本發(fā)明涉及西藏靈菇在調(diào)節(jié)腸道菌群中的應(yīng)用。
背景技術(shù):
西藏靈菇菌粒(tibetankefirgrain)是由多種益生菌經(jīng)過長期相互作用形成的復(fù)雜菌相共生體,將菌粒接種于牛奶后會(huì)不斷長大形狀類似盛開的雪蓮花,因此西藏靈菇菌粒又稱“西藏雪蓮”。19世紀(jì),歐洲醫(yī)學(xué)院教授發(fā)現(xiàn)了可反復(fù)制備酸奶的西藏靈菇菌粒,菌粒發(fā)酵牛奶后的發(fā)酵乳被稱為西藏靈菇,后由西藏地區(qū)傳入內(nèi)地。西藏靈菇與開菲爾類似,但起源不同,其功能也有很大差異。西藏靈菇包括多種益生菌,及乳酸、胞外多糖等多種益生物質(zhì)。
飲食變化以及久坐不動(dòng)的生活習(xí)慣是近年來糖尿病發(fā)病率迅速增長的罪魁禍?zhǔn)祝悄虿∫殉蔀榈谌笸{人類生命的慢性疾病,預(yù)計(jì)到2030年中國糖尿病患者將激增4000多萬,中國將成為世界糖尿病大國。我國糖尿病患者中ii型糖尿病患者比例達(dá)到93.7%,“三多一少”、不同程度的胰島素抵抗和持續(xù)高血糖是ii型糖尿病的主要特征。
糖尿病是一種以患者血糖水平升高為特征的代謝性疾病。它通常是由于胰腺無法生成足量的胰島素,或是人體細(xì)胞對(duì)胰島素不響應(yīng)所致。糖尿病患者多伴隨著惡心、嘔吐、腹瀉、便秘等腸道失調(diào)癥狀。然而一些對(duì)腸道有調(diào)節(jié)作用的藥物會(huì)給機(jī)體帶來損傷,亟需尋求一種對(duì)腸道菌群有調(diào)節(jié)作用而又對(duì)機(jī)體沒有傷害的手段。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明是要解決現(xiàn)有對(duì)腸道有調(diào)節(jié)作用的藥物會(huì)給機(jī)體帶來損傷的問題,提供西藏靈菇在制備調(diào)節(jié)ii型糖尿病患者腸道菌群制劑中的應(yīng)用。
西藏靈菇在制備調(diào)節(jié)ii型糖尿病患者腸道菌群制劑中的應(yīng)用。
所述西藏靈菇用于降低ii型糖尿病患者腸道厚壁菌門豐度;所述西藏靈菇的培養(yǎng)溫度為21℃、25℃或29℃。
所述西藏靈菇用于提高ii型糖尿病動(dòng)物腸道擬桿菌門豐度;所述西藏靈菇的培養(yǎng)溫度為21℃。
所述西藏靈菇用于提高ii型糖尿病動(dòng)物腸道alistipes豐度;所述西藏靈菇的培養(yǎng)溫度為21℃。
所述西藏靈菇用于降低ii型糖尿病動(dòng)物腸道blautia的豐度;所述西藏靈菇的培養(yǎng)溫度為21℃、25℃或29℃。
所述西藏靈菇用于降低ii型糖尿病動(dòng)物腸道擬桿菌屬的豐度;所述西藏靈菇的培養(yǎng)溫度為21℃、25℃或29℃。
所述西藏靈菇用于提高ii型糖尿病動(dòng)物腸道乳酸桿菌屬的豐度;所述西藏靈菇的培養(yǎng)溫度為21℃、25℃或29℃。
所述西藏靈菇用于提高ii型糖尿病動(dòng)物腸道菌群的多樣性;所述西藏靈菇的培養(yǎng)溫度為21℃、25℃或29℃。
本發(fā)明的有益效果:
小鼠腸道菌群在門分類水平上主要由厚壁菌門和擬桿菌門組成;在屬分類水平上主要由alistipes、blautia、bacteroides和lactobacillus幾個(gè)屬組成。在門分類學(xué)水平上ii型糖尿病狀態(tài)使得厚壁菌門豐度升高擬桿菌門豐度降低;在屬分類學(xué)水平上糖尿病使得alistipes和lactobacillus豐度降低,使得blautia和bacteroides豐度升高。本發(fā)明經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證飼喂西藏靈菇使得ii型糖尿病小鼠腸道菌群中發(fā)生變化的菌豐度向正常水平恢復(fù)。高通量測序結(jié)果表明ii型糖尿病狀態(tài)使得小鼠腸道菌群多樣性降低,飼喂西藏靈菇使得小鼠腸道菌群多樣性向正常水平恢復(fù)。
進(jìn)一步的,飼喂西藏靈菇后使得ii型糖尿病小鼠體重減輕、飲食和飲水增加的現(xiàn)象得到一定程度的緩解,西藏靈菇對(duì)ii型糖尿病小鼠空腹血糖、胰島素抵抗癥狀、小腸內(nèi)壁絨毛形態(tài)、代謝內(nèi)毒素血癥、小鼠全身和腎臟氧化損傷有一定的改善作用。
另外,飼喂西藏靈菇可以提高乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、軟脂酸、硬脂酸、油酸和亞油酸的含量,能在一定程度上降低ii型糖尿病小鼠降低葡萄糖和果糖的含量,提高半乳糖的含量。
西藏靈菇用于調(diào)節(jié)ii型糖尿病動(dòng)物腸道菌群,調(diào)節(jié)效果顯著,對(duì)機(jī)體沒有任何傷害。
附圖說明
圖1為建模前兩組小鼠的eric-pcr指紋圖譜;
圖2為建模成功后兩組小鼠的eric-pcr指紋圖譜;
圖3為小鼠腸道菌群eric-pcr指紋圖譜;
圖4為西藏靈菇對(duì)腸道菌群門水平的影響;
圖5為西藏靈菇對(duì)腸道菌群門水平的影響;
圖6為西藏靈菇對(duì)小鼠體重的影響;
圖7為西藏靈菇對(duì)小鼠飲食量的影響;
圖8為西藏靈菇對(duì)小鼠飲水量的影響;
圖9為西藏靈菇對(duì)空腹血糖的影響;
圖10為西藏靈菇對(duì)胰島素的影響;
圖11為西藏靈菇對(duì)胰島素抵抗指數(shù)的影響;
圖12為西藏靈菇對(duì)小鼠k-mda的影響;
圖13為西藏靈菇對(duì)小鼠s-mda的影響;
圖14為西藏靈菇對(duì)小鼠代謝內(nèi)毒素血癥的影響;
圖15為ct小鼠小腸絨毛形態(tài)掃描電鏡(×100);
圖16t2d小鼠小腸絨毛形態(tài)掃描電鏡(×100);
圖17為milk小鼠小腸絨毛形態(tài)掃描電鏡(×100);
圖18為tb21小鼠小腸絨毛形態(tài)掃描電鏡(×100);
圖19為tb25小鼠小腸絨毛形態(tài)掃描電鏡(×100);
圖20為tb29小鼠小腸絨毛形態(tài)掃描電鏡(×100);
圖21為小鼠腸道中乙酸含量變化情況;
圖22為小鼠腸道中丙酸含量變化情況;
圖23為小鼠腸道中丁酸含量變化情況;
圖24為小鼠腸道中戊酸含量變化情況;
圖25為小鼠腸道中軟脂酸含量變化情況;
圖26為小鼠腸道中硬脂酸含量變化情況;
圖27為小鼠腸道中油酸含量變化情況;
圖28為小鼠腸道中亞油酸含量變化情況;
圖29為小鼠腸道中葡萄糖含量變化情況;
圖30為小鼠腸道中果糖含量變化情況;
圖31為小鼠腸道中半乳糖含量變化情況。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式,還包括各具體實(shí)施方式間的任意組合。
具體實(shí)施方式一:本實(shí)施方式西藏靈菇在制備調(diào)節(jié)ii型糖尿病患者腸道菌群制劑中的應(yīng)用。
具體實(shí)施方式二:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是:所述西藏靈菇用于降低ii型糖尿病患者腸道厚壁菌門豐度;所述西藏靈菇的培養(yǎng)溫度為21℃、25℃或29℃。其它與具體實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式三:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是:所述西藏靈菇用于提高ii型糖尿病患者腸道擬桿菌門豐度;所述西藏靈菇的培養(yǎng)溫度為21℃。其它與具體實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式四:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是:所述西藏靈菇用于提高ii型糖尿病患者腸道alistipes豐度;所述西藏靈菇的培養(yǎng)溫度為21℃。其它與具體實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式五:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是:所述西藏靈菇用于降低ii型糖尿病患者腸道blautia的豐度;所述西藏靈菇的培養(yǎng)溫度為21℃、25℃或29℃。其它與具體實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式六:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是:所述西藏靈菇用于降低ii型糖尿病患者腸道擬桿菌屬的豐度;所述西藏靈菇的培養(yǎng)溫度為21℃、25℃或29℃。其它與具體實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式七:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是:所述西藏靈菇用于提高ii型糖尿病患者腸道乳酸桿菌屬的豐度;所述西藏靈菇的培養(yǎng)溫度為21℃、25℃或29℃。其它與具體實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式八:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是:所述西藏靈菇用于提高ii型糖尿病患者腸道菌群的多樣性;所述西藏靈菇的培養(yǎng)溫度為21℃、25℃或29℃。其它與具體實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式九:本實(shí)施方式西藏靈菇在改善ii型糖尿病患者生化指標(biāo)中的應(yīng)用。
具體實(shí)施方式十:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式九不同的是:所述西藏靈菇用于緩解ii型糖尿病患者體重減輕;所述西藏靈菇的培養(yǎng)溫度為21℃。其它與具體實(shí)施方式九相同。
具體實(shí)施方式十一:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式九不同的是:所述西藏靈菇用于改善ii型糖尿病患者飲食飲水;所述西藏靈菇的培養(yǎng)溫度為29℃。其它與具體實(shí)施方式九相同。
具體實(shí)施方式十二:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式九不同的是:所述西藏靈菇用于降低ii型糖尿病患者空腹血糖;所述西藏靈菇的培養(yǎng)溫度為21℃。其它與具體實(shí)施方式九相同。
具體實(shí)施方式十三:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式九不同的是:所述西藏靈菇用于降低ii型糖尿病患者胰島素抵抗指數(shù);所述西藏靈菇的培養(yǎng)溫度為21℃、25℃或29℃。其它與具體實(shí)施方式九相同。
具體實(shí)施方式十四:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式九不同的是:所述西藏靈菇用于降低ii型糖尿病患者腎臟氧化損傷程度;所述西藏靈菇的培養(yǎng)溫度為21℃、25℃或29℃。其它與具體實(shí)施方式九相同。
具體實(shí)施方式十五:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式九不同的是:所述西藏靈菇用于降低ii型糖尿病患者全身氧化損傷程度;所述西藏靈菇的培養(yǎng)溫度為21℃、25℃或29℃。其它與具體實(shí)施方式九相同。
具體實(shí)施方式十六:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式九不同的是:所述西藏靈菇用于降低ii型糖尿病患者代謝內(nèi)毒素血癥;所述西藏靈菇的培養(yǎng)溫度為21℃、25℃或29℃。其它與具體實(shí)施方式九相同。
具體實(shí)施方式十七:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式九不同的是:所述西藏靈菇用于改善ii型糖尿病患者小腸絨毛形態(tài);所述西藏靈菇的培養(yǎng)溫度為21℃、25℃或29℃。其它與具體實(shí)施方式九相同。
具體實(shí)施方式十八:本實(shí)施方式西藏靈菇在改變ii型糖尿病患者腸道代謝物中的應(yīng)用。
具體實(shí)施方式十九:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式十八不同的是:所述西藏靈菇用于提高ii型糖尿病患者腸道中乙酸、丙酸和戊酸含量;所述西藏靈菇的培養(yǎng)溫度為21℃或29℃。其它與具體實(shí)施方式十八相同。
具體實(shí)施方式二十:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式十八不同的是:所述西藏靈菇用于提高ii型糖尿病患者腸道中軟脂酸和硬脂酸含量;所述西藏靈菇的培養(yǎng)溫度為21℃、25℃或29℃。其它與具體實(shí)施方式十八相同。
具體實(shí)施方式二十一:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式十八不同的是:所述西藏靈菇用于提高ii型糖尿病患者腸道中油酸和亞油酸含量;所述西藏靈菇的培養(yǎng)溫度為21℃或29℃。其它與具體實(shí)施方式十八相同。
具體實(shí)施方式二十二:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式十八不同的是:所述西藏靈菇用于降低ii型糖尿病患者腸道中葡萄糖和果糖的含量;所述西藏靈菇的培養(yǎng)溫度為21℃或25℃。其它與具體實(shí)施方式十八相同。
具體實(shí)施方式二十三:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式十八不同的是:所述西藏靈菇用于提高ii型糖尿病患者腸道中半乳糖的含量;所述西藏靈菇的培養(yǎng)溫度為21℃或29℃。其它與具體實(shí)施方式十八相同。
以下實(shí)驗(yàn)用于說明本發(fā)明,但不用來限制本發(fā)明的范圍。若未特別指明,實(shí)驗(yàn)均按照常規(guī)實(shí)驗(yàn)條件,或按照制造廠商說明書建議的條件進(jìn)行。
(一)將西藏靈菇菌粒在不同條件下進(jìn)行培養(yǎng)
(1)取一定量的西藏靈菇菌粒按10%的接種量接種在完達(dá)山純牛奶中,發(fā)酵,將菌粒取出進(jìn)行傳代。
(2)按每份3.0000g稱取15份上述活化好的西藏靈菇菌粒做為出發(fā)菌株,將他們分別放在15個(gè)250ml錐形瓶中,并標(biāo)注21℃,25℃,29℃,33℃,37℃,且每個(gè)溫度做三個(gè)重復(fù)。
(3)將經(jīng)過上述處理的菌分別置于21℃、25℃、29℃、33℃、37℃下進(jìn)行發(fā)酵,ph達(dá)到4后終止發(fā)酵,將菌粒放在無菌的濾網(wǎng)上用蒸餾水反復(fù)緩慢沖洗直到濾出液中沒有乳白色的發(fā)酵奶液為止。將經(jīng)上述處理的菌粒放在濾紙充分吸干水分后稱量菌粒濕重記錄數(shù)據(jù)。
(4)發(fā)酵ph每達(dá)到4時(shí)進(jìn)行一次菌粒濕重測定持續(xù)21天,操作步驟與(3)相同。
(二)動(dòng)物分組與實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)小鼠飼養(yǎng)于教育部農(nóng)業(yè)微生物工程中心動(dòng)物培養(yǎng)室。實(shí)驗(yàn)室設(shè)施條件及動(dòng)物日常管理工作依照《中華人民共和國衛(wèi)生部實(shí)驗(yàn)動(dòng)物環(huán)境及設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)》實(shí)施,環(huán)境溫度為20±2℃,環(huán)境相對(duì)濕度為45%~65%,自動(dòng)控制12小時(shí)晝夜更替。構(gòu)建ii型糖尿病小鼠模型,造模成功后的小鼠,隨機(jī)分為5組,每組12只,分別為糖尿病陽性對(duì)照組(t2d)、糖尿病+21℃西藏靈菇(tb21)、糖尿病+25℃西藏靈菇(tb25)、糖尿病+29℃西藏靈菇(tb29)、糖尿病+純牛奶(milk)和正常陰性對(duì)照組(ct)。
各組小鼠按照20ml/kg·d的劑量進(jìn)行灌胃飼喂:ct組和t2d組小鼠灌胃滅菌的蒸餾水;tb21、tb25和tb29組小鼠分別灌胃21℃、25℃和29℃條件下制備的西藏靈菇;milk組灌胃純牛奶,連續(xù)灌胃8周。
實(shí)驗(yàn)一:西藏靈菇對(duì)ii型糖尿病小鼠腸道菌群的影響
(一)飲食飲水的測量
每隔24h對(duì)各組小鼠的飲食飲水進(jìn)行測量并記錄,連續(xù)7天。
(二)糞便樣品采集、前處理及糞便微生物總dna的提取
各組小鼠每周固定時(shí)間放入代謝籠中采集新鮮糞便,取0.2g糞便樣品于標(biāo)號(hào)為1的2ml離心管中,加入1ml滅菌磷酸鈉緩沖液(pbs0.1m,ph7.0)懸浮,然后分別用滅菌牙簽充分破碎糞便樣品。使樣本均勻渾濁無較大固體顆粒,破碎后充分漩渦振蕩,3000r離心5min后取上清于新的2ml的標(biāo)為2的離心管中,再向1號(hào)離心管中加入800ulpbs,3000r離心5min后取上清到2號(hào)離心管中,將2號(hào)離心管在12000r下離心5min棄上清,重復(fù)上述步驟一次,將兩次收集到的沉淀用于提取糞便微生物總dna。
(三)eric-pcr擴(kuò)增
提取糞便樣品腸道菌群總dna,進(jìn)行eric-pcr擴(kuò)增。將擴(kuò)增后的產(chǎn)物進(jìn)行瓊脂糖凝膠電泳。
(四)腸道菌群高通量測序
分別采集每組新鮮糞便樣品進(jìn)行dna提取,檢測dna濃度及純度,確保送樣dna質(zhì)量達(dá)到高通量測序要求,放入凍存管經(jīng)液氮速凍后放入干冰中,樣品委托上海生工生物工程公司通過miseqillumina測序平臺(tái)對(duì)腸道菌群16srdna的v3-v4區(qū)進(jìn)行分類測序工作,對(duì)各組小鼠腸道菌群的多樣性和豐度進(jìn)行不同生物分類學(xué)水平的分析。
(五)數(shù)據(jù)處理與分析
利用quantityonev4.6.2軟件(bio-rad,hercules,ca)將瓊脂糖凝膠上的條帶數(shù)字化并轉(zhuǎn)換為矩陣,利用spss17.0jx聚類分析。
(六)結(jié)果與分析
1、腸道菌群eric-pcr指紋圖譜分析
以抽提的dna為模版進(jìn)行eric-pcr擴(kuò)增,圖譜中所顯示的條帶代表著小鼠腸道菌群的模式,條帶位置、明暗變化及數(shù)量變化都代表著小鼠糞便樣品中腸道菌群的變化。
圖1是正常組小鼠和預(yù)建模組小鼠腸道菌群eric-pcr指紋圖譜,其中從左至右前3個(gè)泳道為正常組小鼠,后3個(gè)泳道為預(yù)建模組小鼠。從圖中可以看出兩組小鼠條帶沒有明顯差異。200-300bp、600bp和900bp處得條帶是兩組小鼠間的共有條帶,說明正常組小鼠和預(yù)建模組小鼠腸道菌群模式在建模前沒有差異。
圖2是正常組小鼠和ii型糖尿病模型組小鼠的eric-pcr指紋圖譜,其中從左至右前3個(gè)泳道為正常組小鼠,后3個(gè)泳道為模型組小鼠。從圖中可以看出兩組小鼠條帶出現(xiàn)明顯差異。300bp、500bp處的條帶只出現(xiàn)在正常組小鼠圖譜中;而200bp處的條帶雖然正常組和模型組小鼠的圖譜中都有但模型組小鼠中該條帶亮度較亮;說明正常組小鼠和模型組小鼠腸道菌群在建模后出現(xiàn)顯著差異。
飼喂西藏靈菇第八周后各組小鼠腸道菌群模式見圖3,圖3是ct、tb21、tb25、tb29、t2d和milk組小鼠在飼喂西藏靈菇第八周的腸道菌群的eric-pcr指紋圖譜,從圖中可以看出各組小鼠條帶之間出現(xiàn)明顯差異。300bp和900bp處條帶是各組小鼠腸道內(nèi)的共有條帶;400bp處的條帶只出現(xiàn)在ct、tb21和tb25組小鼠的圖譜中;而100bp處的條帶只出現(xiàn)在milk組小鼠中。ct組和t2d組小鼠腸道菌群圖譜模式出現(xiàn)差異;飼喂西藏靈菇后的tb21、tb25和tb29組小鼠腸道菌群圖譜條帶模式與ct組較為相似,由此可見西藏靈菇飼喂糖尿病小鼠后使得小鼠的腸道菌群圖譜模式與正常組相似。
2、腸道菌群結(jié)構(gòu)及豐度分析
eric-pcr技術(shù)只能對(duì)不同堿基數(shù)的片段進(jìn)行區(qū)分由此可能會(huì)低估小鼠腸道菌群的多樣性。高通量測序技術(shù)不僅可以準(zhǔn)確的描述腸道菌群的多樣性同時(shí)也能對(duì)腸道菌群的豐度進(jìn)行定量。
門水平:西藏靈菇對(duì)ii型糖尿病小鼠腸道菌群門水平的影響見圖4,圖4中
ct組厚壁菌門豐度是29.05%,t2d組厚壁菌門豐度是48.18%,ii型糖尿病狀態(tài)使得厚壁菌門豐度升高;飼喂西藏靈菇后的tb21、tb25和tb29組小鼠腸道中厚壁菌門豐度分別是29.63%、44.08%和26.21%,飼喂西藏靈菇使得ii糖尿病小鼠腸道菌群厚壁菌門豐度向正常水平恢復(fù);飼喂純牛奶milk組厚壁菌門豐度是41.44%。21℃西藏靈菇對(duì)厚壁菌門豐度向正常水平恢復(fù)作用較為顯著。
ct組擬桿菌門豐度是43.96%,t2d組擬桿菌門豐度是36.76%,與ct組相比ii糖尿病狀態(tài)使得擬桿菌門豐度降低;飼喂西藏靈菇后的tb21、tb25和tb29組中擬桿菌門的豐度分別是37.01%、30.33%和32.42%;飼喂純牛奶后milk組中擬桿菌門的豐度是31.92%。由此可見只有21℃的西藏靈菇使得ii糖尿病小鼠腸道中擬桿菌門豐度向正常水平恢復(fù)。
屬水平:西藏靈菇對(duì)ii糖尿病小鼠腸道菌群屬水平的影響見圖5,
ct組alistipes的豐度是19.33%,t2d組alistipes的豐度是10.72%,與ct組相比ii型糖尿病狀態(tài)使得該屬豐度降低;飼喂西藏靈菇后的tb21、tb25和tb29組小鼠中該屬的豐度分別是12.59%、10.49%和8.5%;飼喂純牛奶的milk組該屬的豐度是10.78%。由此可見只有21℃的西藏靈菇使得ii型糖尿病小鼠腸道中alistipes豐度向正常水平恢復(fù)。
ct組中blautia豐度是11.83%,t2d組中blautia豐度是24.22%,與ct組相比ii型糖尿病狀態(tài)使得小鼠腸道中該屬豐度升高;飼喂西藏靈菇后的tb21、tb25和tb29組中該屬的豐度分別是8.82%、15.37%和6.51%,飼喂西藏靈菇使得該屬豐度降低;飼喂純牛奶的milk組該屬豐度是21.18%。由此可見西藏靈菇的飼喂能降低ii型糖尿病小鼠腸道中blautia的豐度。
ct組中擬桿菌屬豐度是4.79%,t2d組中擬桿菌屬豐度是8.29%,與ct組相比ii型糖尿病狀態(tài)使得該屬豐度升高;飼喂西藏靈菇后的tb21、tb25和tb29組中該屬豐度分別是6.85%、2.09%和7.43%;飼喂西藏靈菇使得ii型糖尿病小鼠中該屬豐度向正常水平恢復(fù);飼喂純牛奶后milk組該屬豐度是5.1%。由此可見飼喂西藏靈菇能降低ii型糖尿病小鼠腸道中擬桿菌屬的豐度。
ct組中乳酸桿菌屬豐度是2.83%,t2d組中該屬豐度是0.94%,與ct組相比ii型糖尿病狀態(tài)使得該屬豐度降低;飼喂西藏靈菇后的tb21、tb25和tb29組中該屬的豐度分別是1.47%、1.52%和3.83%,飼喂西藏靈菇使得該屬豐度向正常水平恢復(fù);飼喂純牛奶后milk組該屬的豐度是0.8%,飼喂純牛奶降低該屬的豐度。由此可知29℃的西藏靈菇對(duì)乳酸桿菌屬的豐度向正常水平恢復(fù)的作用較為顯著。
3、西藏靈菇對(duì)小鼠腸道菌群多樣性的影響
西藏靈菇對(duì)各組小鼠腸道菌群多樣性的影響見表1。各組樣品的序列數(shù)均超過35000,覆蓋度均達(dá)到89%,這表明小鼠在絕大多數(shù)的腸道菌群均已被測序到。與ct組相比t2d組小鼠腸道菌群多樣性降低,ii型糖尿病狀態(tài)使得小鼠腸道菌群多樣性降低;飼喂西藏靈菇后的tb21、tb25和tb29組多樣性向正常水平恢復(fù);飼喂純牛奶后的milk組多樣性降低。
表1腸道菌群alpha指數(shù)
綜上所述,西藏靈菇能夠在一定程度使糖尿病小鼠的腸道菌群向正常水平恢復(fù)。高通量測序結(jié)果表明小鼠腸道菌群在門分類水平上主要由厚壁菌門和擬桿菌門組成;在屬分類水平上主要由alistipes、blautia、bacteroides和lactobacillus幾個(gè)屬組成。在門分類學(xué)水平上ii型糖尿病狀態(tài)使得厚壁菌門豐度升高擬桿菌門豐度降低;在屬分類學(xué)水平上糖尿病使得alistipes和lactobacillus豐度降低,使得blautia和bacteroides豐度升高。飼喂西藏靈菇使得ii型糖尿病小鼠腸道菌群中發(fā)生變化的菌豐度向正常水平恢復(fù)。高通量測序結(jié)果表明ii型糖尿病狀態(tài)使得小鼠腸道菌群多樣性降低,飼喂西藏靈菇使得小鼠腸道菌群多樣性向正常水平恢復(fù)。
實(shí)驗(yàn)二:西藏靈菇對(duì)ii型糖尿病小鼠生化指標(biāo)的影響
(一)小鼠體重測量及精神狀態(tài)觀察
各組小鼠每周測量體重,對(duì)小鼠精神狀態(tài)進(jìn)行觀察,并記錄
(二)飲食飲水的測量
每隔24h對(duì)各組小鼠飲食飲水進(jìn)行測量連續(xù)7天,并作記錄。
(三)血液樣本采集及處理
1、樣本采集
停止飼喂西藏靈菇當(dāng)天對(duì)各組小鼠進(jìn)行眼球取血。
2、樣本處理
血清收集:室溫下血液自然凝固20min,3000r/min離心20min收集上清。
血漿收集:選擇醫(yī)用肝素鈉作為抗凝劑,取20ul小鼠血液加入180μl肝素鈉生理鹽水溶液充分混合20min后,3000r/min離心20min左右仔細(xì)收集上清。
3、測定血糖及血清胰島素
4、胰島素抵抗指數(shù)
根據(jù)
5、測定血漿脂多糖、血清丙二醛及腎臟mda
(四)小腸絨毛掃描電鏡
取各組小鼠小腸1cm,利用超聲波將其腸壁內(nèi)容物清洗干凈。對(duì)小鼠小腸進(jìn)行電鏡前處理,用導(dǎo)電膠帶黏在掃描電鏡樣品臺(tái)上進(jìn)行掃描。
(五)數(shù)據(jù)處理與分析
利用orgin7.5對(duì)生化數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)差分析;spss17.0軟件對(duì)生化數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析(one-wayanova)。
(六)結(jié)果與分析
1、西藏靈菇對(duì)ii型糖尿病小鼠體重的影響
ct組、tb21、tb25、tb29、t2d組和milk組小鼠飼喂西藏靈菇后的第一周到第八周體重變化率分別是2.96%,1.85%、0.74%、1.07%,-0.13%,-0.15%。
西藏靈菇對(duì)小鼠體重的影響如圖6,■表示ct,●表示tb21,▲表示tb25,×表示tb29,+表示t2d,
ii型糖尿病小鼠確實(shí)存在體重減輕的現(xiàn)象,飼喂西藏靈菇后使得ii型糖尿病小鼠體重減輕現(xiàn)象得到一定程度的緩解,21℃西藏靈菇對(duì)糖尿病小鼠體重減輕現(xiàn)象的緩解作用最明顯;飼喂純牛奶反而惡化這一現(xiàn)象。
2、西藏靈菇飼喂對(duì)ii型糖尿病小鼠食物和水?dāng)z入量的影響
西藏靈菇對(duì)ii型糖尿病小鼠飲食的影響見圖7,西藏靈菇對(duì)ii型糖尿病小鼠飲水量的影響見圖8。與ct組相比,t2d組小鼠飲食和飲水量均顯著增加(α﹤0.05),飲食量增加87.48%飲水量約增加5.47倍。與t2d組小鼠相比,飼喂西藏靈菇后的tb21、tb25和tb29組小鼠飲食和飲水量均顯著降低,飲食量分別降低44.32%、13.88%和20.56%,飲水量分別降低65.27%、26.11%和52.46%;飼喂純牛奶后的milk組小鼠飲食和飲水量顯著增加,飲食量增加0.12%,飲水量增加1.41%。
西藏靈菇對(duì)ii型糖尿病小鼠食物和水?dāng)z入顯著增加的現(xiàn)象有一定的改善作用,其中29℃的西藏靈菇對(duì)ii型糖尿病小鼠飲食飲水的改善作用大;飼喂純牛奶反而惡化ii型糖尿病小鼠多飲多食的現(xiàn)象。
3、西藏靈菇對(duì)ii型糖尿病小鼠空腹血糖、血清胰島素和胰島素抵抗指數(shù)的影響
西藏靈菇對(duì)各組小鼠空腹血糖、血清胰島素(insulin,ins)含量和胰島素抵抗指數(shù)(insulinresistanceindex,homa-ir)的影響見圖9-圖11。
與ct組相比,t2d組小鼠空腹血糖顯著升高2.26倍。與t2d組小鼠相比,飼喂西藏靈菇后的tb21、tb25和tb29組小鼠空腹血糖顯著降低(α﹤0.05),分別降低42.83%、21.84%和23.93%;飼喂純牛奶的milk組小鼠空腹血糖升高了7.96%。
西藏靈菇對(duì)糖尿病小鼠血糖降低有一定的改善作用,其中21℃西藏靈菇對(duì)ii型糖尿病小鼠空腹血糖的降低作用較明顯;飼喂純牛奶反而導(dǎo)致血糖升高。
西藏靈菇對(duì)各組糖尿病小鼠血清胰島素含量沒有顯著作用。
與ct組相比t2d組小鼠的胰島素抵抗指數(shù)顯著升高2.24倍。與t2d組小鼠相比,飼喂西藏靈菇后的tb21、tb25和tb29組小鼠的胰島素抵抗指數(shù)顯著降低(α﹤0.05),分別降低43.61%、21.44%和26.13%;而飼喂純牛奶的milk組小鼠胰島素抵抗指數(shù)顯著升高了6.83%。
西藏靈菇能在一定程度上緩解ii型糖尿病小鼠胰島素抵抗癥狀,其中21℃西藏靈菇對(duì)胰島素抵抗癥狀的改善作用最明顯;飼喂純牛奶反而惡化這一癥狀。
4、西藏靈菇對(duì)ii型糖尿病小鼠腎臟和全身氧化損傷程度的影響
丙二醛(maloondialdehyde,mda)是一個(gè)判定氧化損傷的常用指標(biāo),經(jīng)常被用來判定機(jī)體或組織的氧化損傷程度。西藏靈菇對(duì)ii型糖尿病小鼠腎臟及全身氧化損傷的影響見圖12和圖13。
ii型糖尿病狀態(tài)對(duì)小鼠腎臟造成了較為明顯的氧化損傷。與ct組相比t2d組小鼠腎臟氧化損傷程度升高了1.28倍。與t2d組小鼠相比,飼喂西藏靈菇后的tb21、tb25和tb29組小鼠腎臟氧化損傷程度分別降低了46.91%、23.74%和36.03%;飼喂純牛奶后milk組小鼠腎臟氧化損傷程度升高了0.91%。
西藏靈菇能在一定程度上降低ii型糖尿病小鼠腎臟氧化損傷程度,飼喂純牛奶使得小鼠腎臟氧化損傷程度增加。
ii型糖尿病狀態(tài)對(duì)小鼠全身造成了較為明顯的氧化損傷。與ct組相比t2d組小鼠全身氧化損傷程度升高了62.94%。與t2d組小鼠相比,飼喂西藏靈菇后的tb21、tb25和tb29組小鼠全身氧化損傷程度顯著降低(α﹤0.05),分別降低了47.29%、31.24%和66.76%;飼喂純牛奶后milk組小鼠全身氧化損傷程度升高了28.83%。
西藏靈菇能在一定程度上緩解ii型糖尿病小鼠,21℃西藏靈菇對(duì)ii型糖尿病小鼠全身氧化損傷程度的改善作用最明顯;飼喂純牛奶反而惡化這一癥狀。
5、西藏靈菇對(duì)ii型糖尿病小鼠代謝內(nèi)毒素血癥的影響
研究發(fā)現(xiàn)飼喂高脂膳食的大鼠血漿中脂多糖的含量會(huì)升高2-3倍達(dá)到一個(gè)閾值,此時(shí)大鼠出現(xiàn)的現(xiàn)象被稱為代謝內(nèi)毒素血癥。脂多糖(lipoopolysaccharide,lps)是革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁的成分之一,ii型糖尿病小鼠體內(nèi)血漿脂多糖含量代表著代謝內(nèi)毒素血癥。西藏靈菇對(duì)各組小鼠血漿脂多糖含量影響見圖14。
ii型糖尿病狀態(tài)使得小鼠代謝內(nèi)毒素血癥升高。與ct組相比t2d組小鼠代謝內(nèi)毒素血癥升高了26.08%;與t2d組小鼠相比,飼喂西藏靈菇后的tb21、tb25和tb29組小鼠代謝內(nèi)毒素血癥顯著性降低(α﹤0.05),分別降低了16.53%、7.61%和12.87%;飼喂純牛奶后的milk組小鼠代謝內(nèi)毒素血癥增加了5.51%。
西藏靈菇能在一定程度上降低ii型糖尿病小鼠的代謝內(nèi)毒素血癥,21℃西藏靈菇對(duì)ii型糖尿病小鼠代謝內(nèi)毒素血癥的降低作用最顯著;飼喂純牛奶反而惡化了這一癥狀。
6、西藏靈菇對(duì)ii型糖尿病相小鼠小腸絨毛形態(tài)的影響
西藏靈菇對(duì)ii型糖尿病小鼠小腸絨毛形態(tài)的影響見圖15-圖20。ii型糖尿病狀態(tài)使得小鼠小腸絨毛排列不規(guī)則并出現(xiàn)萎縮現(xiàn)象。正常組小鼠回腸絨毛排列整齊、規(guī)則、形狀和大小一致,未見萎縮、塌陷和壞死(如圖15);ii型糖尿病組小鼠回腸絨毛排列不規(guī)則、絨毛間的差異較大、伴隨萎縮、塌陷的現(xiàn)象(如圖16);飼喂純牛奶的milk組小鼠回腸絨毛呈極度不規(guī)則排列、并出現(xiàn)嚴(yán)重的萎縮現(xiàn)象(如圖17);飼喂西藏靈菇的tb21、tb25和tb29組小鼠回腸絨毛排列整、規(guī)則、形狀和大小較為均一、塌陷和萎縮癥狀得到一定程度的緩解(如圖18、圖19和圖20)。
西藏靈菇能在一定程度上改善ii型糖尿病小鼠小腸絨毛形態(tài),其中21℃西藏靈菇對(duì)ii型糖尿病小鼠小腸絨毛形態(tài)的改善作用最顯著;飼喂純牛奶反而惡化了這一現(xiàn)象。
綜上所述,與ct組小鼠相比t2d組小鼠出現(xiàn)了體重減輕、飲食飲水增多的現(xiàn)象;同時(shí)血糖顯著升高并出現(xiàn)較為明顯的胰島素抵抗癥狀;ii型糖尿病小鼠全身和腎臟氧化損傷程度也較為明顯;ii型糖尿病小鼠出現(xiàn)腸代謝內(nèi)毒素血癥的同時(shí)小鼠小腸絨毛排列不規(guī)則并出現(xiàn)較為嚴(yán)重的萎縮現(xiàn)象。
飼喂西藏靈菇后使得ii型糖尿病小鼠體重減輕、飲食和飲水增加的現(xiàn)象得到一定程度的緩解,其中21℃西藏靈菇對(duì)ii型糖尿病小鼠體重減輕現(xiàn)象的緩解作用最明顯,29℃西藏靈菇對(duì)ii型糖尿病小鼠飲食飲水的改善作用較明顯;飼喂純牛奶反而惡化了這一現(xiàn)象。
西藏靈菇對(duì)ii型糖尿病小鼠空腹血糖和胰島素抵抗癥狀有一定的改善作用,其中21℃西藏靈菇對(duì)ii型糖尿病小鼠的空腹血糖和胰島素抵抗癥狀的改善作用較為顯著;飼喂純牛奶反而造成了空腹血糖升高和胰島素抵抗癥狀的惡化。
西藏靈菇對(duì)ii型糖尿病小鼠全身和腎臟氧化損傷有一定的改善作用其中對(duì)全身氧化損傷的改善作用較顯著,飼喂純牛奶反而使得小鼠氧化損傷程度增加。
西藏靈菇使ii型糖尿病小鼠的代謝內(nèi)毒素血癥顯著降低,21℃西藏靈菇對(duì)ii型糖尿病小鼠代謝內(nèi)毒素血癥的改善作用最顯著;飼喂純牛奶反反而惡化了代謝內(nèi)毒素血癥。
西藏靈菇對(duì)ii型糖尿病小鼠小腸內(nèi)壁絨毛形態(tài)有改善作用,飼喂純牛奶造成了ii型糖尿病小鼠小腸內(nèi)壁絨毛形態(tài)更為嚴(yán)重的塌陷和萎縮。
實(shí)驗(yàn)三、西藏靈菇對(duì)糖尿病小鼠腸道代謝物的影響
(一)糞便樣品前處理
取-80℃保存的糞便200mg于2ml離心管中加入超純水1000μl糞便,勻漿5min,13000r/min離心10min。取400μl上清液于另一2ml離心管中,作為第一步提取液棄去剩余的上清液。在糞便沉淀物中再加入1000μl甲醇,勻漿5min,13000r/min離心10min。取400μl上清液作為第二步提取液與第一步提取液混合,振蕩30s。
(二)樣品衍生化
取400μl上述混合液于2ml離心管中,加入1mg/ml十七酸甲醇溶液200μl(內(nèi)標(biāo)),真空冷凍干燥。干燥后加入甲氧胺鹽酸鹽吡啶溶液200μl密封后振蕩30s,放置于30℃的搖床中反應(yīng)90min。反應(yīng)結(jié)束后于離心管中加入80μlbsfta(含1%tmcs)密封后,振蕩30s,放置于70℃搖床中反應(yīng)60min。反應(yīng)結(jié)束后振蕩10s。10000r/min離心10min取上清于樣品瓶中,加入600μl乙腈,室溫下放置1h后,進(jìn)樣分析。
(三)gc-ms運(yùn)行條件
色譜條件:氣相色譜柱型號(hào)為db-5m(19091s433:30m×0.25mm×0.25μm)色譜柱長度30cm;進(jìn)樣口溫度270℃,流速為1ml/min,載氣為99.999%的高純氦氣;采用不分流進(jìn)樣;進(jìn)樣量為1μl。色譜柱程序升溫條件見表2。
表2gc升溫程序
質(zhì)譜條件為:質(zhì)譜離子源電壓為70ev,離子阱溫度220℃、傳輸線溫度280℃,電子倍增器電壓為100mv,數(shù)據(jù)采集掃描模式為全掃描,采集范圍是50~550m/z,溶劑延遲時(shí)間為5min。
(四)數(shù)據(jù)處理
小鼠腸道代謝物的定性分析,采用將樣本中的組成成分與nist08標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對(duì)比。定量分析,以內(nèi)標(biāo)物十七酸的量通過峰面積的壁紙來確定其他物質(zhì)的含量。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析均采用spss17.0軟件進(jìn)行,繪圖采用origin7.5進(jìn)行。
(五)結(jié)果與分析
1、ii型糖尿病小鼠腸道代謝物物質(zhì)鑒定
取各組小鼠的糞便樣本gc-ms分析的總離子流圖,總離子流圖通過計(jì)算機(jī)與nist08數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對(duì)比,人工圖譜解析、篩選,最終確定小鼠腸道代謝物的組成。
對(duì)各組小鼠糞便樣本中物質(zhì)經(jīng)分析確定,主要為氨基酸類、短鏈脂肪酸類、糖類、糖酸類和長鏈脂肪酸類等化合物。其中氨基酸類主要有丙氨酸、亮氨酸、纈氨酸、絲氨酸、甘氨酸、蘇氨酸、天門冬氨酸、脯氨酸等;短鏈脂肪酸類主要有乙酸、丙酸、丁酸等;糖類物質(zhì)主要有葡萄糖、果糖、甘露糖、核糖、阿拉伯糖、來蘇糖、半乳糖、塔羅糖等;糖酸類主要有葡萄糖酸、葡萄糖醛酸、半乳糖酸等;長鏈脂肪酸類主要有軟脂酸、硬脂酸等。
2、ii型糖尿病小鼠腸道代謝物的變化
(1)脂肪酸類物質(zhì)
①短鏈脂肪酸類物質(zhì)
將gc-ms分析所得數(shù)據(jù)經(jīng)加入十七酸作為內(nèi)標(biāo)物相對(duì)定量后,繪制了各組小鼠腸道代謝物短鏈脂肪酸變化圖。
乙酸含量變化見圖21,腸道代謝物中各組小鼠乙酸含量各組間略有差異,但構(gòu)不成統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著水平(α﹤0.05)。與ct組相比t2d組乙酸含量降低;與t2d組相比飼喂21℃和29℃西藏靈菇小鼠乙酸含量升高尤其是tb29組乙酸含量基本恢復(fù)到與ct組相同的含量,飼喂25℃西藏靈菇的小鼠乙酸含量沒有變化;飼喂純牛奶的milk組小鼠腸道中乙酸含量降低。
丙酸含量變化見圖22,腸道代謝物中各組小鼠丙酸含量有顯著差異(α﹤0.05)。與ct組相比t2d組丙酸含量顯著降低;與t2d組相比飼喂21℃和29℃西藏靈菇的小鼠丙酸含量升高尤其是tb29組丙酸含量顯著升高,飼喂25℃西藏靈菇小鼠丙酸含量沒有變化;飼喂純牛奶的milk組小鼠腸道中丙酸含量降低。
丁酸含量變化見圖23,可以看出,腸道代謝物中各組小鼠丁酸含量有顯著差異(α﹤0.05)。與ct組相比t2d組小鼠腸道內(nèi)丁酸含量顯著降低;與t2d組相比飼喂三種不同溫度下制備的西藏靈菇后的小鼠丁酸含量升高;飼喂純牛奶的milk組小鼠腸道中丁酸含量降低。
戊酸含量變化見圖24可以看出,腸道代謝物中各組小鼠戊酸含量有顯著差異(α﹤0.05)。與ct組相比t2d組小鼠腸道內(nèi)戊酸含量顯著降低;與t2d組相比飼喂21℃和29℃西藏靈菇的小鼠戊酸含量升高尤其是tb21組丙酸含量升高明顯,飼喂25℃西藏靈菇的小鼠戊酸含量基本沒有變化;飼喂純牛奶的milk組小鼠腸道戊酸含量降低。
t2d組小鼠腸道內(nèi)的乙酸、丙酸、丁酸和戊酸含量低于ct組小鼠。飼喂21℃和29℃的西藏靈菇后的小鼠腸道內(nèi)的乙酸、丙酸和戊酸含量升高而飼喂25℃的西藏靈菇對(duì)這幾種物質(zhì)含量基本沒有影響;飼喂三種溫度下制備的西藏靈菇后小鼠腸道內(nèi)的丁酸含量均升高。
②長鏈脂肪酸類物質(zhì)
腸道代謝物中的長鏈脂肪酸包括軟脂酸、硬脂酸、油酸和亞油酸等中長鏈不飽和與飽和脂肪酸等。各組小鼠腸道代謝物長鏈脂肪酸含量變化見圖5-2。
軟脂酸和硬脂酸含量變化見圖25和26,腸道代謝物中各組小鼠長鏈脂肪酸的含量有顯著差異(α﹤0.05)。與ct組相比t2d組軟脂酸和硬脂酸含量顯著降低;與t2d組相比飼喂三種不同溫度下制備的西藏靈菇小鼠軟脂酸和硬脂酸含量升高尤其是tb21組含量升高明顯;飼喂純牛奶milk組小鼠軟脂酸含量變化不明顯。
油酸酸和亞油酸含量變化見圖27和28,腸道代謝物中各組小鼠油酸和亞油酸含量有顯著差異(α﹤0.05)。與ct組相比t2d組油酸和亞油酸含量顯著降低;與t2d組相比飼喂21℃和29℃西藏靈菇的小鼠油酸和亞油酸含量升高尤其是tb21組含量升高明顯,飼喂25℃西藏靈菇的小鼠油酸和亞油酸含量基本沒有變化;飼喂純牛奶milk組小鼠油酸含量變化不明顯亞油酸含量有所升高。
t2d組小鼠軟脂酸、硬脂酸、油酸和亞油酸代謝物的含量均顯著低于ct組小鼠。飼喂三種不同溫度下制備的西藏靈菇的tb21、tb25和tb29組軟脂酸和硬脂酸含量升高;飼喂21℃和29℃西藏靈菇后的tb21和tb29組油酸和亞油酸含量升高而飼喂25℃的西藏靈菇對(duì)這兩種物質(zhì)含量基本沒有影響。
綜上,飼喂西藏靈菇可以提高乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、軟脂酸、硬脂酸、油酸和亞油酸的含量。
(2)糖類物質(zhì)
本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在小鼠腸道代謝物中含有大量的糖類物質(zhì),主要有葡萄糖、果糖、半乳糖、松二糖、核糖、木糖、麥芽糖、甘露糖、塔羅糖等26種糖類物質(zhì)。
葡萄糖、果糖和半乳糖的含量變化見圖29至圖31。
t2d組小鼠葡萄糖代謝物含量低于ct組小鼠。飼喂三種不同溫度下制備的西藏靈菇小鼠葡萄糖含量均低于t2d組。
各組小鼠果糖含量略有差異,但統(tǒng)計(jì)學(xué)上差異不顯著水平(α﹤0.05),與ct組相比t2d組果糖含量升高;與t2d組相比飼喂21℃和25℃西藏靈菇小鼠果糖含量降低,飼喂29℃西藏靈菇小鼠葡萄糖含量高于t2d組;飼喂純牛奶milk組小鼠腸道中果糖含量低于t2d組。
t2d組小鼠半乳糖代謝物含量低于ct組小鼠。半乳糖含量各組間有顯著差異(α﹤0.05)。與ct組相比t2d組半乳糖糖含量顯著降低;與t2d組相比飼喂21℃和29℃西藏靈菇小鼠半乳糖含量升高,飼喂25℃西藏靈菇的小鼠半乳糖含量沒有變化;飼喂純牛奶milk組小鼠半乳糖含量低于t2d組。
綜上,飼喂西藏靈菇能在一定程度上降低ii型糖尿病小鼠葡萄糖和果糖的含量,提高半乳糖的含量。