代谢组学项目文章 | 黑木耳多糖对小鼠肠道微生物及代谢表型的影响
发布时间 2023-01-06

代谢组学项目文章 | 黑木耳多糖对小鼠肠道微生物及代谢表型的影响(图1)

文章标题:Effects of Auricularia auricula Polysaccharides on Gut Microbiota and Metabolic Phenotype in Mice

发表期刊:Foods

影响因子:5.561

作者单位:西北大学

百趣提供服务:发现代谢组学Standard-亲水版16s


百趣代谢组学分享—研究背景

黑木耳是一种常见的美味健康食品,在中国享有“素中之肉”、“素食之王”的美誉。多糖是黑木耳子实体中最重要的活性成分之一,具有抗氧化、免疫调节、减肥及减脂作用。近年来许多研究都集中在用黑木耳提取物来预防和治疗代谢紊乱及其他疾病,但其对身体健康影响的潜在机制仍不清楚。在本研究中,作者使用代谢组学和肠道微生物组学方法研究秦巴山黑木耳多糖(Auricularia auricula polysaccharides, AAP)对正常雄性小鼠血清代谢产物和肠道菌群的影响,并揭示其对哺乳动物整体代谢和肠道微生物群稳态的调节作用。


百趣代谢组学分享—材料和方法

C57BL/6J雄性小鼠饲养

小鼠在标准条件下饲养一周后,将小鼠随机分为2组:正常饮食组(ND,n=10)和喂食黑木耳多糖组(AAP,n=10,200mg/kg/天),两组均连续喂食12周。

 

百趣代谢组学分享—样本收集

收集肠道内容物用于16S检测,收集血清样本用于代谢组学检测。


百趣代谢组学分享—研究结果

1.AAP对小鼠肠道菌群α和β多样性的影响

如图所示,ND组和AAP组的Chao1、ACE、Shannon和Simpson指数没有显著差异(图1C-F)。说明AAP喂食不会破坏小鼠肠道菌群的稳态。

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图1. 黑木耳多糖对小鼠肠道菌群α多样性的影响


如图2A所示,ND组和AAP组的肠道微生物结构组成相似,表明喂食补充AAP不会显著改变肠道微生物的β多样性。然而喂食AAP后,小鼠肠道菌群的相对丰度发生了变化。在门水平上,小鼠肠道微生物群落结构主要由拟杆菌属、厚壁菌属、放线菌属、弯曲杆菌属、脱杆菌属和变形杆菌属组成。其中,厚壁菌门和拟杆菌门是优势菌群(图2C)。与ND组相比,AAP组拟杆菌、放线菌和变形菌的丰度显著增加,而厚壁菌门的丰度显著降低。随后通过组间学生t检验,发现几种具有显著差异(p<0.05)的菌群,其中约氏乳杆菌、魏斯氏乳酸菌、柠檬酸杆菌、粪肠球菌、动物双歧杆菌和单形拟杆菌在AAP组的丰度显著增大,而厚壁菌M10-2的丰度显著降低(图2D)。

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图2. 黑木耳多糖对小鼠肠道菌群β多样性的影响


2.AAP喂食后小鼠血清生物标志物的筛选

本次通过LC-MS检测到239种(负离子模式)和368种代谢物(正离子模式)。从OPLS-DA评分图可以看出,ND组和AAP组小鼠的血清样本有显著差异,且所有样本均在95%置信区间内。并通过置换检验验证了模型的可预测性及稳健性(图3A、B、C、D)。作者进一步结合VIP>1和p<0.05筛选出51种差异代谢物作为AAP喂食后小鼠血清中的潜在生物标志物。其中正负模式下都检测到L-赖氨酸、瓜氨酸和吲哚酚硫酸盐。

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图3. AAP摄入后小鼠血清生物标志物的筛选


3.AAP喂食后小鼠血清生物标志物含量及通路变化

接下来作者对筛选的差异物质进行了层次聚类分析,进一步展示了这些物质在两组间的表达差异(图4A)。并通过对51种差异物质进行通路富集表明,AAP喂食后产生的差异物质主要富集在精氨酸生物合成途径中,其次是精氨酸和脯氨酸代谢,甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢,甘油磷脂代谢和鞘脂代谢途径(图4B)。

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图4. 代谢途径分析


4.小鼠肠道菌群和代谢产物的相关性分析

为了进一步研究喂食AAP后小鼠肠道菌群与代谢产物之间的相关性,对主要肠道菌群与差异物质进行了相关性分析。结果如图5所示。魏斯氏乳酸菌与其中11种差异代谢产物之间存在显著的正相关,与5种差异代谢物呈显著负相关。约氏乳杆菌和其中12种差异物质呈正相关,而与4种差异代谢物呈显著负相关;柠檬酸杆菌与11种差异物存在明显的正相关,而与罗汉松脂素和二十碳五烯酸呈负相关。而厚壁菌属M10-2与其中4种代谢产物呈正相关,与其中13种差异物质则呈负相关。

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图5. 肠道菌群和代谢物之间的相关性分析


百趣代谢组学分享—研究结论

本研究表明,黑木耳多糖AAP能够促进正常小鼠肠道中约氏乳杆菌、魏斯氏乳酸菌、柠檬酸杆菌、粪肠球菌、动物双歧杆菌和单形拟杆菌的生长。AAP膳食补充后,发现51种差异代谢产物,主要富集于精氨酸生物合成途径,其次是精氨酸和脯氨酸代谢途径,甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢途径及甘油磷脂代谢。此外,研究发现差异菌群和差异代谢物之间存在密切的相关性,这可能有助于AAP的生物活性。这些结果为进一步开发利用秦巴山区黑木耳资源和以AAP为主要功能成分的营养食品奠定了理论基础。


百趣代谢组学分享—文献下载链接:

https://pan.baidu.com/s/1AkhuQ860ebMMmS59wm8s0Q

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