2.1.4 小鼠肠道中益生菌的变化

根据16SrDNA测序结果选择丰度最高的五类益生菌，分别为拟杆菌属、双歧杆菌属、乳酸杆菌属、葡萄球菌属和链球菌属。在雄性的四组小鼠肠道中（图7A），五类益生菌在CT组中的丰度总占比为51.37%，在SWG组为12.21%，在SA组为13.60%，在SA+SWG组为43.61%。其中乳酸杆菌属在CT组中为46.57%，在SW组中为7.57%，在SA组为11.09%，在SA+SW组为39.26%，而SA组的拟杆菌属的丰度要低于其他三组。在雌性小鼠肠道中（图7B），五种益生菌在CT组中的丰度总占比为46.89%，在SA组中占44.37%，在SWG组中占13.18%，在SA+SW组中占26.47%。其中其中乳酸杆菌属在CONT组中占37.02%，在SW组中占7.00%，在SA组中占40.40%，在SA+SW组中占20.73%。此外，SA组的拟杆菌属的丰度要低于其他三组。相比于对照组，SA组中这些益生菌群丰度降低，破坏了肠道菌群平衡，而SA+SW组恢复了部分的肠道益生菌群。

2.2 肠道菌群与脂肪酸的相关性

短链脂肪酸（SCFAs）是肠道菌群的代谢产物，由糖类和氨基酸发酵产生的主要短链脂肪酸是乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、异丁酸和异戊酸。由图8A可知，在雄性小鼠中，短链脂肪酸的含量与副伯克霍尔德菌（Paraburkholderiafungorum）、Faecalicatenaorotica、狄氏副拟杆菌（Parabacteroidesdistasonis）、Prevotellamassiliatimonensis、帕氏乳杆菌的产生量呈显著性正相关。狄氏副拟杆菌、Muribaculumintestinale、Prevotellamassiliatimonensis、沙氏普雷沃氏菌（Prevotellashahii）与丁酸和戊酸的产生量呈显著性正相关，帕氏乳杆菌与乙酸和丙酸的产生量呈显著性正相关。幽门螺杆菌（Helicobactercanicola）、Muribaculuminstestinale、肝螺杆菌（Helicobacterhepaticus）与短链脂肪酸的产生量呈负相关，其中Muribaculumintestinale与丙酸的产生量呈显著性负相关。雌性小鼠中，短链脂肪酸的产生与副细菌杆菌（Parabacteroidesmerdae）、埃氏拟杆菌（Bacteroideseggerthii）、狄氏副拟杆菌、Terrisporobacterpetrolearius、Muribaculumintestinale的产生量呈正相关，且这几种菌与丁酸和戊酸产生量呈显著性正相关。木腔厌氧菌（Anaerocolumnaxylanovorans）、Paraburkholderiafungorum、Clostridiumindolis与丁酸和戊酸产生量呈显著性负相关（图8B）。

3 讨论与结论

发酵冬瓜是以新鲜冬瓜为原料，经过乳酸菌、醋酸菌等混合微生物发酵而成的食品。袁晓阳等利用GC-MS对发酵冬瓜的风味物质进行了检测，结果发现主要风味物质为丁酸、己酸、戊酸、辛酸、2-甲基丁酸、4-甲基苯酚等，它们主要呈不愉快气体赋予了发酵冬瓜独特的风味。在发酵过程中亚硝酸盐峰值在标准范围内，因此食用发酵冬瓜不会产生安全隐患，且冬瓜在发酵过程中涉及复杂的微生物系统，其中含有大量益生菌群、氨基酸、维生素和膳食纤维以及许多对人体有益的活性物质，有效平衡人体胃肠道的菌群平衡，可促使人体肠胃中的糖发酵，产生多种不同的有机酸，促进胃蛋白酶的分泌和肠胃蠕动能力。

金黄色葡萄球菌可引起多种感染性疾病，从皮肤感染到多器官功能障碍综合征、感染性心内膜炎、败血症甚至死亡。感染金黄色葡萄球菌的肠道中，内部盲肠壁肌层水肿，伴有炎症出血情况，金黄色葡萄球菌已成为全球医院感染的主要病原菌。武英等在多次临床实验中，用小分子球蛋白（Centyrins）通过靶向阻断金黄色葡萄球菌的裂解白细胞活性来抑制金黄色葡萄球菌的感染性，但该方法的缺陷是无法从内部中和金黄色葡萄球菌的毒性。

在本实验中，感染金黄色葡萄球菌的小鼠肠道菌群无论丰富度还是多样性都不及健康对照组，且在肠道菌群结构上也与对照组存在较大差异，经发酵冬瓜干预后，小鼠肠道菌群在结构上向对照组靠近。无论雄性小鼠还是雌性小鼠，相比于对照组，灌胃金黄色葡萄球菌组的小鼠肠道中益生菌含量如乳酸杆菌属和拟杆菌属显著下降，而经发酵冬瓜干预后回升。益生菌能调整由各种原因造成的肠道菌群失调，乳酸菌代谢产物中大量的有机酸能降低环境的pH，此时大量的H+通过致病菌的细胞膜，导致细胞质的过酸化，从而无法生长。研究发现，灌胃发酵冬瓜的小鼠肠道中，优势菌乳酸菌和双歧杆菌都可以发酵多糖产生乙酸和乳酸等，而拟杆菌还具有产叶酸的能力，其释放的代谢产物可减少革兰氏阴性与革兰氏阳性致病菌的数量，具有抑制病原微生物生长，有抗感染和除毒素的功能。此外，研究还表明，发酵品中的乳酸菌和双歧杆菌已被广泛用于人类的保健食品中，这些益生菌具有预防某些心血管类疾病和减轻肠道病原微生物感染等功能。

通过差异性分析发现，在金葡菌感染后的小鼠肠道中Muribaculumintestinale等致病菌富集，Muribaculumintestinale属于紫单胞菌属（Porphyromonassp.），革兰氏阴性无芽孢厌氧菌，在大肠肿瘤和胃癌等胃肠道疾病中检出增多，而经臭冬瓜干预后数量减少。在发酵冬瓜干预后的小鼠肠道中，厚壁菌门中的肠道罗斯拜瑞氏菌与Kineothrixalysoides菌增加，其为常见的产丁酸菌，为人体肠道内降解膳食纤维木聚糖的关键细菌。Kazuyuki等认为产丁酸细菌的减少与代谢和炎症疾病存在关联，NatureMicrobiology发表的研究表明，给小鼠定殖产丁酸的肠道罗斯拜瑞氏菌，可在富含植物多糖的饮食影响下，降低炎症标志物、改善动脉粥样硬化，该作用由细菌代谢物丁酸介导。这些发现说明，通过改变饮食-菌群互作，增加丁酸产生菌的干预方法，或能缓解炎症。

短链脂肪酸能够参与宿主免疫调节并增强肠道屏障，在维持肠道功能、免疫调节、炎症以及肿瘤等方面有积极作用，SCFAs中尤其是丁酸能通过影响白细胞黏附分子的表达而起到抗炎的作用，还可通过作用于肠上皮细胞表面的G蛋白偶联受体将信号传输给免疫细胞，从而抑制炎症产生。本研究发现，经金黄色葡萄球菌感染后，小鼠粪便中SCFAs的含量下降，而经发酵冬瓜干预后SCFAs含量升高，且根据实验结果可得到，狄氏副拟杆菌、沙氏普雷沃氏菌等与丁酸和戊酸的产生量呈正相关，帕氏乳杆菌与乙酸和丙酸产生量呈显著性正相关，而Clostridiumindolis与丁酸和戊酸产生量呈显著性负相关，Muribaculumintestinale与丙酸产生量呈显著性负相关。因此，可推测发酵冬瓜用于金黄色葡萄球菌感染小鼠的饮食干预后，可能会增加SCFAs的合成，进而减轻机体的炎症反应。

发酵冬瓜饮食干预能够改善小鼠肠道菌群结构，使感染金黄色葡萄球菌小鼠肠道菌群结构、益生菌群的含量以及短链脂肪酸的含量恢复至对照组小鼠的肠道菌群结构状态，从而有效的缓解金黄色葡萄球菌对小鼠的影响，这些结果表明发酵冬瓜缓解金葡菌感染小鼠的另一种机制可能是通过调节肠道菌群的结构，然后由肠道菌群调节特异性炎症因子，进而实现对金黄色葡萄球菌的免疫效应。

相关链接：金黄色葡萄球菌，乙酸，丙酸，2-甲基丁酸

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