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《兰州大学》 2018年
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不同聚合度菊粉对健康肠道微生物群落结构影响的研究

刘冰  
【摘要】:目的:菊粉是一种低聚果糖。将其作为人体肠道益生元后可达到通过调节肠道菌群,从而起到调节血糖、降低胃肠疾病风险和增强人体免疫力的作用。目前市面上的菊粉种类繁多,而各种聚合度菊粉对肠道微生物的影响不一。本文拟通过人群及动物干预对比实验,观察低聚合度(DP=4.17)和高聚合度(DP=14.5)菊粉对人群及小鼠肠道菌群微生物群落结构的影响。方法:1.健康人群干预实验:随机选取健康志愿者26人(年龄20-50岁),男女不限,排除既往有胃肠道疾病、近期服用抗生素等药物者。最终纳入20人按1:1比例、随机对照原则分为高聚合度菊粉组和低聚合度菊粉组。两组分别在食用菊粉前后采集粪便、提取细菌总DNA,应用Illumina-MiSeq高通量测序平台对总DNA进行16Sr-RNA基因V3-V4高变区进行测序,然后进行Alpha多样性、beta多样性及微生物群落组成差异的分析。2.小鼠干预实验:选择6-8周龄的C57/BL小鼠20只,雌雄各半,体重18-22g。按1:1比例、随机对照原则分为高聚合度菊粉组和低聚合度菊粉组。两组分别在喂食菊粉前后收集小鼠粪便、提取细菌总DNA,后续实验与健康人群干预实验一致。结果:1.从Alpha多样性指数上发现:人群干预实验中食用高聚合度菊粉组和低聚合度菊粉组的Alpha多样性指数都无显著变化。小鼠干预实验中喂食低聚合度菊粉组,Chao1指数、ACE指数和Shannon指数都降低;小鼠干预实验中高聚合度菊粉组Alpha多样性指数无显著改变。2.PCA分析显示:菊粉对肠道菌群的结构产生明显的影响。具体来说,健康人群服用不同聚合度菊粉组以前肠道菌群结构很接近,服用不同聚合度菊粉以后肠道菌群位于不同的象限。在小鼠肠道菌群的物种组成上,肠道菌群在进食菊粉前后具有显著差异,进食不同菊粉之间的差异不显著。3.Bifidobacterium(双歧杆菌)、Lactobacillus(乳酸菌)等健康人群的肠道优势菌群在菊粉干预前后都没有显著改变,Bacteroides(拟杆菌属)、Parabacteroides(副类杆菌属)等健康人群的肠道核心微生物群在菊粉干预前后也没有显著改变。Bacteroides(拟杆菌属)、Lactobacillus(乳酸杆菌属)等小鼠肠道优势菌群在菊粉干预前后都没有显著改变,Bacteroides(拟杆菌属)、Parabacteroides(副类杆菌属)等小鼠肠道的核心微生物群在菊粉干预前后也没有显著改变。4.健康人群干预实验中,食用高聚合度菊粉组和低聚合度菊粉组在KEGG功能谱分析中,代谢(Metabolism)、遗传信息处理(Genetic Information Processing)等方面没有显著的丰度变化。小鼠服用菊粉前后在KEGG第二等级的功能类群发生变化。具体来说,在细胞过程中,小鼠干预实验中喂食高聚合度菊粉组,Cell growth and death(细胞生长和死亡)相对丰度增高;在代谢过程中,小鼠干预实验中喂食低聚合度菊粉组,Lipid metabolism(脂质代谢)相对丰度增高;小鼠干预实验中喂食高聚合度菊粉组,Biosynthesis of other secondary metabolites(其他次级代谢物的生物合成)、Amino acid metabolism(氨基酸代谢)相对丰度降低。5.从物种丰度差异性上发现:在门水平上,在高聚合度菊粉干预以后,健康人群和小鼠肠道菌群共同的变化是Proteobacteria(变形菌门)在总群落中有升高趋势。在低聚合度菊粉干预以后,健康人群和小鼠肠道菌群共同的变化是Bacteroidetes(拟杆菌门)丰度有升高趋势,Proteobacteria(变形菌门)丰度有降低趋势。结论:1.在小鼠菊粉干预实验中,不同聚合度菊粉对肠道菌群结构的影响不同。低聚合度菊粉对肠道菌群结构的影响更明显。2.在小鼠菊粉干预实验中,KEGG第二等级的功能类群发生变化,这些基因功能的改变提示添加菊粉以后可以改善小鼠菌群的组成,增加益生效应。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:R37

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