文/??申?張 奇* 張 明 武麗輝
(1 北京城市學(xué)院生物醫(yī)藥學(xué)部;2 新疆玉昆侖天然食品工程有限公司;3 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)藥檢定所)
驢乳作為一種天然的食品資源,近年來已逐漸成為研究開發(fā)的熱點[1]。與其他奶源相比,驢乳是一種低脂肪、低膽固醇、高鈣、富硒、美容、抗衰老的天然乳品?!侗静菥V目》中對驢乳的描述為“氣味甘,冷利,無毒,熱頻飲之可治氣郁,解小兒熱毒,不生痘疹”[2]。
驢乳是接近人乳的天然乳[3],具有抗氧化、增強人體免疫力等功能[4,5],其營養(yǎng)價值遠優(yōu)于牛乳與羊乳。在對驢乳的前期研究中發(fā)現(xiàn),驢乳中必需氨基酸和一些特殊生理活性氨基酸的含量均高于牛乳[6],且經(jīng)發(fā)酵后活性氨基酸可顯著提升[7]。據(jù)報道,驢乳在抗炎等領(lǐng)域具備其特殊功效[8]。盡管維吾爾族經(jīng)典土方表明,驢乳具備調(diào)理腸道功能,但尚缺乏系統(tǒng)科學(xué)研究數(shù)據(jù)支持。
本研究以抗生素致小鼠腸道菌群失調(diào)模型為實驗動物,以驢乳為微生態(tài)調(diào)節(jié)劑,低聚果糖為陽性對照物,平板計數(shù)法測定腸道中腸桿菌、乳酸菌的含量和比例變化,并通過16S rDNA擴增子測序技術(shù),測定驢乳干預(yù)后模型動物腸道菌群豐度與變化,探索驢乳調(diào)理腸道功能的可能性。
無特定病原體(SPF)級昆明(KM)小鼠20 只,雄性,體重18~22 g,購于北京維通利華實驗動物技術(shù)有限公司[SCXK(京)2016-0011];鹽酸林可霉素(貨號:L8390)、頭孢唑啉鈉(貨號:C9680)、氨芐西林鈉(貨號:A8180),購于北京索萊寶科技有限公司;驢乳凍干粉由新疆玉昆侖天然食品工程有限公司提供;MC、VRBA培養(yǎng)基購于北京陸橋技術(shù)股份有限公司;其他試劑均為國產(chǎn)分析純。
隨機選取15 只KM小鼠,無菌條件下采集其糞便,隨后灌服抗生素溶液(以無菌生理鹽水配制的鹽酸林可霉素、頭孢唑啉鈉及氨芐西林鈉的混合液,3 種抗生素的終濃度均為20 mg/mL),0.2 mL/只,每天2 次,連續(xù)3 天。收集灌胃小鼠糞便,采用平板計數(shù)法對乳酸菌和腸桿菌進行檢測,以乳酸菌菌落數(shù)顯著降低且降低程度高于腸桿菌為模型建立成功標準。
將抗生素處理的15 只小鼠隨機分為模型對照自然恢復(fù)組(A組,生理鹽水)、驢乳復(fù)原乳干預(yù)組(B組,固形物含量為9.6%驢乳復(fù)原乳)、低聚果糖陽性對照組(C組,100 mg/mL低聚果糖生理鹽水溶液)3 組,每組5 只,另選未經(jīng)抗生素處理的5 只小鼠作為空白對照(D組),A、B、C組每天灌胃2次,0.2 mL/只/次,連續(xù)6 天。
于灌胃前(第0天)、灌胃3天后(第3天)和灌胃6 天后(第6天)在無菌條件下采集小鼠糞便,稀釋后分別涂布MC培養(yǎng)基和VRBA培養(yǎng)基平板,37 ℃培養(yǎng)48 h后,對乳酸菌和腸桿菌進行計數(shù)分析。
為了進一步證明驢乳對小鼠腸道紊亂模型腸道微生態(tài)的改善作用,在無菌條件下收集模型自然恢復(fù)組、空白對照組、低聚果糖陽性對照組以及驢乳干預(yù)組6 天后的試驗小鼠糞便,每組隨機選擇2 只小鼠糞便作為測序樣品,委托北京博云華康基因科技有限公司對糞便中的16S擴增子進行測序,并進行微生物菌群多樣性分析。
以Excel對各組小鼠腸道菌群進行分析,計算(x±s),比較各組之間差異。
無菌條件下收集15 只抗生素灌胃小鼠糞便,以平板計數(shù)法檢測灌胃前后糞便中的乳酸菌和腸桿菌的變化。與空白對照組相比,經(jīng)抗生素灌胃后,小鼠腸道中乳酸菌與腸桿菌含量均顯著降低(p<0.01),且抗生素灌胃小鼠糞便中乳酸菌含量降低更多,降低比例顯著高于腸桿菌,根據(jù)模型判斷標準,判斷模型建立成功(表1第0天)。
分別對第0天、第3天和第6天各組小鼠腸道菌群進行檢測。結(jié)果表明,經(jīng)驢乳復(fù)原乳和低聚果糖干預(yù)后,小鼠腸道菌群中的乳酸菌與腸桿菌含量均顯著提升,6 天后,乳酸菌基本恢復(fù)至正常水平,而模型自然恢復(fù)組乳酸菌和腸桿菌的恢復(fù)均顯著低于低聚果糖陽性對照組和驢乳干預(yù)組(表1、圖1)。
表1 腸道紊亂模型構(gòu)建及干預(yù)后腸道菌檢測[(x±s),lg CFU/g,n=5]
圖1 驢乳對小鼠腸道菌群影響
對8 只小鼠糞便進行16S擴增子測序,并分析其腸道微生物種類和豐度,結(jié)果如圖2所示。經(jīng)驢乳復(fù)原乳和低聚果糖干預(yù)后,小鼠腸道菌群豐度顯著提升,與空白組相當(dāng),模型自然恢復(fù)組腸道菌群的豐度較低,說明驢乳具備顯著的改善腸道微生態(tài)功能。
進一步對微生物類型進行分析發(fā)現(xiàn),經(jīng)驢乳復(fù)原乳干預(yù)的小鼠,腸道菌群中的雙歧桿菌(Bifidobacterium sp.)、乳桿菌(Lactobacillus sp.)、阿克曼菌(Akkermansia sp.)等有益菌含量均高于模型自然恢復(fù)組;與抗過敏相關(guān)的多爾氏菌屬(Dorea sp.)豐度也顯著恢復(fù);與改善動脈粥樣硬化相關(guān)的羅斯拜瑞氏菌(Roseburia sp.)也有效恢復(fù)[10]。同時,擬桿菌屬(Bacteroides sp.)、埃希氏菌屬(Escherichia sp.)等[11]條件致病菌含量降低。
圖2 腸道菌群區(qū)系分析
本研究根據(jù)文獻報道進行致腸道紊亂的抗生素類型的選擇[9],同時調(diào)整抗生素終濃度至20 mg/mL,灌胃KM小鼠,建立腸道菌群紊亂小鼠模型。經(jīng)檢測,灌胃小鼠糞便中腸桿菌與乳酸菌均由1×108CFU/g降至約1×104CFU/g,且乳酸菌下降更多,含量低于腸桿菌,適合于腸道微生態(tài)干預(yù)恢復(fù)研究。
由模型構(gòu)建可知,抗生素對腸道菌群影響巨大,尤其對益生菌破壞嚴重,直接影響腸道功能與機體健康。通過本研究,發(fā)現(xiàn)驢乳具有顯著的促進腸道菌群恢復(fù)功能,經(jīng)驢乳復(fù)原乳干預(yù)后的小鼠腸道菌群豐度顯著提升,與正??瞻讓φ战M相當(dāng),且對機體有益的菌種含量恢復(fù)明顯,比例提升,即服用驢乳對改善因服用抗生素導(dǎo)致的腸道功能紊亂具有促進作用。
此外,本研究通過16S擴增子測序分析,發(fā)現(xiàn)了一些與健康有關(guān)的微生物如Roseburia sp.含量的提升。據(jù)報道,腸道中擁有Roseburia sp.的小鼠,與沒有該菌的普通小鼠相比,患動脈粥樣硬化的幾率明顯下降,且炎癥發(fā)生更少[10]。
本研究采用抗生素灌胃構(gòu)建小鼠腸道紊亂模型,隨后以驢乳復(fù)原乳干預(yù),采用平板計數(shù)法和16S擴增子測序法探索小鼠腸道菌群變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn),經(jīng)驢乳復(fù)原乳干預(yù)后的模型小鼠腸道菌群豐度顯著提升,與模型自然恢復(fù)組相比,乳酸菌恢復(fù)更快,益生菌比例提高,條件致病菌含量較低。由此可見,驢乳可有效改善小鼠腸道菌群,促進腸道健康。