植物乳杆菌P-8对小鼠肠道菌群及抗氧化抗炎能力

肠道菌群绝大多数属于门拟杆菌、厚壁菌和放线菌[1]，拟杆菌门主要包括拟杆菌属、普氏杆菌属和木杆菌属；厚壁菌门主要包括有梭状芽孢杆菌、乳杆菌属和瘤胃球菌属及产丁酸的Eubacterium、Fecalibacterium 和 Ｒoseburia[2]。

肠道菌群与免疫系统相互协调，在维持宿主健康方面发挥着重要作用。肠道菌群（类杆菌、乳酸杆菌等）可诱导抗菌肽、免疫球蛋白A的表达，从而防御病原体。肠道菌群也可以促进机体对无害抗原的耐受,参与宿主的免疫应答和组织修复[4]。肠道菌群及其代谢产物还可以与免疫系统相互作用传递促进免疫细胞成熟和免疫功能正常发育的神经信号[5],还可以调节肠道巨噬细胞的活性,促进病原体清除,维持免疫内环境的稳定和阻止自身免疫疾病的发展[6-7]。

肠道菌群的组成、结构或分布发生变化时，就会破坏宿主身体内的平衡，影响宿主的新陈代谢，从而引发疾病。这种平衡状态很容易受到外界环境和宿主自身遗传系统的影响。目前，在科学领域最公认的，快速有效调节肠道菌群、恢复肠道微生态的主要方法是补充益生菌[8]。适当剂量的益生菌可以协助恢复肠道屏障的完整性，诱导肠道菌群的结构和功能发生有利的变化[9].

目前研究较多的益生菌主要有乳酸杆菌和双歧杆菌。植物乳杆菌属于乳酸杆菌属， 有很强的抗菌活性，对酸性环境和胆盐的耐受力很好[11]。植物乳杆菌P8可通过其表面蛋白粘附定植于人体肠道，定植时间超过4个月[12]。定植于肠道后，一方面与有害菌竞争营养物质,另一方面代谢产生多种具有抑制有害菌功能的物质( 乳酸、细菌素和双乙酷等)，从而抑制病原菌在肠道的定植,进而改善肠道微生物菌群的平衡[13]。

目前，植物乳杆菌P-8因其能在肠道内长期稳定定殖并具有益生菌功能而在家禽生产中得到了广泛的研究。它在人用制品生产中的应用研究，主要集中在对肠道菌群的影响和改善抑郁症状两个方面。植物乳杆菌P8是否具有抗氧化和抗炎功能尚未见报道。本研究采用植物乳杆菌P8灌胃健康小鼠，探讨其对小鼠肠道菌群、并同时研究其对小鼠的抗氧化能力和抗炎反应。

1.材料与方法

1.1动物材料与试剂：

健康 SPF 级 BALB/c 雄性小鼠 52 只；植物乳杆菌( Lactobacillus plantarum) P-8、谷胱甘肽测定试剂盒等。

1.2方法与分析：

适应性喂养7天后，将52只Balb/c雄性小鼠随机分为空白组、低剂量组、中剂量组和高剂量组，每组13只。分别测定了小鼠粪便中的细菌计数、脏器系数和肠道长度、 抗氧化剂水平、炎症因子水平，同时对小鼠粪便进行了16S rDNA高通量测序分析，统计分析采用显著性分析采用SPSS 19.0，单因素方差分析（ANOVA）等。

2.结果与分析

2.1植物乳杆菌 P-8对小鼠体质量和摄食的影响

如下图1，在整个实验过程中，每组小鼠的体质量都在慢慢增加，而且每组的差异并不显著( P>0.05)，组间摄食和饮水量没有显著差异( P> 0.05)，这表示植物乳杆菌 P-8干预对健康小鼠的体质量和摄食没有影响。

2.2 植物乳杆菌P-8对小鼠器官系数的影响

对小鼠体质和器官系数的影响是评价益生菌安全性的重要指标。其中，器官系数可以反映动物内脏的功能状态。由表1可以看出，空白组和低、中、高剂量组小鼠的器官系数没有显著差异( P>0.05)。一般而言，器官系数增大，表示器官水肿或增生肥大等；器官系数下降，表示器官姜缩等退行性变化[3] 。本研究没有观察到灌胃植物乳杆菌P-8对小鼠器官有不良影响。

2.3植物乳杆菌P-8对小鼠小肠长度和质量的影响

测量了小鼠小肠的长度和质量，反映出小鼠消化吸收营养物质的能力与身体健康有关。下图2所示，小肠的长度和质量没有明显的差异。表明灌胃植物乳杆菌P-8对小鼠小肠没有影响。

2.4植物乳杆菌P-8对小鼠抗氧化能力和抗炎反应的影响

2.4.1植物乳杆菌P-8对小鼠小肠和肝组织抗氧化能力的影响

SOD、CSH、CSH-PX、MDA 是反映体内氧自由基代谢的主要指标，前三者能有效去除氧自由基，防止脂质过氧化。MDA 含量与体内脂质过氧化程度呈正相关，间接反映细胞损伤程度［16］。检测每组小鼠小肠和肝组织中的氧化应激相关指标，如下图表2 。植物乳杆菌P-8能提高小鼠小肠和肝脏的抗氧化能力，在小鼠小肠和肝脏中加强氧化防御系统的功能，帮助身体抵抗氧化应激。

2.4.2 植物乳杆菌P-8对小鼠抗炎反应的影响

IL-1β等促炎因子与炎症反应密切相关,当感染或某些其他疾病发生时，它能迅速诱导上升，启动免疫功能，造成身体正常组织损伤［17］。IL-1β可刺激炎症，影响内脏敏感性，引起肠易激综合征［18］。对于每组小鼠的血清 IL-1β 和 IL-6 水平分析，如图3，植物乳杆菌P-8能有效降低小鼠体内炎症因子水平，低水平 IL-1β、IL-6能改善细胞免疫反应，激活身体防御功能［20］。

2.5 益生菌对小鼠肠道微生物的影响

2.5.1 植物乳杆菌P-8对常见肠道微生物的影响

通过表3可以看出，灌胃前，肠杆菌、肠球菌、乳杆菌、双歧杆菌和产气荚膜梭菌菌落在空白组和低、中、高剂量组的总数没有显著差异( P ＞ 0.05) ，灌胃30天后，空白组和低中剂量组的微生物数量没有显著差异，与灌胃前相比，乳杆菌和双歧杆菌的数量显著增加( P ＜ 0.05) 。

2.5.2 植物乳杆菌P-8影响肠道微生物多样性

从门水平上( 图 4-a) 分析物种组成发现，每组主要使用拟杆菌门、厚壁菌门和变形菌门。拟杆菌门、厚壁菌门、变形菌门主要占空白组61.76%、27.83%、0.82%，占总序列数 90.42% 。与空白组相比，拟杆菌门在高剂量组中的丰度降低到 44.12% ; 厚壁菌门和变形菌门的丰度分别上升到 45.00% 、2.43% 。与空白组相比，拟杆菌门在高剂量组中的丰度降低到 44.12% ; 厚壁菌门和变形菌门的丰度分别上升到 45.00% 、2.43% 。

从属水平上( 图4-b) 分析发现以拟杆菌属、Lachnospiraceae _NK4A136 _ group属、理研菌属和乳杆菌属为主。

分析各组的差异物种( 图5) ，与空白对比相比，低剂量组Lactobacillus的丰度明显增加( P ＜ 0.05) ，中高剂量组 Lactobacillus 丰度极显著上升( P ＜ 0．01) ; 高剂量组 Odoribacter 丰度极显著增加( P ＜ 0.01) ，Muribaculum、芽孢杆菌属丰度显著降低( P ＜ 0.05) 。

Lactobacillus 具有增强免疫力、促进能量代谢、抗炎、调节肠道菌群、降低血糖和血脂等生理活性。其丰度是人类健康的重要指征［21－23］。Lactobacillus的乳酸、醋酸、甲酸、丁酸等代谢物会在生长代谢过程中产生，可以降低系统 pH 值，抑制其他不耐酸杂菌的生长［24］，这是大多数乳酸菌的抑菌机制。Odoribacter 它是人类肠道微生物中常见的产生短链脂肪酸的微生物。其丰度与非酒精性脂肪肝、囊纤维化和炎症性肠道疾病的出现负相关，是与宿主相互作用的有益共生菌［25］。

上述结果表明，植物乳杆菌 P-8 能在一定程度上调节小鼠肠道菌群的组成，增加 Lactobacillus、Odoribacter 等菌属丰度。

研究结论

本研究了植物乳杆菌P-8对健康小鼠肠道菌群、抗氧化能力和炎症水平的影响。结果表明植物乳杆菌P-8能有效地增加小鼠的小肠和肝脏组织里GSH水平和T-SOD、GSH-Px的活力，降低MDA，降低炎症因子IL-1β、IL-6，促进双歧杆菌和乳杆菌有益菌的生长。植物乳杆菌 P-8 在调节肠道微生物成分和抗炎抗氧化方面取得了良好的效果。

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