植物乳杆菌调节抑制高脂诱导小鼠肥胖的形成

论文摘要

肥胖及肥胖所引起的脂肪肝、高血脂、二型糖尿病等慢性代谢相关疾病的发病率越来越高,成为世界所关注的健康问题。引起肥胖的原因有很多,其中高脂能量食物的长期摄入及久坐的工作方式是造成肥胖的主要原因。目前,出现很多的药物治疗及手术治疗方式对体重进行相应的控制,但大多伴随着不良的副作用,所以更加安全健康的非药物疗法相继提出,其中包括益生菌的使用。乳酸菌是益生菌的重要组成,其发酵的产品也已被大众消费多年,其对缓解高血脂、肥胖、脂肪肝等疾病的作用已有很多研究,主要是对乳杆菌属与双歧杆菌属的研究,但乳酸菌缓解肥胖形成的机制尚不明确,并且存在菌株特异性。试验中的两株乳酸菌株KLDS1.0344和KLDS1.0386,有优良的降胆固醇能力,但其是否可以缓解肥胖形成及脂质的积累尚不清楚。所以,本试验以植物乳杆菌KLDS1.0344和KLDS1.0386为出发菌株,通过构建肥胖小鼠模型评价其缓解肥胖的能力,通过检测脂肪代谢相关基因的差异及体内生化指标探讨其抑制甘油三酯积累的作用机理。旨在为乳酸菌缓解高脂诱导肥胖形成提供数据参考,为KLDS1.0344和KLDS1.0386的进一步应用提供基础。首先,检测KLDS1.0344和KLDS1.0386的胃肠道耐受性,分析其是否能保证充足的数量到达肠道;其次检测KLDS1.0386与KLDS1.0344的体内黏附特性,黏附与定植是益生菌发挥益生作用的前提;随后通过D12492高脂饲料喂养C57BL/6J雄性小鼠建立肥胖模型,期间同时灌胃浓度为5×108 CFU/mL的KLDS1.0344、KLDS1.0386、及二者混合的菌悬液8周,研究其对小鼠肥胖形成的抑制作用及对肥胖小鼠肝脏所产生的影响;通过qRT-PCR技术检测小鼠脂肪组织中脂代谢通路中因子的变化;检测KLDS1.0344和KLDS1.0386对高脂饮食所诱导的肥胖小鼠肠道内微生态结构影响及对肠道内代谢产生的短链脂肪酸（SCFAs）含量变化。在pH为3的模拟胃液中,3 h后,KLDS1.0344的菌浓度保持在109 CFU/mL,在肠液和含胆盐肠液中培养3 h,菌浓度仍为109 CFU/mL。KLDS1.0386在pH为3的模拟胃液中培养3 h,其菌浓度降低至108 CFU/mL,在肠液和含胆盐肠液中培养3 h,菌浓度为109 CFU/mL,说明KLDS1.0344和KLDS1.0386具有较好的胃肠液耐受性,可以保证充足数量级进入肠道内。小鼠的体内黏附试验结果表明KLDS1.0344与KLDS1.0386在十二指肠、空肠、回肠和结肠中都有一定的黏附与定植能力。通过流式细胞仪对小鼠肠道黏膜细胞进行荧光检测,以每10000个肠道黏膜细胞中所检测到的荧光细胞数量表示黏附情况,KLDS1.0344第1天在十二指肠、空肠中富集达到600-1000 CFU/万细胞,第2-7天在回肠和结肠中富集,达到500-2000 CFU/万细胞;KLDS1.0386在第1-2天在十二指肠和空肠中富集达到400 CFU/万细胞,第3-7天在回肠和结肠中富集,达到500-1500 CFU/万细胞,且7天中均可以检测到KLDS1.0344和KLDS1.0386的存在。通过构建肥胖小鼠模型评价了KLDS1.0344和KLDS1.0386对小鼠肥胖形成的影响,并研究其对脂肪代谢的可能调控机制。灌胃8周后,与模型组小鼠相比,KLDS1.0344组、KLDS1.0386组及KLDS1.0344和KLDS1.0386的混合组小鼠体重、体重增量、Lees系数、体脂率显著下降（P<0.05）,同时这三组小鼠血清中甘油三酯与胆固醇水平明显下调,高密度脂蛋白水平明显上调（P<0.05）,同时,混合组可以有效降低肝脏中甘油三酯的含量,减轻肝脏损伤,缓解肝脏所产生的氧化应激,通过上述试验结果得出混合组干预效果最为显著。利用荧光定量PCR检测小鼠脂肪组织中的脂代谢通路AMPK中相关基因表达,分析发现混合组降低甘油三酯累积是通过激活AMPK通路,上调AMPK-α的表达,进而抑制ACC基因,抑制脂肪合成,ACC被抑制促进了CPT-1的表达,增加脂肪氧化分解,同时减少脂肪因子PPAR-γ的分泌,对脂代谢进行调控。对小鼠的肠道内容物进行高通量测序,得出高脂饮食会引起小鼠肠道中微生态及肠道代谢产物的改变。混合组的干预可以降低肠道中厚壁菌门的相对丰度,提高拟杆菌门的相对丰度,缓解高脂饮食所引起变形菌门的上升。在小鼠肠道内容物短链脂肪酸水平的检测中,结果表明高脂饮食会使小鼠内容物中总的短链脂肪酸水平明显下降（P<0.05）,乙酸和丁酸含量下降最为显著;混合组的干预增加了短链脂肪酸总水平,且乙酸和丁酸的含量明显上调（P<0.05）。混合组的干预可能通过改善肠道微生态结构及SCFAs含量进而对机体脂代谢产生影响。基于上述研究结果,得出如下主要结论:KLDS1.0344和KLDS1.0386菌株均有较好的胃肠道耐受性;其在小鼠肠道内有一定的黏附与定植能力;混合组的干预可以有效抑制高脂饮食诱导小鼠肥胖的形成,通过调节脂肪代谢通路AMPK中的相关因子AMPK-α、ACC、CPT-1、PPAR-γ的表达进行调控;KLDS1.0344和KLDS1.0386改善肥胖小鼠肠道微生态结构,提高肠道内容物中SCFAs的含量进而改善机体对能量的吸收,抑制肥胖的形成。

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摘要

Abstract

1 前言

1.1 立题背景

1.2 文献综述

1.2.1 肥胖产生原因

1.2.2 肥胖的危害

1.2.3 肥胖的治疗措施

1.2.4 肠道菌群

1.2.5 肥胖与肠道菌群

1.2.6 乳酸菌及其益生功能

1.2.7 益生菌缓解肥胖的特性

1.2.8 益生菌缓解肥胖的作用机制

1.3 主要研究内容与技术路线图

1.4 课题来源

2 材料与方法

2.1 试验材料

2.1.1 试验菌株

2.1.2 试验动物

2.1.3 MRS培养基的配制

2.1.4 试剂与来源

2.1.5 主要仪器

2.2 试验方法

2.2.1 菌株的培养

2.2.2 模拟胃液和肠液的耐受性

2.2.3 动物试验样品制备

2.2.4 KLDS1.0386和KLDS1.0344体内黏附性

2.2.5 小鼠的分组与饲养

2.2.6 小鼠体重、Lees系数、体脂率的测定

2.2.7 血脂四项测定

2.2.8 脏器指数的测定

2.2.9 血清中ALT、AST的测定

2.2.10 肝脏中甘油三酯的测定

2.2.11 肝脏HE病理学分析

2.2.12 肝脏中抗氧化酶和MDA的测定

2.2.13 脂肪组织中相关基因的表达

2.2.14 小鼠肠道微生态的检测

2.2.15 小鼠肠道中短链脂肪酸的测定

2.2.16 数据分析

3 结果与分析

3.1 菌株的耐受性

3.2 供试菌株的体内黏附特性

3.2.1 CFDA-SE对供试菌株的标记

3.2.2 KLDS1.0344和KLDS1.0386的体内黏附分析

3.3 动物试验

3.3.1 体重及增量、Lees系数与体脂率

3.3.2 脏器指数指标分析

3.3.3 血脂四项的含量变化

3.3.4 血清中ALT、AST结果分析

3.3.5 肝脏中甘油三酯水平分析

3.3.6 肝脏的HE染色病理分析

3.3.7 肝脏中抗氧化酶和MDA水平分析

3.3.8 混合组对小鼠脂肪组织相关因子mRNA表达的影响

3.3.9 混合组对小鼠肠道微生态的影响

3.3.10 肠道内容物中短链脂肪酸含量的分析

4 讨论

4.1 植物乳杆菌的胃肠液耐受性

4.2 植物乳杆菌的黏附特性

4.3 植物乳杆菌对小鼠生长特性的影响

4.4 植物乳杆菌对小鼠脂代谢的影响

4.4.1 植物乳杆菌对小鼠血脂变化的影响

4.4.2 植物乳杆菌对小鼠脂肪组织相关基因的影响

4.5 植物乳杆菌对小鼠肝脏的影响

4.6 植物乳杆菌对小鼠肠道微生物及SCFAs的影响

5 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陆婧婧

导师: 霍贵成

关键词: 植物乳杆菌,肥胖,高脂饮食,调控机制

来源: 东北农业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,轻工业手工业

单位: 东北农业大学

基金: 国家重点研发计划“益生菌健康功能与基于肠道微生物组学的食品营养代谢机理研究”项目的课题三“益生菌微生态健康调节机制与新型营养健康食品研发”(2017YFD0400303)

分类号: TS201.3

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植物乳杆菌调节抑制高脂诱导小鼠肥胖的形成

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