燕麥β-葡聚糖及其寡糖對(duì)腸道菌群結(jié)構(gòu)和代謝的影響

王如月，余訊，徐靜靜，朱莉，詹曉北*，張洪濤

1(工業(yè)生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(江南大學(xué))，江蘇 無錫，214122) 2(南京醫(yī)科大學(xué)附屬無錫第二醫(yī)院，江蘇 無錫，214002) 3(無錫格萊克斯生物科技有限公司，江蘇 無錫，214125)

人類腸道中有數(shù)萬億個(gè)微生物，已發(fā)現(xiàn)有超過1 500個(gè)不同的種類[1]，這些腸道微生物群構(gòu)成了一個(gè)復(fù)雜的群體，它們對(duì)于宿主的免疫和代謝至關(guān)重要，與人類的健康和疾病息息相關(guān)[2-3]。膳食是影響人體腸道菌群微生態(tài)最重要的因素之一，腸道微生物本身及其代謝產(chǎn)物不僅能夠調(diào)節(jié)人體代謝，更能在膳食和宿主之間起到重要的橋梁作用[4-5]。ZHAO等[6]發(fā)現(xiàn)，膳食纖維可以選擇性地促進(jìn)腸道中產(chǎn)短鏈脂肪酸(short chain fatty acids, SCFAs)菌的生長，從而增加短鏈脂肪酸產(chǎn)量，進(jìn)而減輕2型糖尿病的癥狀。MIYAMOTO等[7]通過將無菌小鼠與普通小鼠進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)大麥β -葡聚糖的有益代謝作用，是通過腸道微生物群產(chǎn)生的SCFAs促進(jìn)腸激素分泌誘導(dǎo)而起作用的。

燕麥?zhǔn)且环N全價(jià)營養(yǎng)谷物，近年來，隨著人們對(duì)健康的關(guān)注，燕麥因其高膳食纖維含量成為研究熱點(diǎn)。β -葡聚糖天然存在于燕麥的細(xì)胞壁中，被認(rèn)為是具有潛在益生元特性的功能物質(zhì)[8]。燕麥β -葡聚糖作為常見的膳食纖維具有降低膽固醇和餐后血糖反應(yīng)等功效，這在針對(duì)動(dòng)物[9]以及人類[10]的許多研究中都得到了證實(shí)。β-葡聚糖的水解產(chǎn)物β-葡寡糖，作為一種不可消化的低聚糖，也被證實(shí)具有促進(jìn)乳酸菌生長[11]和免疫調(diào)節(jié)[12]等的作用。

燕麥β-葡聚糖(oat β-glucans, OGs)及其寡糖(oat β-glucans oligosaccharides, OGOs)不可以被人體自身消化吸收，但可以進(jìn)入結(jié)腸被腸道菌群利用，能夠作為益生元影響腸道微生物的組成以及其代謝產(chǎn)物的變化。近年來，國內(nèi)外對(duì)β-葡聚糖益生功能的研究日趨增多，SHEN等[13]報(bào)道了燕麥β-葡聚糖可以促進(jìn)小鼠腸道菌群雙歧桿菌和乳酸菌生長，并減少大腸桿菌數(shù)量。LAM等[8]對(duì)不同分子質(zhì)量的β-葡聚糖進(jìn)行了益生元效果評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)分子質(zhì)量為28 000 Da的β-葡聚糖的益生元效果最佳。但是目前國內(nèi)外對(duì)低聚糖類益生元的研究主要集中在低聚果糖、低聚半乳糖等，關(guān)于植物來源的β-葡寡糖對(duì)腸道菌群改善作用的研究較少，有關(guān)腸道菌群對(duì)β-葡聚糖和其水解產(chǎn)物β-葡寡糖的發(fā)酵特性差異的研究更是鮮有報(bào)道。

本研究通過以O(shè)Gs及其水解產(chǎn)物OGOs為碳源，對(duì)健康人和2型糖尿病人來源的糞便菌群進(jìn)行體外厭氧發(fā)酵，研究OGs和OGOs對(duì)不同來源腸道菌群結(jié)構(gòu)和代謝物的影響，初步探索腸道菌群對(duì)OGs及其水解產(chǎn)物OGOs的發(fā)酵特性差異。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 主要實(shí)驗(yàn)材料

燕麥(AvenasativaL.)麩皮，河北省張家口市萬全縣；菊粉，比利時(shí)cosucra公司；耐高溫α-淀粉酶、木瓜蛋白酶、刃天青，麥克林生化科技有限公司；維生素K1、L-半胱氨酸鹽酸鹽、膽汁鹽，Sigma-Aldrich公司；TIANamp糞便基因組DNA提取試劑盒，天根生化科技有限公司；熒光定量試劑Fast SYBR Green Master Mix，美國應(yīng)用生物系統(tǒng)公司；其他試劑，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.1.2 主要儀器與設(shè)備

多角度激光光散射凝膠色譜系統(tǒng)(DAWN HELEOS Ⅱ)，美國懷雅特技術(shù)公司；MALDI-TOF/TOF基質(zhì)輔助激光解析電離串聯(lián)飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，美國布魯克·道爾頓公司；厭氧培養(yǎng)箱(HYQX-Ⅱ)，上海躍進(jìn)醫(yī)療器械有限公司；氣相色譜儀(7890A)，安捷倫科技有限公司；StepOnePlus實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀，美國應(yīng)用生物系統(tǒng)公司。

1.2 OGs和OGOs的制備

1.2.1 OGs的提取純化方法

β-葡聚糖提取采用熱水浸提法，參考PAPAGEORGIOU等[14]的方法，略有改動(dòng)。提取流程見圖1。利用MCCLEAR等[15]的方法測(cè)定β-葡聚糖的純度，不同批次制得的OGs純度范圍在85.7%～93%。

圖1 OGs的提取流程圖Fig.1 The extraction flow chart of OGs

1.2.2 OGOs的制備方法

OGOs由OGs酸解制得，準(zhǔn)備10 g/L的OGs溶液，80 ℃水浴預(yù)熱，加入等體積的H2SO4溶液(2 mol/L)。在80 ℃水浴振蕩下酸解3.5 h，使用Ba(OH)2中和樣品，過濾除去BaSO4沉淀,并用去離子水洗滌沉淀。將水解液體積濃縮至1/5，用3倍體積乙醇醇沉除去大分子多糖，10倍體積乙醇醇沉，將寡糖醇沉下來，取沉淀，復(fù)溶于水，透析48 h除鹽(透析袋截留分子質(zhì)量為100～500 Da)，冷凍干燥得OGOs。

1.2.3 OGs和OGOs的分子質(zhì)量測(cè)定

OGs的分子質(zhì)量測(cè)定采用凝膠滲透色譜和十八角度激光散射聯(lián)用技術(shù)測(cè)定，采用分子篩柱SHODEX SB-804-HQ，柱溫30 ℃，流動(dòng)相100 mmol/L NaNO3，流速0.5 mL/min。利用基質(zhì)輔助激光電離飛行時(shí)間質(zhì)譜分析OGOs的聚合度分布，質(zhì)譜掃描范圍(m/z)100～3 000。

1.3 體外發(fā)酵方法

1.3.1 糞便樣品的收集

新鮮的糞便樣品取自無錫市當(dāng)?shù)蒯t(yī)院和大學(xué)，共5位2型糖尿病患者和5位健康志愿者，其中5位健康志愿者，3男2女，年齡47～63歲，身體質(zhì)量指數(shù)(body mass index, BMI)為(26.60±1.64) kg/m2，空腹血糖為(4.92±1.02) mmol/L。5位2型糖尿病患者，4男1女，年齡45～64歲，BMI為(24.82±1.87) kg/m2，空腹血糖為(8.97±2.15) mmol/L。所有的志愿者均遵循正常中國飲食，沒有消化系統(tǒng)疾病，且至少3個(gè)月沒有服用抗生素。糞便樣品用專用的糞便收集盒收集后，低溫保存運(yùn)輸。將收集到的新鮮糞便樣品，分為健康組和2型糖尿病組，每組糞便樣品等質(zhì)量混合后，用無菌PBS緩沖液(0.1 mol/L，pH 7.0)按照100 g/L稀釋樣品，渦旋均質(zhì)，用無菌紗布(4層)過濾掉雜質(zhì)，得到的糞便勻漿用于接種。此研究方案已由無錫市第二人民醫(yī)院倫理委員會(huì)審批通過，并且從每位參與研究的志愿者處獲得了書面知情同意書。

1.3.2 OGs和OGOs的體外發(fā)酵

體外發(fā)酵糞便微生物的方法參考YANG等[16]的方法，略有修改。以添加OGs/OGOs為碳源的培養(yǎng)基，體外發(fā)酵健康人和2型糖尿病人糞便微生物。以菊粉為陽性對(duì)照組、無碳源為空白對(duì)照組。體外發(fā)酵是在厭氧管中進(jìn)行的，工作體積為5.5 mL。碳源的添加量為5.0 g/L，基礎(chǔ)培養(yǎng)基(1 L)包括：2 g胰蛋白胨，2 g酵母提取物，0.1 g NaCl，0.04 g K2HPO4，0.04 g KH2PO4，0.01 g MgSO4·7H2O，0.01 g CaCl2·6H2O，2 g NaHCO3、2 mL吐溫80、0.025 g氯化血紅素，0.002 g維生素K1、0.5 gL-半胱氨酸鹽酸鹽，0.5 g膽汁鹽和4 mL刃天青溶液(0.25 g/L)，pH 6.8～7.0。每個(gè)厭氧管中注入添加相應(yīng)碳源后的基礎(chǔ)培養(yǎng)基5 mL，滅菌。將準(zhǔn)備好的糞漿接種液按10%的接種量分別接入到培養(yǎng)基中，在37 ℃厭氧環(huán)境下培養(yǎng)。在發(fā)酵0和48 h，取出樣品測(cè)定pH、總糖含量、產(chǎn)氣量、SCFA含量等。其中pH用pH計(jì)直接測(cè)定，總糖含量采用苯酚硫酸法[17]測(cè)定。以上所有實(shí)驗(yàn)，均1式3份進(jìn)行。

1.4 產(chǎn)氣量的測(cè)定

參考RYCROFT等[18]的方法。將裝有無菌針的活塞注射器插入到每個(gè)培養(yǎng)瓶的橡膠塞中，在發(fā)酵過程中，伴隨著產(chǎn)氣體積的增加，培養(yǎng)瓶的頂部壓力增加，推動(dòng)注射器活塞上移，進(jìn)而達(dá)到測(cè)產(chǎn)氣量的目的。

1.5 SCFAs含量的測(cè)定

將每個(gè)待測(cè)樣品的發(fā)酵液取出1 mL，以13 000 r/min離心3 min，并將上清液貯存在-20 ℃，備用。將上清液(1 mL)中加入10 μL內(nèi)標(biāo)(100 mmol/L 2-乙基丁酸)和250 μL HCl溶液，用1 mL無水乙醚萃取目標(biāo)產(chǎn)物，分離出有機(jī)相，加入無水Na2SO4除水，過0.22 μm有機(jī)系濾膜。使用配備有氫火焰檢測(cè)器(flame ionization detector,FID)的氣相色譜儀定量測(cè)量樣品，載氣為N2，分流比20∶1，流速為1.5 mL/min，采用熔融石英毛細(xì)管色譜柱(Agilent，HP-INNOWAX，30 m×0.25 mm×0.25 μm)。溫度程序如下：以20 ℃/min從60 ℃升溫到190 ℃，維持4 min。檢測(cè)器溫度250 ℃，進(jìn)樣口溫度220 ℃，進(jìn)樣量為5 μL。使用集成的安捷倫數(shù)據(jù)庫記錄和處理數(shù)據(jù)。乙酸、丙酸和丁酸濃度根據(jù)相同條件下測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)曲線確定。

1.6 實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法

1.6.1 DNA的提取

分別提取健康組和糖尿病組接種液的基因組DNA，以及每份發(fā)酵樣品發(fā)酵48 h后的基因組DNA。采用TIANamp糞便基因組DNA提取試劑盒，根據(jù)生產(chǎn)商的操作步驟提取DNA，將提取的基因組DNA貯存在-20 ℃,備用。

1.6.2 實(shí)時(shí)熒光定量PCR條件

每份發(fā)酵樣品的每個(gè)擴(kuò)增反應(yīng)均1式3份進(jìn)行。反應(yīng)體系10 μL：Fast SYBR Green Master Mix 5 μL，20 μmol/L上下游引物各0.2 μL，DNA模板0.5 μL，ddH2O 4.1 μL。反應(yīng)條件：先在95 ℃下進(jìn)行120 s的預(yù)變性，然后95 ℃進(jìn)行3 s、60 ℃退火延伸30 s，共40個(gè)循環(huán)。最后進(jìn)行溶解曲線分析，判斷擴(kuò)增子特異性。在95 ℃下進(jìn)行15 s，60 ℃下保持1 min后以0.3 ℃逐漸加熱，直到95 ℃，在此溫度下保持15 s。由系統(tǒng)軟件StepOne Software v2.3自動(dòng)分析CT值。表1列出了使用的16S rRNA靶向引物。

表1 本實(shí)驗(yàn)使用的16S rRNA靶向引物Table 1 16S rRNA gene primers used in this study

1.6.3 實(shí)時(shí)熒光定量PCR數(shù)據(jù)處理

參考VIGSNAES等[19]的相對(duì)定量方法。靶向引物編碼的16S rRNA序列對(duì)應(yīng)的目標(biāo)菌的相對(duì)含量，由E-ΔCT計(jì)算得到。其中ΔCT是相應(yīng)細(xì)菌的CT值減去總細(xì)菌的CT值；E是引物效率，E=10-1/s,s是該引物對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率。標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)定方法：將其中1個(gè)發(fā)酵樣品的基因組DNA稀釋10n倍，用同樣方法進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR,以CT-lg(1/10n)作圖。

1.7 數(shù)據(jù)處理

以上所述實(shí)驗(yàn)均獨(dú)立重復(fù)3次，采用SPSS 22軟件的單因素方差分析(one-way ANOVA)分析方差，采用Tukey HSD法進(jìn)行多重比較，P<0.05為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 OGs和OGOs的分子質(zhì)量

OGs和OGOs分別通過熱水浸提法和OGs酸解制得。圖2為OGs的多角度激光散射凝膠色譜譜圖，采用系統(tǒng)軟件ASTRA 5.3.4分析，表明OGs的分子質(zhì)量為1.34×105Da。OGOs的MALDI-TOF質(zhì)譜譜圖如圖3所示，分析可知OGOs是由聚合度為3～11的β-葡寡糖組成。

圖2 OGs多角度激光散射凝膠色譜譜圖Fig.2 Multi-angle laser scattering gel chromatogram of OGs

圖3 OGOs的MALDI-TOF質(zhì)譜譜圖Fig.3 MALDI-TOF mass spectrum of OGOs

2.2 總糖含量變化

分別以O(shè)Gs、OGOs和菊粉為培養(yǎng)基碳源，對(duì)健康人和2型糖尿病人來源的糞便菌群進(jìn)行體外厭氧發(fā)酵。通過測(cè)定0和48 h各組發(fā)酵液中的總糖含量(表2)，計(jì)算出健康人和2型糖尿病人糞便菌群發(fā)酵48 h后對(duì)不同碳源的利用情況。發(fā)酵48 h后，OGs的利用率在健康組和糖尿病組分別為96.29%和95.07%，OGOs的利用率在健康組和糖尿病組分別為93.92%和94.66%，菊粉在2組的利用率分別為92.89%和93.05%?？梢钥闯?，健康組和2型糖尿病組的腸道菌群都可以較好地利用OGs、OGOs和菊粉。

表2 健康人和2型糖尿病人糞便菌群以不同碳源發(fā)酵0和48 h后發(fā)酵液的總糖含量Table 2 Total carbohydrate content in fermented brothof healthy and type 2 diabetics after fecal flora fermentationwith different carbon sources for 0 and 48 h

2.3 pH和產(chǎn)氣量

通過測(cè)定0和48 h各組發(fā)酵液的pH(表3)，可以發(fā)現(xiàn)，在無碳源添加(空白)的情況下，各組發(fā)酵液的pH略微下降；以O(shè)Gs、OGOs和菊粉為碳源進(jìn)行糞菌發(fā)酵，各組發(fā)酵液的pH均明顯降低，其中健康組以O(shè)Gs和菊粉為碳源的發(fā)酵液pH明顯低于OGOs組；2型糖尿病組以O(shè)Gs為碳源的發(fā)酵液pH明顯低于OGOs組和菊粉組。以上結(jié)果說明，OGs和OGOs可能對(duì)結(jié)腸環(huán)境pH的降低有作用，結(jié)腸pH降低可以抑制病原菌，改善結(jié)腸環(huán)境[22]。

表3 健康人和糖尿病人糞便菌群以不同碳源發(fā)酵0和48 h后發(fā)酵液的pHTable 3 pH value of fermented broth of healthyand type 2 diabetics after fecal flora fermentation withdifferent carbon sources for 0 and 48 h

健康人和2型糖尿病人糞便菌群以不同碳源發(fā)酵48 h后，對(duì)各發(fā)酵體系的產(chǎn)氣量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如圖4所示，健康人的糞便菌群在分別利用3種不同碳源后，在產(chǎn)氣量上沒有顯著差異。但是2型糖尿病人的糞便菌群在分別利用3種不同碳源發(fā)酵后，在產(chǎn)氣量方面有較大差異：OGs組發(fā)酵體系的產(chǎn)氣量顯著低于菊粉組(P<0.05)；另外，OGOs組的產(chǎn)氣量也明顯低于菊粉組(P=0.087)；而OGs組與OGOs組的產(chǎn)氣量則無明顯差異。說明相比于菊粉，2型糖尿病人糞便菌群以O(shè)Gs和OGOs為碳源發(fā)酵會(huì)產(chǎn)生較少氣體，這與文獻(xiàn)[23]報(bào)道的以葡聚糖或葡寡糖為碳源發(fā)酵糞菌比菊粉產(chǎn)氣量少的研究結(jié)果相一致。

圖4 健康人和2型糖尿病人糞便菌群以不同碳源發(fā)酵48 h后的產(chǎn)氣量Fig.4 Gas production of healthy and type 2 diabeticsafter fecal flora fermentation with different carbon sourcesfor 48 h注：同一組中標(biāo)注的不同字母表示顯著差異(P<0.05)(下同)

2.4 SCFAs含量變化

腸道微生物發(fā)酵碳水化合物的主要代謝產(chǎn)物是SCFAs，主要包括乙酸、丙酸和丁酸。SCFAs在調(diào)節(jié)宿主代謝、降低結(jié)腸pH、免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)和細(xì)胞增殖方面具有關(guān)鍵作用[24]。采用氣相色譜法定量測(cè)定了健康人和2型糖尿病人糞便菌群以不同碳源發(fā)酵48 h后的發(fā)酵液中乙酸、丙酸以及丁酸的濃度，結(jié)果如圖5所示。從圖5-a和圖5-b可以看出，相比于空白組，以O(shè)Gs、OGOs和菊粉為碳源發(fā)酵糞菌，健康人和2型糖尿病人糞便菌群發(fā)酵液中乙酸和丙酸濃度均顯著增加。由圖5-a不難看出，以O(shè)Gs和OGOs為碳源發(fā)酵48 h后，健康人糞菌發(fā)酵液中OGs組和OGOs組乙酸濃度無顯著差異，而2型糖尿病人糞菌發(fā)酵液中，OGOs組乙酸濃度顯著高于OGs組。同樣，由圖5-b可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過48 h發(fā)酵后，2型糖尿病人糞菌發(fā)酵液中，OGOs組丙酸濃度顯著高于OGs組。圖5-c表明，與OGOs和菊粉相比，以O(shè)Gs為碳源時(shí)，健康組和2型糖尿病組糞便菌群發(fā)酵48 h后發(fā)酵液中丁酸濃度均顯著增加。綜合以上結(jié)果，OGs和OGOs對(duì)腸道菌群代謝產(chǎn)SCFAs均有顯著的促進(jìn)作用，其中，以O(shè)Gs為碳源，可以顯著促進(jìn)健康人和2型糖尿病人腸道菌群產(chǎn)丁酸；與OGs相比，以O(shè)GOs為碳源則可以顯著促進(jìn)2型糖尿病人腸道菌群產(chǎn)乙酸和丙酸。

2.5 菌群組成變化

采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法，測(cè)定了健康人和2型糖尿病人初始糞便菌群(0 h)和以不同碳源發(fā)酵糞菌48 h后發(fā)酵液中Firmicutes phylum、Bacteroidetes phylum、Lactobacillusspp.、Bifidobacteriumspp.以及主要產(chǎn)丁酸菌屬Clostridiumleptumsubgroup(C.leptumsubgroup)相對(duì)于總細(xì)菌的含量，結(jié)果如圖6和圖7所示。

圖5 健康人和2型糖尿病人糞便菌群利用不同碳源發(fā)酵48 h后發(fā)酵液中SCFAs含量Fig.5 SCFAs content in fermented broth of healthy and type 2 diabetics after fecal flora fermentationwith different carbon sources for 48 h

圖6 健康人和2型糖尿病人糞便菌群中各細(xì)菌相對(duì)總細(xì)菌的含量Fig.6 Relative quantities of target bacteria to totalbacteria in feces of healthy and type 2 diabetics注：各細(xì)菌相對(duì)總細(xì)菌的含量，由E-ΔCT計(jì)算得到。其中ΔCT是相應(yīng)細(xì)菌的CT值減去總細(xì)菌的CT值；E是引物效率，E=10-1/s, s是該引物對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率?？偧?xì)菌的相對(duì)含量為100%

從圖6中可以看出，與健康人相比，2型糖尿病人糞便菌群中厚壁菌門減少，擬桿菌門增多，乳酸桿菌和雙歧桿菌減少，但是差異均不顯著。但2型糖尿病人腸道菌群中產(chǎn)丁酸菌C.leptumsubgroup與健康人相比，相對(duì)含量顯著降低，健康組為35.05%，2型糖尿病組僅為2.42%。由此結(jié)果得出，相比于健康人，2型糖尿病患者糞便菌群中厚壁菌門/擬桿菌門比值(F/B值)下降，乳酸桿菌、雙岐桿菌含量減少，產(chǎn)丁酸菌含量顯著降低。以上結(jié)果與QIN等[25]關(guān)于2型糖尿病人產(chǎn)丁酸菌含量顯著下降的研究結(jié)果一致。FURET等[26]的研究結(jié)果也表明，2型糖尿病患者糞便菌群中F/B值下降，這是腸道菌群失調(diào)的重要標(biāo)志之一[3]。以上結(jié)果表明，本研究中涉及到的2型糖尿病人的腸道菌群呈現(xiàn)中度失調(diào)。

從圖7可以看出，經(jīng)過48 h發(fā)酵后，健康組和2型糖尿病組的乳酸桿菌和雙歧桿菌的相對(duì)含量均(比0 h時(shí))顯著提高，其中健康組以菊粉和OGOs為碳源效果最佳，2型糖尿病組以O(shè)GOs為碳源提高作用最為顯著。以O(shè)Gs和OGOs為碳源，健康人和2型糖尿病人糞便菌群中產(chǎn)丁酸菌C.leptumsubgroup相對(duì)總細(xì)菌的含量均顯著提高，其中，OGs組對(duì)產(chǎn)丁酸菌相對(duì)含量的提高作用顯著高于OGOs組。綜合以上結(jié)果，OGs和OGOs對(duì)健康人和2型糖尿病人糞便菌群組成有不同的調(diào)控作用：OGs對(duì)糞便菌群產(chǎn)丁酸菌豐度提高作用顯著，這一結(jié)果與OGs可以顯著提高糞便菌群發(fā)酵液中丁酸含量相對(duì)應(yīng)；OGOs對(duì)糞便菌群中乳酸桿菌和雙歧桿菌的促生長作用較好。

a-健康組；b-2型糖病組圖7 健康人和2型糖尿病人糞便菌群利用不同碳源發(fā)酵0和48 h后各細(xì)菌相對(duì)總細(xì)菌的含量Fig.7 Relative quantities of target bacteria to totalbacteria in feces of healthy and type 2 diabetics fermentedwith different carbon sources for 0 and 48 h注：“OGs”、“OGOs”、“菊粉”、“空白”為以對(duì)應(yīng)的碳源發(fā)酵48 h后各細(xì)菌相對(duì)總細(xì)菌的含量；“0 h”為糞便菌群發(fā)酵0 h，即健康人和2型糖尿病人原始腸道菌群中各細(xì)菌相對(duì)總細(xì)菌的含量

3 結(jié)論

本研究通過以O(shè)Gs及其水解產(chǎn)物OGOs為碳源，對(duì)菌群結(jié)構(gòu)相對(duì)平衡的健康人糞便菌群和菌群中度失調(diào)的2型糖尿病人糞便菌群進(jìn)行體外發(fā)酵，探究了OGs及OGOs對(duì)健康人和2型糖尿病人腸道菌群結(jié)構(gòu)及其代謝產(chǎn)物的影響。通過檢測(cè)體外發(fā)酵48 h后的發(fā)酵液pH、發(fā)酵體系產(chǎn)氣量、SCFAs含量和菌群組成變化，發(fā)現(xiàn)OGs和OGOs均可以明顯改善健康人和2型糖尿病人的腸道菌群結(jié)構(gòu)，并對(duì)腸道菌群代謝產(chǎn)物SCFAs的產(chǎn)生有明顯的促進(jìn)作用。由于OGs和OGOs在結(jié)構(gòu)上存在聚合度和分支率的差異，它們?cè)谀c道菌群中可能有不同的酵解途徑，進(jìn)而對(duì)腸道菌群的結(jié)構(gòu)和代謝產(chǎn)物產(chǎn)生不同的影響：與OGOs相比，OGs可以顯著提高腸道菌群中產(chǎn)丁酸菌C.leptumsubgroup相對(duì)總細(xì)菌的含量，進(jìn)而提高發(fā)酵液中丁酸的濃度；OGOs則較好地增加了腸道菌群中乳酸桿菌和雙歧桿菌相對(duì)含量，并提高了發(fā)酵液中乙酸和丙酸的濃度。研究還發(fā)現(xiàn),OGs和OGOs對(duì)腸道菌群的改善效果隨菌群來源不同而有所差別：OGs對(duì)產(chǎn)丁酸菌豐度的提高作用在健康人腸道菌群中較為顯著；OGOs對(duì)乳酸桿菌和雙歧桿菌的促生長作用以及對(duì)腸道菌群產(chǎn)乙酸和丙酸的促進(jìn)作用，在2型糖尿病人腸道菌群中較顯著。綜合以上結(jié)論，OGs和OGOs對(duì)腸道菌群的組成和代謝有不同的改善作用，這種改善作用隨腸道菌群來源不同而有所差別，OGs和OGOs可能可以有針對(duì)性地改善2型糖尿病人腸道菌群的結(jié)構(gòu)和相關(guān)代謝。