進(jìn)盲腸健康方面發(fā)揮有益作用。
糞便菌群的組成變化與功能預(yù)測(cè)分析結(jié)果
盲腸內(nèi)容物菌群的組成變化和RDA分析結(jié)果 此外，糞便微生物與糖脂代謝指標(biāo)的相關(guān)性分析顯示，人參SDF可能通過調(diào)節(jié)腸道菌群來改善糖脂代謝（尤其是TG）水平。
腸道微生物與糖脂代謝指標(biāo)的相關(guān)性分析 六、總結(jié) 本研究采用人參水溶性膳食纖維（SDF）對(duì)大鼠進(jìn)行短期飲食干預(yù)（15天），檢測(cè)記錄了大鼠采食量、血糖、血脂、胰島素水平、免疫球蛋白、抗氧化狀態(tài)等指標(biāo)，同時(shí)檢測(cè)對(duì)腸道菌群和短鏈脂肪酸進(jìn)行檢測(cè)分析，并得出以下結(jié)論： ①人參SDF能顯著改善大鼠的生長(zhǎng)性能、糖脂代謝和血清抗氧化狀態(tài)； ②人參SDF能降低相關(guān)炎癥因子質(zhì)量濃度，提高胰島素樣生長(zhǎng)因子和免疫球蛋白水平； ③人參SDF改善了腸道結(jié)構(gòu)，提高糞便短鏈脂肪酸濃度（尤其是乙酸和丁酸），增加了糞便和盲腸內(nèi)容物菌群中的厚壁菌門豐度，并促進(jìn)了益生菌（如乳酸桿菌和雙歧桿菌）和纖維素分解菌（如瘤胃球菌和梭狀芽孢桿菌）的增殖； 以上結(jié)果表明：人參SDF可能通過促進(jìn)特定益生菌的增殖和代謝來改善腸道環(huán)境，最終對(duì)大鼠的代謝和能量穩(wěn)態(tài)產(chǎn)生積極影響。 本研究的測(cè)序工作由上海派森諾生物科技有限公司完成，微生物組分析工作主要由派森諾基因云QIIME2完成。 |
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