賀 燕，黃先智，韋 崢，郝麒麟，丁曉雯,*

（1.西南大學食品科學學院，重慶 400716；2.西南大學科技處，重慶 400716）

腸道菌群是一個復雜的微生態(tài)系統(tǒng)，被視為重要的代謝器官，在維持腸屏障完整性、營養(yǎng)物質加工、免疫調節(jié)等方面起著關鍵作用[1]。腸道是黏膜屏障和營養(yǎng)物質消化吸收的主要場所，也是機體應激反應的中心器官，因此更易受到不恰當?shù)娘嬍?、藥物、體內毒素和代謝產(chǎn)物等的刺激發(fā)生氧化應激[2-3]。據(jù)報道，腸道內若發(fā)生氧化應激，過量的自由基會引起腸黏膜損傷，腸道內環(huán)境的穩(wěn)態(tài)被破壞，致病菌及代謝毒素侵染，引起腸道菌群的動態(tài)失衡，表現(xiàn)為細菌的豐富度和多樣性下降，菌群的組成及結構發(fā)生失調[4-5]。大量研究證實，在氧化應激相關的疾病如肥胖、糖尿病及阿爾茨海默病中，腸道菌群的豐度及多樣性下降，核心菌群發(fā)生改變，有害菌的豐度增加，而有益菌的繁殖則受到抑制[6-9]。因此，尋找有效的抗氧化劑對恢復氧化應激導致的腸道菌群結構失衡，從而維持菌群的正常功能并預防相關疾病的發(fā)生具有重要意義。

已有大量研究證實生物堿類物質對腸道菌群具有顯著的調節(jié)作用。D-蕎麥堿能夠抑制鼠傷寒沙門氏菌和大腸桿菌，改善腸黏膜的損傷[10]。荷葉總生物堿能夠能顯著促進肥胖小鼠腸道益生菌阿克曼菌屬、乳桿菌和雙歧桿菌的生長，抑制致病菌變形菌門和脫硫弧菌屬的繁殖[11]。桑葉生物堿是從桑葉中分離純化得到的，以1-脫氧野尻霉素（1-deoxynojirimycin，DNJ）為主的哌啶烷類生物堿是一種高效的天然抗氧化劑，可以有效清除自由基，維持機體氧化-抗氧化系統(tǒng)的動態(tài)平衡[12]。此外，通過體外模擬胃腸消化實驗發(fā)現(xiàn)，桑葉生物堿經(jīng)胃蛋白酶、胰蛋白酶消化后其抗氧化活性顯著提高[13]。Li Yougui等[14]已證實DNJ對糖尿病小鼠腸道菌群的結構具有積極的調節(jié)作用。目前，關于桑葉總生物堿對氧化應激小鼠腸道菌群調節(jié)作用的相關研究鮮見報道，故本研究采用D-半乳糖（D-galactose，D-Gal）誘導建立氧化應激模型，通過高通量測序技術分析桑葉生物堿對實驗小鼠腸道菌群的調節(jié)作用，為腸道菌群結構紊亂所致相關疾病的預防與治療提供參考，也有助于蠶桑這一傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的多元化發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 動物、材料與試劑

60 只SPF級昆明種雄性小鼠（4 周齡，體質量18～22 g）購自湖南省斯萊克重慶分公司，生產(chǎn)許可證號SCXK（湘）2016-0002）。

桑葉粉末 重慶市蠶業(yè)科學技術研究院；基礎飼料 重慶醫(yī)科大學實驗動物中心；D-Gal（純度≥99%）、還原型谷胱甘肽（glutathione，GSH）（純度≥98%） 北京索萊寶科技有限公司；活性氧（active oxygen species，ROS）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、硫氧還蛋白-1（thioredoxin-1，Trx-1）試劑盒 上海優(yōu)選生物科技有限公司；DNeasy PowerSoil Kit(100)、QIAamp 96 PowerFecal QIAcube HT kit(5)試劑盒 德國QIAGEN公司；Qubit dsDNA Assay Kit試劑盒 美國Life Technologies公司；ExTaq?酶日本Takara公司。其他試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設備

DW-HL438型超低溫冰箱 合肥美菱股份有限公司；F6/10型均漿機 上海弗魯克流體機械制造有限公司；5880型冷凍離心機 德國Eppendorf公司；SymergyH1酶標儀 美國Christ公司；DUP-9082恒溫培養(yǎng)箱 上海齊欣實驗器材有限公司；聚合酶鏈式反應（polymerase chain reaction，PCR）儀 美國Bio-Rad公司；EPS-600電泳儀、3500凝膠成像儀 上海天能公司。

1.3 方法

1.3.1 桑葉生物堿的制備

桑葉生物堿由本實驗室自制[15]，經(jīng)硅鎢酸沉淀法[1]測得總生物堿質量分數(shù)93.57%、多糖質量分數(shù)3.21%、黃酮質量分數(shù)2.20%。

1.3.2 實驗動物的分組與造模

實驗方案經(jīng)西南大學倫理委員會批準，并嚴格按照西南大學《實驗動物保護和使用規(guī)則》執(zhí)行。每4～5 只小鼠為一籠，在光照周期12 h、溫度（22±2）℃、相對濕度50%～70%的環(huán)境下飼養(yǎng)。實驗期間，小鼠自由飲水、飲食（基礎飼料），每天同一時間段測定體質量，觀察小鼠的活動情況并記錄。適應性喂養(yǎng)7 d后，將小鼠按體質量隨機分為正常組、模型組、陽性對照組、桑葉生物堿低、中、高劑量組，每組10 只。除正常組每天腹腔注射10 mL/kgmb生理鹽水外，其余各組每天腹腔注射1 000 mg/kgmb的D-Gal（將1 000 mgD-Gal溶于10 mL超純水，按照10 mL/kgmb進行腹腔注射），持續(xù)45 d后進行桑葉生物堿干預。桑葉生物堿低、中、高劑量組分別每天灌胃50、100、200 mg/kgmb（分別稱取50、100、200 mg桑葉生物堿溶于10 mL超純水，按照10 mL/kgmb灌胃），陽性對照組灌胃200 mg/kgmbGSH（稱取200 mg GSH溶于10 mL超純水，按照10 mL/kgmb灌胃），正常組和模型組灌胃10 mL/kgmb生理鹽水，持續(xù)45 d。桑葉生物堿劑量根據(jù)前期預實驗確定，且經(jīng)過毒理學實驗表明，高劑量的桑葉生物堿無毒副作用。

1.3.3 測定樣本的采集與制備

灌胃結束后，各組小鼠禁食不禁水12 h，麻醉后頸椎脫臼法處死小鼠，迅速取出小腸段和盲腸段組織，小腸組織用預冷的生理鹽水洗凈并測定質量，于超凈工作臺中取出盲腸內容物，－80 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

稱取一定質量的小腸組織，以1∶9（m/V）的比例加入預冷生理鹽水，采用勻漿機制成勻漿（勻漿時間10 s/次，間隔30 s，冰水浴條件下重復3～5 次），然后4 ℃、3 000 r/min離心15 min，取上清液于－80 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.4 小腸組織中指標的測定

小腸組織中ROS、SOD、Trx-1水平分別參考對應試劑盒說明書進行測定。

1.3.5 高通量測序分析盲腸內容物菌群

1.3.5.1 基因組DNA提取、擴增與測序

采用DNA抽提試劑盒對樣本（每組5 個樣本，共30 個樣本）的基因組DNA進行提取，通過瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA的純度和濃度，取適量的DNA樣品于離心管中，使用無菌水稀釋至1 ng/μL。以稀釋后的基因組DNA為模板，根據(jù)測序區(qū)域的選擇，使用帶barcode的特異性引物、ExTaq?高保真酶進行PCR，確保擴增效率和準確性。

電泳檢測PCR產(chǎn)物，檢測后使用磁珠純化，純化后作為二輪PCR模板，并進行二輪PCR擴增，并再次使用電泳檢測，檢測后使用磁珠純化，純化后對PCR產(chǎn)物進行Qubit定量。根據(jù)PCR產(chǎn)物濃度進行等量混樣，并進行測序。測序委托上海歐易生物醫(yī)藥科技有限公司完成。

1.3.5.2 生物信息學分析

對獲得的fastQ格式的原始數(shù)據(jù)（raw tags）進行拼接、過濾，得到高質量數(shù)據(jù)（clean tags）；同時，利用UCHIME軟件檢測并去除序列中的嵌合體序列。測序數(shù)據(jù)進行預處理生成優(yōu)質序列之后，采用Vsearch軟件，根據(jù)序列的相似性，將序列歸為多個操作分類單元（operational taxonomic units，OTU）。參數(shù)為序列相似度大于或等于97%被歸為1 個OTU單元。使用QIIME軟件包的挑選出各個OTU的代表序列，并將所有代表序列與Greengenes數(shù)據(jù)庫（https://greengenes.lbl.gov/Download/）進行比對注釋。物種比對注釋使用Blast軟件。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計學分析

實驗結果均以平均值±標準差表示，采用SPSS 22.0軟件對結果進行單因素方差分析，通過Duncan檢驗進行顯著性分析，以P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。采用Origin 2018軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 桑葉生物堿對小鼠小腸組織中ROS水平的影響

ROS產(chǎn)生與消除的動態(tài)平衡對機體穩(wěn)態(tài)至關重要。一方面，ROS在信號轉導、氧化還原調節(jié)中起著核心作用[17]；另一方面，ROS的濃度過高不僅會破壞機體的抗氧化系統(tǒng)，還會誘導細胞凋亡，加劇器官組織的氧化損傷[18]。因此，常將ROS水平的變化作為指示氧化應激可能發(fā)生的指標[19]。桑葉生物堿對小腸組織中ROS水平的影響如圖1所示。

圖1 桑葉生物堿對小鼠小腸組織中ROS水平的影響（n＝10）Fig. 1 Effects of mulberry leaf alkaloids on ROS in small intestinal tissue of mice (n = 10)

由圖1可知，與正常組相比，模型組小鼠小腸組織中ROS水平增加了47.15%（P＜0.05），表明注射D-Gal可能使小鼠小腸發(fā)生了氧化應激反應。與模型組相比，陽性對照組中ROS降低了33.74%（P＜0.05），與正常組無顯著差異（P＞0.05），表明灌胃GSH能有效降低腸道組織中ROS水平。低、中、高劑量的桑葉生物堿中ROS水平分別降低21.02%、28.64%、30.34%（P＜0.05），其中高劑量組的ROS能恢復至正常組水平，表明桑葉生物堿能有效清除小鼠腸道組織中的ROS，可能減弱腸道氧化應激反應。

2.2 桑葉生物堿對小鼠小腸組織中抗氧化劑的影響

SOD是生物體內清除ROS的關鍵酶，被譽為ROS的清道夫。SOD在生物體內的活力高低是衡量氧化應激反應程度的直觀指標[20]。在酶促抗氧化途徑中，SOD是第一個將超氧陰離子轉化為過氧化物的酶，然后通過其他抗氧化酶將過氧化物轉化為水[21]。Trx-1由于其較強的還原性，能夠中和體內過多的ROS，還能調控氧化酶如SOD的活力，增強機體對氧化應激的耐受性[22]。本研究為探討桑葉生物堿對小腸組織中抗氧化劑的影響，對酶類及非酶類抗氧化系統(tǒng)中代表性抗氧化劑SOD、Trx-1水平的變化進行了測定，結果如圖2所示。

圖2 桑葉生物堿對小鼠小腸組織中SOD活力（A）、Trx-1含量（B）的影響（n ＝10）Fig. 2 Effects of mulberry leaf alkaloids on SOD (A) and Trx-1 (B)levels in small intestinal tissue of mice (n = 10)

由圖2可知，與正常組相比，模型組小鼠小腸組織中SOD活力、Trx-1含量分別下降了38.19%、60.62%（P＜0.05），表明模型組小鼠小腸組織中抗氧化能力大大下降。與模型組相比，陽性對照組和桑葉生物堿高劑量組均能使SOD、Trx-1水平顯著增加（P＜0.05），其中陽性對照組中SOD活力、Trx-1含量分別增加了56.25%、134.27%（P＜0.05）；桑葉生物堿低、中、高劑量組小鼠小腸組織中SOD活力分別增加了11.88%（P＞0.05）和28.87%、63.59%（P＜0.05），Trx-1含量分別增加了46.02%、69.61%、123.75%（P＜0.05），其中桑葉生物堿高劑量組中SOD活力與陽性對照組、正常組相比均無顯著差異（P＞0.05），Trx-1含量與陽性對照組和正常組相比差異顯著（P＜0.05）。結果表明，實驗劑量范圍的桑葉生物堿能顯著增加SOD活力及Trx-1含量，有效增強小腸組織中的抗氧化能力，其中高劑量桑葉生物堿能使SOD活力恢復到正常水平，但在實驗時間和桑葉生物堿劑量范圍內還不能使Trx-1恢復至正常組水平。

2.3 桑葉生物堿對實驗小鼠腸道菌群的影響

2.3.1 樣本中序列長度分布統(tǒng)計結果

原始數(shù)據(jù)會經(jīng)過質控、過濾、去嵌合體，最終得到高質量數(shù)據(jù)。通過高質量數(shù)據(jù)長度分布統(tǒng)計結果，可判斷測序質量是否合格，結果如圖3所示。

如圖3所示，樣本的高質量數(shù)據(jù)長度在400～450 bp，在正常范圍（300～500 bp）內，表明此次樣本的測序質量合格。

圖3 樣本中高質量數(shù)據(jù)長度分布統(tǒng)計Fig. 3 Distribution of clean tags length in samples

2.3.2 腸道菌群物種多樣性稀釋曲線分析

稀釋曲線是用來評價測序量是否足以覆蓋所有類群，并間接反映樣品中物種的豐富度及多樣性[23]。當曲線趨向平坦且Good’s coverage大于0.75時，表明測序數(shù)據(jù)量趨于合理，可反映樣品中絕大多數(shù)微生物菌種信息。本研究通過繪制Good’s coverage稀釋曲線和Shannon-Wiener曲線來驗證測序數(shù)據(jù)的合理性，結果如圖4所示。

Good’s coverage稀釋曲線顯示，隨著測序深度的增加，曲線趨于平緩，且各組Good’s coverage均在0.9～1.0范圍，提示測序深度已經(jīng)基本能夠涵蓋樣品中的菌種信息。Shannon-Wiener曲線是通過各樣品的測序量在不同測序深度時的微生物多樣性指數(shù)構建的曲線，能反映樣品在不同測序數(shù)量時的微生物多樣性。當曲線逐漸平坦時，說明此時的測序量足以反映樣品中絕大多數(shù)的菌群信息。由圖4可看出本研究中樣本的測序量比較合理，可反映微生物群落中大多數(shù)物種的信息。

圖4 不同樣本的Good’s coverage稀釋曲線（A）和Shannon-Wiener稀釋曲線（B）（n＝5）Fig. 4 Good’s coverage (A) and Shannon-Wiener (B) rarefaction curves of different samples (n = 5)

2.3.3 桑葉生物堿對實驗小鼠腸道菌群α多樣性的影響

α多樣性通常用于評價微生物群落的豐富度和多樣性，常通過Observed species、Chao1、Shannon、Simpson指數(shù)來衡量[24]。Observed species和Chao1指數(shù)常用于表示樣品中含有的物種數(shù)目，數(shù)值越高表明樣品物種豐富度越高；Shannon和Simpson指數(shù)主要用來估算樣本中微生物的多樣性，數(shù)值越高說明群落多樣性越高[25]。本研究通過計算各組小鼠腸道微生物的4 種指數(shù)的變化，探究桑葉生物堿對氧化應激小鼠腸道微生物多樣性的影響，結果如表1所示。

表1 不同樣品的α多樣性指數(shù)（n＝5）Table 1 Bacterial α-diversity indexes of different samples (n = 5)

由表1可知，與正常組相比，模型組中Observed species、Chao1、Shannon指數(shù)均顯著下降（P＜0.05），Simpson指數(shù)雖有下降但不顯著（P＞0.05），表明D-Gal誘導下小鼠腸道微生物群物種數(shù)目減少，分布更加不均勻，多樣性降低。與模型組相比，陽性對照組、桑葉生物堿高劑量組中Observed species、Chao1和Shannon指數(shù)均顯著上升（P＜0.05），且與正常組相比無顯著差異（P＞0.05）。Simpson指數(shù)結果顯示，與模型組相比，陽性對照和桑葉生物堿各劑量組中Simpson指數(shù)均得到不同程度的提高，但差異不顯著（P＞0.05），其中以高劑量的桑葉生物堿作用效果最佳。結果表明，GSH和桑葉生物堿能夠抑制D-Gal誘導的小鼠腸道菌群豐度及多樣性的降低。其中桑葉生物堿各劑量組間差異不顯著（P＞0.05），且高劑量的桑葉生物堿作用效果最佳，能將Observed species、Chao1、Shannon指數(shù)均恢復至正常水平。

2.3.4 桑葉生物堿對實驗小鼠腸道菌群β多樣性的影響

β多樣性用于描述各組小鼠腸道菌群組成的相似性或差異性。本研究通過Binary-Jaccard距離矩陣的主坐標分析（principal coordinate analysis，PCoA）和非度量多維標度（nonmetric multidimensional scaling，NMDS）分析來評估不同組小鼠腸道之間的微生物組成的差異。在PCoA和NMDS分析中，每個點都代表1 個樣品中的菌群。兩點之間的距離通過2 個菌群之間的序列相似度比較獲得，距離越近，表明2 個樣本之間的微生物群落結構相似度越高，差異越小[26]。結果如圖5所示。

圖5 基于OTUs的Binary-Jaccard 距離矩陣的PCoA（A）、NMDS（B）分析結果（n＝5）Fig. 5 Principal coordinate analysis (PCoA) (A) and nonmetric multidimensional scaling (NMDS) (B) based on Binary-Jaccard distance matrix of OTUs (n = 5)

由圖5可知，正常組和模型組間出現(xiàn)明顯的分界線，表明D-Gal誘導下腸道菌群組成和結構發(fā)生了變化。陽性對照組和不同劑量的桑葉生物堿組均在一定程度上偏離模型組，向正常組靠近。說明灌胃陽性藥物GSH和不同劑量的桑葉生物堿能在一定程度上改善模型小鼠盲腸內容物菌群的β多樣性，以陽性對照組與桑葉生物堿高劑量組最為明顯。結果表明，GSH和高劑量的桑葉生物堿能有效調整腸道菌群失衡，使之更接近于正常菌群。

2.3.5 桑葉生物堿對實驗小鼠腸道菌群門水平結構的影響

為了探究桑葉生物堿對腸道菌群門水平的調節(jié)作用，對各組小鼠腸道菌群的主要門類水平進行了分析，結果如圖6、表2所示。

圖6 門水平上的腸道微生物組成（n＝5）Fig. 6 Gut microbiota composition at the phylum level (n = 5)

表2 桑葉生物堿對小鼠腸道菌群主要門水平的影響（n＝5）Table 2 Effects of mulberry leaf alkaloids on relative abundance of main phyla in intestinal flora of mice (n = 5)

由圖6、表2可知，各組小鼠的腸道菌群主要由厚壁菌門（Firmicutes）、擬桿菌門（Bacteroides）、變形菌門（Proteobacteria）、脫鐵桿菌門（Deferribacteres）組成。正常組中厚壁菌門、擬桿菌門、變形菌門、脫鐵桿菌門相對豐度分別占47.05%、41.53%、6.14%、3.10%，厚壁菌門與擬桿菌門相對豐度的比值為1.133。與正常相比，模型組中厚壁菌門的相對豐度下降至22.00%，擬桿菌門、變形菌門、脫鐵桿菌門的相對豐度分別顯著上升至57.59%、10.25%、9.58%（P＜0.05），厚壁菌門與擬桿菌門相對豐度的比值下降至0.382（P＜0.05）。灌胃GSH和桑葉生物堿后，這一趨勢得到逆轉，其中以高劑量的桑葉生物堿效果最好。與模型組相比，陽性對照組中厚壁菌門的相對豐度升至26.55%（P＞0.05），擬桿菌門、變形菌門、脫鐵桿菌門相對豐度分別下降至53.07%、7.54%、6.68%（P＞0.05），厚壁菌門與擬桿菌門相對豐度的比值升至0.500（P＞0.05）；高劑量組中厚壁菌門的相對豐度顯著上升至42.24%（P＜0.05），擬桿菌門、變形菌門、脫鐵桿菌門相對豐度分別下降至43.46%、7.72%、5.94%（P＞0.05），厚壁菌門與擬桿菌門相對豐度的比值升至0.972（P＜0.05）。結果表明，D-Gal誘導下，實驗小鼠腸道微生物主要門類的相對豐度發(fā)生顯著變化，GSH和不同劑量的桑葉生物堿能夠有效調節(jié)模型鼠腸道菌群的主要門類水平，其中GSH可以使擬桿菌門、變形菌門、脫鐵桿菌門的相對豐度恢復到正常組水平，高劑量的桑葉生物堿能使4 個主要門類的相對豐度恢復到正常組水平。

2.3.6 桑葉生物堿對實驗小鼠腸道菌群屬水平結構的影響

為了探究桑葉生物堿對腸道菌群屬水平的調節(jié)作用，對各組小鼠腸道菌群的主要屬水平進行了分析，結果如圖7、表3所示。

圖7 屬水平上的腸道微生物組成（n＝5）Fig. 7 Gut microbiota composition at the genus level (n = 5)

表3 桑葉生物堿對小鼠腸道菌群主要屬水平的影響（n＝5）Table 3 Effects of mulberry leaf alkaloids on relative abundance of main genera in intestinal flora of mice (n = 5)

由圖7、表3可知，與正常組相比，模型組小鼠腸道中Lachnospiraceae_NK4A136_group、螺桿菌屬（Helicobacter）、Mucispirillum、擬桿菌屬（Bacteroides）的相對豐度顯著升高（P＜0.05），分別為16.66%、11.05%、8.42%、10.30%，乳桿菌屬（Lactobacillus）、雙歧桿菌屬（Bifidobacterium）的相對豐度顯著降低（P＜0.05），分別為1.35%、0.48%，表明D-Gal誘導下，腸道中主要菌屬的結構發(fā)生改變。與模型組相比，陽性對照和高劑量桑葉生物堿組中Lachnospiraceae_NK4A136_group、螺桿菌屬、Mucispirillum的相對豐度分別顯著降低至5.51%和3.04%、6.17%和7.94%、4.19%和4.96%（P＜0.05），乳桿菌屬、雙歧桿菌屬的相對豐度分別顯著升高至3.80%和5.89%、0.94%和0.93%（P＜0.05）。此外，陽性對照組和桑葉生物堿高劑量組中擬桿菌屬的相對豐度較模型組升高，但差異不顯著（P＞0.05）。結果表明，GSH和桑葉生物堿能從屬水平上有效調節(jié)腸道菌群結構，下調Lachnospiraceae_NK4A136_group、螺桿菌屬的相對豐度，上調乳桿菌屬和雙歧桿菌鼠的相對豐度，其中GSH和高劑量的桑葉生物堿可以使Lachnospiraceae_NK4A136_group、螺桿菌屬、Mucispirillum、擬桿菌屬、雙歧桿菌屬的相對豐度調節(jié)至正常水平。

3 討 論

實驗動物外源性注射D-Gal是目前公認的氧化應激模型的造模方法[27]。D-Gal主要來源于動物的乳汁，是一種還原糖，在正常濃度下會代謝為葡萄糖，但濃度過高時會在半乳糖氧化酶的催化下，轉化為醛糖和氫過氧化物，產(chǎn)生大量超氧陰離子和氧衍生自由基[28]。此外，D-Gal易與蛋白質和肽中的游離氨基酸反應，形成晚期糖基化終產(chǎn)物，促進ROS的產(chǎn)生，降低線粒體呼吸鏈復合物的活性并引起氧化應激損傷[29]。本研究中，模型組小鼠小腸組織中ROS水平較正常組顯著升高，SOD活力、Trx-1含量較正常組顯著下降，表明D-Gal的連續(xù)注射下，小鼠小腸組織中產(chǎn)生了大量的ROS，進一步引起氧化-抗氧化系統(tǒng)發(fā)生失衡，可能誘發(fā)氧化應激反應。灌胃桑葉生物堿后，這一趨勢得到有效逆轉，表現(xiàn)為各劑量組中ROS水平顯著下降，SOD活力及Trx-1含量顯著增加，其中高劑量的桑葉生物堿可將三者恢復至正常組水平，表明桑葉生物堿可有效清除自由基，具有顯著的抗氧化活性，能增加小腸的抗氧化能力，這與楊忠敏[13]、郝麒麟[30]等研究得出的結論一致。

本實驗通過16S rRNA高通量測序分析各組小鼠腸道菌群組成的變化。研究發(fā)現(xiàn)，模型組小鼠腸道內菌群α多樣性指數(shù)（Observed species、Chao1、Shannon和Simpson）較正常組顯著下降，表明D-Gal誘導下，菌群的相對豐度及多樣性降低。有報道稱，腸道發(fā)生氧化應激時，腸道中耐受高氧環(huán)境的有害菌如大腸桿菌（Escherichia coli）的相對豐度增加，而耐受力較差的有益菌如乳桿菌屬的相對豐度減少，正常菌群的繁殖受到抑制，從而使菌群多樣性降低[31]。灌胃桑葉生物堿后可以顯著提高腸道菌群的豐度及多樣性，有效調整腸道菌群結構，這可能歸因于桑葉生物堿顯著的抗氧化活性。在Zheng Junping等[32]的研究中也發(fā)現(xiàn)DNJ可以顯著增強高脂飲食小鼠腸道菌群的豐度及多樣性，重塑腸道菌群失衡的結構。

厚壁菌門和擬桿菌門作為腸道菌群的兩大優(yōu)勢菌門，其平衡可能在宿主生理活動中起著至關重要的作用[33]。本研究發(fā)現(xiàn)，與正常組相比，模型組中厚壁菌門的相對豐度顯著下降，而擬桿菌門的相對豐度顯著上升，菌群之間的平衡被打破。在老年人[34]及某些氧化損傷相關疾病人群中也觀察到厚壁菌門相對豐度的減少及擬桿菌門相對豐度的增加，如阿爾茨海默病等[35]、帕金森癥[36]等。桑葉生物堿干預可調節(jié)兩大菌門的比例，顯著上調厚壁菌門的相對豐度并下調擬桿菌門的相對豐度，與小檗堿的調節(jié)作用一致[37]。據(jù)報道，厚壁菌門的代表性有益作用是產(chǎn)生丁酸鹽，屬于該門類的球形梭菌和柔嫩梭菌亞群中，大多數(shù)細菌是丁酸鹽產(chǎn)生菌[38-39]。研究表明，丁酸鹽可通過抑制核因子（nuclear factor，NF）-κB活化而降低促炎細胞因子的表達緩解腸道炎癥反應[40]，以及刺激黏液蛋白、抗菌肽的產(chǎn)生保護腸道上皮屏障的完整性[41]。此外，桑葉生物堿能有效降低模型組中富集的變形菌門、脫鐵桿菌門的相對豐度，其中以高劑量的桑葉生物堿作用效果最佳。據(jù)報道，變形菌門、脫鐵桿菌門是腸道穩(wěn)態(tài)失調的標志物之一，其相對豐度升高會產(chǎn)生大量內毒素，加劇腸上皮緊密連接的結構破壞，引發(fā)氧化應激反應及宿主代謝紊亂[42-43]。

在屬水平上，桑葉生物堿可以顯著降低模型小鼠腸道中Lachnospiraceae_NK4A136_group、螺桿菌屬、Mucispirillum的相對豐度，增加雙歧桿菌屬及乳桿菌屬的相對豐度。Lachnospiraceae_NK4A136_group、螺桿菌屬是腸道內的有害菌屬，其增殖會產(chǎn)生大量內毒素，是胃腸道疾病的標志物[44-45]。Mucispirillum是在腸道黏液層定植的致病菌，宿主發(fā)生氧化應激及炎癥時其相對豐度顯著增加[46]。據(jù)報道擬桿菌屬與腸道炎癥高度相關[47]。本研究顯示模型組小鼠腸道中擬桿菌屬相對豐度較正常組顯著升高，桑葉生物堿干預后可以有效降低其相對豐度，但在Li Meng等[48]的研究中指出小檗堿使高脂血癥大鼠體內擬桿菌屬的相對豐度增加，這可能與造模方式及實驗用鼠品種不同有關。乳桿菌屬和雙歧桿菌屬是腸道中的主要有益菌屬，乳桿菌屬具有很強的抗氧化活性，能夠降低ROS積累的風險[49]；還可通過競爭性排斥作用抑制腸道中病原菌的定植，并促進緊密連接蛋白-1（tight junction protein-1，ZO-1）和閉合蛋白（Occludin）的表達，改善腸屏障功能并減輕炎癥反應[50]。雙歧桿菌屬能夠增強腸上皮屏障功能，可抑制其他病原微生物的定植[51]。

4 結 論

本研究結果表明桑葉生物堿可以顯著提高小鼠腸道菌群的豐度和多樣性，促進潛在有益菌的生長，從而抑制潛在有害菌的增殖，從門、屬水平上有效調節(jié)D-Gal誘導的小鼠腸道菌群結構的紊亂，其中以高劑量的桑葉生物堿作用效果最佳。桑葉生物堿對模型鼠腸道菌群的調節(jié)作用可能與其能夠有效清除ROS、增加相關抗氧化物質的含量有關，具體機制有待深入研究。