文章標(biāo)題：Effects of Auricularia auricula Polysaccharides on Gut Microbiota and Metabolic Phenotype in Mice

發(fā)表期刊：Foods

影響因子：5.561

作者單位：西北大學(xué)

百趣提供服務(wù)：發(fā)現(xiàn)代謝組學(xué)Standard-親水版、16s

百趣代謝組學(xué)分享—研究背景
黑木耳是一種常見的美味健康食品，在中國(guó)享有“素中之肉”、“素食之王”的美譽(yù)。多糖是黑木耳子實(shí)體中最重要的活性成分之一，具有抗氧化、免疫調(diào)節(jié)、減肥及減脂作用。近年來許多研究都集中在用黑木耳提取物來預(yù)防和治療代謝紊亂及其他疾病，但其對(duì)身體健康影響的潛在機(jī)制仍不清楚。在本研究中，作者使用代謝組學(xué)和腸道微生物組學(xué)方法研究秦巴山黑木耳多糖(Auricularia auricula polysaccharides, AAP)對(duì)正常雄性小鼠血清代謝產(chǎn)物和腸道菌群的影響，并揭示其對(duì)哺乳動(dòng)物整體代謝和腸道微生物群穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)作用。

百趣代謝組學(xué)分享—材料和方法
C57BL/6J雄性小鼠飼養(yǎng)
小鼠在標(biāo)準(zhǔn)條件下飼養(yǎng)一周后，將小鼠隨機(jī)分為2組：正常飲食組（ND，n=10）和喂食黑木耳多糖組（AAP，n=10，200mg/kg/天），兩組均連續(xù)喂食12周。

百趣代謝組學(xué)分享—樣本收集
收集腸道內(nèi)容物用于16S檢測(cè)，收集血清樣本用于代謝組學(xué)檢測(cè)。

百趣代謝組學(xué)分享—研究結(jié)果
1.AAP對(duì)小鼠腸道菌群α和β多樣性的影響

如圖所示，ND組和AAP組的Chao1、ACE、Shannon和Simpson指數(shù)沒有顯著差異（圖1C-F）。說明AAP喂食不會(huì)破壞小鼠腸道菌群的穩(wěn)態(tài)。
 

圖1. 黑木耳多糖對(duì)小鼠腸道菌群α多樣性的影響
 

如圖2A所示，ND組和AAP組的腸道微生物結(jié)構(gòu)組成相似，表明喂食補(bǔ)充AAP不會(huì)顯著改變腸道微生物的β多樣性。然而喂食AAP后，小鼠腸道菌群的相對(duì)豐度發(fā)生了變化。在門水平上，小鼠腸道微生物群落結(jié)構(gòu)主要由擬桿菌屬、厚壁菌屬、放線菌屬、彎曲桿菌屬、脫桿菌屬和變形桿菌屬組成。其中，厚壁菌門和擬桿菌門是優(yōu)勢(shì)菌群（圖2C）。與ND組相比，AAP組擬桿菌、放線菌和變形菌的豐度顯著增加，而厚壁菌門的豐度顯著降低。隨后通過組間學(xué)生t檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)幾種具有顯著差異（p<0.05）的菌群，其中約氏乳桿菌、魏斯氏乳酸菌、檸檬酸桿菌、糞腸球菌、動(dòng)物雙歧桿菌和單形擬桿菌在AAP組的豐度顯著增大，而厚壁菌M10-2的豐度顯著降低（圖2D）。
 

圖2. 黑木耳多糖對(duì)小鼠腸道菌群β多樣性的影響

2.AAP喂食后小鼠血清生物標(biāo)志物的篩選
本次通過LC-MS檢測(cè)到239種（負(fù)離子模式）和368種代謝物（正離子模式）。從OPLS-DA評(píng)分圖可以看出，ND組和AAP組小鼠的血清樣本有顯著差異，且所有樣本均在95%置信區(qū)間內(nèi)。并通過置換檢驗(yàn)驗(yàn)證了模型的可預(yù)測(cè)性及穩(wěn)健性（圖3A、B、C、D）。作者進(jìn)一步結(jié)合VIP>1和p<0.05篩選出51種差異代謝物作為AAP喂食后小鼠血清中的潛在生物標(biāo)志物。其中正負(fù)模式下都檢測(cè)到L-賴氨酸、瓜氨酸和吲哚酚硫酸鹽。
 

圖3. AAP攝入后小鼠血清生物標(biāo)志物的篩選

3.AAP喂食后小鼠血清生物標(biāo)志物含量及通路變化
接下來作者對(duì)篩選的差異物質(zhì)進(jìn)行了層次聚類分析，進(jìn)一步展示了這些物質(zhì)在兩組間的表達(dá)差異（圖4A）。并通過對(duì)51種差異物質(zhì)進(jìn)行通路富集表明，AAP喂食后產(chǎn)生的差異物質(zhì)主要富集在精氨酸生物合成途徑中，其次是精氨酸和脯氨酸代謝，甘氨酸、絲氨酸和蘇氨酸代謝，甘油磷脂代謝和鞘脂代謝途徑（圖4B）。
 

圖4. 代謝途徑分析

4.小鼠腸道菌群和代謝產(chǎn)物的相關(guān)性分析
為了進(jìn)一步研究喂食AAP后小鼠腸道菌群與代謝產(chǎn)物之間的相關(guān)性，對(duì)主要腸道菌群與差異物質(zhì)進(jìn)行了相關(guān)性分析。結(jié)果如圖5所示。魏斯氏乳酸菌與其中11種差異代謝產(chǎn)物之間存在顯著的正相關(guān)，與5種差異代謝物呈顯著負(fù)相關(guān)。約氏乳桿菌和其中12種差異物質(zhì)呈正相關(guān)，而與4種差異代謝物呈顯著負(fù)相關(guān)；檸檬酸桿菌與11種差異物存在明顯的正相關(guān)，而與羅漢松脂素和二十碳五烯酸呈負(fù)相關(guān)。而厚壁菌屬M(fèi)10-2與其中4種代謝產(chǎn)物呈正相關(guān)，與其中13種差異物質(zhì)則呈負(fù)相關(guān)。
 

圖5. 腸道菌群和代謝物之間的相關(guān)性分析

百趣代謝組學(xué)分享—研究結(jié)論
本研究表明，黑木耳多糖AAP能夠促進(jìn)正常小鼠腸道中約氏乳桿菌、魏斯氏乳酸菌、檸檬酸桿菌、糞腸球菌、動(dòng)物雙歧桿菌和單形擬桿菌的生長(zhǎng)。AAP膳食補(bǔ)充后，發(fā)現(xiàn)51種差異代謝產(chǎn)物，主要富集于精氨酸生物合成途徑，其次是精氨酸和脯氨酸代謝途徑，甘氨酸、絲氨酸和蘇氨酸代謝途徑及甘油磷脂代謝。此外，研究發(fā)現(xiàn)差異菌群和差異代謝物之間存在密切的相關(guān)性，這可能有助于AAP的生物活性。這些結(jié)果為進(jìn)一步開發(fā)利用秦巴山區(qū)黑木耳資源和以AAP為主要功能成分的營(yíng)養(yǎng)食品奠定了理論基礎(chǔ)。

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