文章標題：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

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

百趣代謝組學分享—研究背景
黑木耳是一種常見的美味健康食品，在中國享有“素中之肉”、“素食之王”的美譽。多糖是黑木耳子實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防和治療代謝紊亂及其他疾病，但其對身體健康影響的潛在機制仍不清楚。在本研究中，作者使用代謝組學和腸道微生物組學方法研究秦巴山黑木耳多糖(Auricularia auricula polysaccharides, AAP)對正常雄性小鼠血清代謝產(chǎn)物和腸道菌群的影響，并揭示其對哺乳動物整體代謝和腸道微生物群穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)作用。

百趣代謝組學分享—材料和方法
C57BL/6J雄性小鼠飼養(yǎng)
小鼠在標準條件下飼養(yǎng)一周后，將小鼠隨機分為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。

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

百趣代謝組學分享—研究結(jié)果
1.AAP對小鼠腸道菌群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喂食不會破壞小鼠腸道菌群的穩(wěn)態(tài)。
 

圖1. 黑木耳多糖對小鼠腸道菌群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，表明喂食補充AAP不會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。隨后通過組間學生t檢驗，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志物的篩選
本次通過LC-MS檢測到239種（負離子模式）和368種代謝物（正離子模式）。從OPLS-DA評分圖可以看出，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)。并通過置換檢驗驗證了模型的可預測性及穩(wěn)健性（圖3A、B、C、D）。作者進一步結(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志物。其中正負模式下都檢測到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志物的篩選

3.AAP喂食后小鼠血清生物標志物含量及通路變化
接下來作者對篩選的差異物質(zhì)進行了層次聚類分析，進一步展示了這些物質(zhì)在兩組間的表達差異（圖4A）。并通過對51種差異物質(zhì)進行通路富集表明，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)物的相關性分析
為了進一步研究喂食AAP后小鼠腸道菌群與代謝產(chǎn)物之間的相關性，對主要腸道菌群與差異物質(zhì)進行了相關性分析。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，與5種差異代謝物呈顯著負相關。約氏乳桿菌和其中12種差異物質(zhì)呈正相關，而與4種差異代謝物呈顯著負相關；檸檬酸桿菌與11種差異物存在明顯的正相關，而與羅漢松脂素和二十碳五烯酸呈負相關。而厚壁菌屬M10-2與其中4種代謝產(chǎn)物呈正相關，與其中13種差異物質(zhì)則呈負相關。
 

圖5. 腸道菌群和代謝物之間的相關性分析

百趣代謝組學分享—研究結(jié)論
本研究表明，黑木耳多糖AAP能夠促進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、動物雙歧桿菌和單形擬桿菌的生長。AAP膳食補充后，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性，這可能有助于AAP的生物活性。這些結(jié)果為進一步開發(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養(yǎng)食品奠定了理論基礎。

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