元寶楓籽油膳食補(bǔ)充對(duì)大鼠腸道菌群和代謝物的影響

張 珂, 常婷婷, 陳顯揚(yáng), 紀(jì)寶明, 宋王婷

(北京林業(yè)大學(xué)草業(yè)與草學(xué)院1,北京 100083) (寶楓生物科技(北京)有限公司2,北京 101300)

元寶楓(AcertruncatumBunge)是我國(guó)特有的樹(shù)種,具有景觀造林、油品加工及醫(yī)學(xué)用藥等方面的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)價(jià)值[1]。元寶楓籽油富含亞油酸(C18∶2)、油酸(C18∶1)等不飽和脂肪酸,質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)92%,優(yōu)于其他食用油,如葵花籽油、菜籽油和花生油等[2]。另外,元寶楓籽油中質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%～7%的是神經(jīng)酸,一種來(lái)源稀少但對(duì)人類(lèi)健康,尤其是在大腦發(fā)育和維護(hù)方面至關(guān)重要的極長(zhǎng)鏈脂肪酸[3]。元寶楓籽油于2011年獲我國(guó)衛(wèi)生部批準(zhǔn)作為新資源食品,也是可用于量產(chǎn)神經(jīng)酸的重要木本油料資源之一[4]。

代謝組學(xué)是一種涉及對(duì)生物系統(tǒng)中完整的內(nèi)源代謝物進(jìn)行全面分析的方法[5]。隨著對(duì)內(nèi)源性代謝物的整體及其變化的檢測(cè)、量化和分類(lèi),探索生物體代謝變化規(guī)律或變化過(guò)程的本質(zhì)[6]。脂質(zhì)在生命活動(dòng)中扮演十分重要的角色,對(duì)生物體的健康及疾病發(fā)展具有深刻意義。脂質(zhì)組學(xué)作為代謝組學(xué)的一個(gè)分支,越來(lái)越多應(yīng)用于生物體疾病的發(fā)生與發(fā)展等方面的研究。

腸道菌群是人體最大的微生態(tài)系統(tǒng),對(duì)人體的物質(zhì)和能量代謝具有重大影響。腸道菌群的構(gòu)成受到飲食等各種環(huán)境因素的影響[7]。微生物-腸-腦軸是腸道菌群、腸道和大腦之間的雙向通訊網(wǎng)絡(luò),通過(guò)炎癥及內(nèi)分泌系統(tǒng)相互作用調(diào)節(jié)免疫、胃腸和中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能[8]。膳食脂肪酸攝入對(duì)塑造微生物群落組成方面具有重要作用[9]。腸道菌群及其代謝物不僅調(diào)節(jié)人體健康,而且在連接飲食和宿主方面具有重要意義[10]。大量研究表明宿主先天/適應(yīng)性免疫系統(tǒng)與腸道菌群之間存在動(dòng)態(tài)相互作用[11, 12]。腸道菌群的失調(diào)可能會(huì)損害宿主的免疫反應(yīng)并導(dǎo)致各種炎癥性疾病的發(fā)展[10]。在小鼠模型中,元寶楓籽油膳食補(bǔ)充能有效抑制由高脂[13]或脂多糖[14]攝入導(dǎo)致的腸道炎癥反應(yīng)及代謝紊亂等問(wèn)題,并促進(jìn)腸道健康。孫朋浩等[15]通過(guò)對(duì)小鼠喂食元寶楓籽來(lái)探究其腸道菌群的變化,發(fā)現(xiàn)元寶楓籽對(duì)機(jī)會(huì)性致病菌具有一定程度的抑制作用。元寶楓籽中的脂肪酸對(duì)腸道菌群及代謝物的影響,以及二者之間的相互作用鮮見(jiàn)報(bào)道。

實(shí)驗(yàn)室前期工作已證明了元寶楓籽油的膳食補(bǔ)充可促進(jìn)動(dòng)物學(xué)習(xí)和記憶能力顯著提高,并通過(guò)對(duì)血清和腦組織的脂質(zhì)組學(xué)分析找出了起效的生物標(biāo)志物和潛在的代謝通路[16]。為進(jìn)一步了解元寶楓籽油的攝入對(duì)腸道菌群及腸-腦軸的潛在影響,采用16 S rDNA測(cè)序技術(shù)聯(lián)合脂質(zhì)組學(xué)的手段,對(duì)攝入元寶楓籽油后大鼠的腸道菌群和糞便代謝物進(jìn)行綜合分析,為元寶楓籽油針對(duì)腸-腦軸相關(guān)的醫(yī)藥開(kāi)發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

6～8周齡雄性SD大鼠,體重180～200 g,購(gòu)于維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心(中國(guó)北京)。動(dòng)物均處于室內(nèi)溫度(22±2)℃、相對(duì)濕度45%、12 h晝夜循環(huán)采光的適宜環(huán)境中,可自由進(jìn)食、飲水。

乙腈和甲醇均為色譜級(jí)。

元寶楓籽油的成分由中國(guó)北京PONY譜尼測(cè)試集團(tuán),以GB 5009.168—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪酸的測(cè)定》[17]方法測(cè)定,結(jié)果詳見(jiàn)表1[16]。

表1 元寶楓籽油的脂肪酸構(gòu)成[16]

1.2 儀器與設(shè)備

ACQUITY超高效液相色譜(UPLC),XEVO-G2XS三重四極桿飛行時(shí)間(QTOF)質(zhì)譜,電噴霧離子源(ESI)。

1.3 方法

1.3.1 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)方法及樣品采集

20只大鼠隨機(jī)分為兩大組(n=10/組):對(duì)照組和處理組。大鼠在正式實(shí)驗(yàn)前適應(yīng)性飼養(yǎng)1周。元寶楓籽油通過(guò)灌胃法進(jìn)行飼喂。根據(jù)衛(wèi)生部2011年第9號(hào)文件的推薦用量,神經(jīng)酸的每日補(bǔ)充劑量應(yīng)不高于300 mg,以人體重60 kg,人與大鼠的給藥換算系數(shù)6.3,可計(jì)算出神經(jīng)酸的給藥量為30mg/kg。研究中神經(jīng)酸在元寶楓籽油中質(zhì)量分?jǐn)?shù)6.8%,計(jì)算可得元寶楓籽油的給藥劑量為442 mg/kg。為避免其他油料中含有同類(lèi)脂肪酸對(duì)研究的干擾,給對(duì)照組灌胃相同劑量生理鹽水。所有動(dòng)物連續(xù)灌胃7 d,收集第1天、第7天的糞便樣本,于-80 ℃?zhèn)溆谩?/p>

本實(shí)驗(yàn)單位使用許可證編號(hào)為SCXK(京)2016-0006;動(dòng)物質(zhì)量合格證編號(hào)為No.11001119110-67847。實(shí)驗(yàn)經(jīng)北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理和使用委員會(huì)批準(zhǔn),符合實(shí)驗(yàn)動(dòng)物飼養(yǎng)和使用的相關(guān)規(guī)定。通過(guò)北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理和使用委員會(huì)的動(dòng)物倫理審查(No. P2019070)。

1.3.2 腸道菌群16 S rDNA測(cè)序

大鼠糞便樣本委托杭州聯(lián)川生物技術(shù)股份有限公司進(jìn)行16 S rDNA高通量測(cè)序分析。提取樣品總DNA后檢測(cè)樣品的純度和濃度。對(duì)16 S rDNA基因的V3+V4測(cè)序區(qū)域用通用引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增。AxyPrep DNA GelExtraction Kit用于純化擴(kuò)增子。產(chǎn)物經(jīng)過(guò)定量和均一化后形成測(cè)序文庫(kù),隨后進(jìn)行文庫(kù)質(zhì)檢,合格的產(chǎn)物使用IlluminaMiSeq平臺(tái)對(duì)其進(jìn)行測(cè)序。

1.3.3 脂質(zhì)組學(xué)樣品制備

稱(chēng)取0.1 g糞便樣品于1 mL預(yù)冷的異丙醇中,渦旋1 min后在室溫靜置10 min,隨后將混合物在-20 ℃儲(chǔ)存過(guò)夜。之后將樣品在14 000 r/min下離心20 min,將上清液轉(zhuǎn)移到新試管中,以V異丙醇∶V乙腈∶V水=2.5∶1∶1,稀釋至110,儲(chǔ)存在-80 ℃?zhèn)溆谩?/p>

1.3.4 脂質(zhì)組學(xué)測(cè)定方法

樣品通過(guò)ACQUITY的UPLC和XEVO-G2XS QTOF質(zhì)譜和ESI進(jìn)行分析。樣品脂質(zhì)成分分離在Acquity超高效液相色譜與C18反相色譜柱(2.1×100 mm,1.7 μm,Waters)上進(jìn)行。流動(dòng)相為:A相為含有0.1% 甲酸乙腈/水(60∶40)的10 mmol/L甲酸銨溶液;B相為含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%甲酸異丙醇/乙腈(90∶10)的10 mmol/L甲酸銨。流動(dòng)相的流速為0.4 mL/min,初始條件為B相40%。按照洗脫條件對(duì)樣品進(jìn)行分離洗脫:0～2 min,B相40%、2～2.1min,B相43%、2.1～12 min,B相50%、12～12.1 min,B相54%、12.1～18 min,B相70%、18～18.1 min,B相99%、18.1～20 min,B相回到40%。

樣品進(jìn)樣量為1 μL。采用Xevo-G2XS QTOF質(zhì)譜儀檢測(cè)陽(yáng)性和陰性模式的脂質(zhì)離子,質(zhì)譜儀在m/z為50～1200的MSE模式下操作,采集時(shí)間為0.2 s。源溫度為120 ℃。脫溶劑溫度為550 ℃,氣體流量為1 000 L/h,流動(dòng)氣體為氮?dú)狻Ｃ?xì)管電壓為2.0 kV (+)/1.5 kV(-),錐體電壓為20 V。以亮氨酸腦啡肽(200 pg/μL,V乙腈∶V水=1∶1)作為鎖定質(zhì)量用于精確質(zhì)量測(cè)定,并用0.5 mmol/L甲酸鈉溶液進(jìn)行校正。

1.4 數(shù)據(jù)處理分析

1.4.1 微生物多樣性分析

使用Greengenes數(shù)據(jù)庫(kù)(V.13.8)選擇具有100%相似性的操作分類(lèi)單位(OTU)進(jìn)行分類(lèi)鑒定,以分析16 S rDNA測(cè)序數(shù)據(jù)[18]。將OTU的代表性序列與微生物參考數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì),得到每個(gè)OTU對(duì)應(yīng)的物種分類(lèi)信息,然后統(tǒng)計(jì)每個(gè)樣本的組成(門(mén)、綱、目、科、屬和種)。在此基礎(chǔ)上,利用QIIME2軟件生成了不同分類(lèi)級(jí)別的物種豐度表。

1.4.2 脂質(zhì)組數(shù)據(jù)處理

原始質(zhì)譜數(shù)據(jù)集在Waters XEVO-G2XS QTOF儀器上生成,并由Progenesis QI 2.0軟件處理。為了識(shí)別和評(píng)估兩組間的特征,使用MetaboAnalyst網(wǎng)站進(jìn)行組學(xué)分析,并用R語(yǔ)言中vegan 26包中進(jìn)行單變量和多變量分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 腸道菌群變化分析

大腦發(fā)育及功能維持與存在于人體腸道中的復(fù)雜菌群結(jié)構(gòu)有關(guān)[19]。腸-腦軸對(duì)維持穩(wěn)態(tài)具有重要意義,而腸道菌群被認(rèn)為是腸-腦軸調(diào)節(jié)的關(guān)鍵之一[20]。連續(xù)補(bǔ)充元寶楓籽油7 d后,采集第1天和第7天2組大鼠的糞便樣本,利用16 S rDNA基因測(cè)序?qū)3和V4區(qū)域進(jìn)行焦磷酸測(cè)序,分析腸道菌群的構(gòu)成變化。如圖1所示,處理組和對(duì)照組之間Chao1指數(shù)、Simpson指數(shù)和Shannon指數(shù)沒(méi)有顯著,說(shuō)明元寶楓籽油的補(bǔ)充對(duì)大鼠腸道菌群的多樣性和豐富度沒(méi)有顯著影響。進(jìn)一步在門(mén)、綱、目、屬水平上分析菌群豐度的結(jié)果顯示,元寶楓籽油的補(bǔ)充使得對(duì)照組和處理組之間的腸道菌群構(gòu)成出現(xiàn)了顯著差異(圖2a～圖2e)。

圖1 大鼠腸道菌群alpha多樣性指數(shù)

注:*表示與對(duì)照相比P<0.1。

門(mén)水平上,厚壁菌門(mén)(Firmicutes)和擬桿菌門(mén)(Bacteroidetes)是優(yōu)勢(shì)菌門(mén)。元寶楓籽油處理第7天厚壁菌門(mén)豐度顯著下降,而擬桿菌門(mén)顯著上升(圖2a)。研究表明,在阿爾茨海默病模型的小鼠和患者中,厚壁菌門(mén)和放線菌門(mén)的豐度會(huì)增加,而擬桿菌的水平會(huì)降低[21, 22]。并且隨著疾病的發(fā)展,失調(diào)的菌群會(huì)影響神經(jīng)炎癥和淀粉樣蛋白變性的發(fā)生[21]。

元寶楓籽油的補(bǔ)充對(duì)梭菌綱(Clostridia)和梭菌目(Clostridiales)均有顯著的調(diào)節(jié)作用(圖2b、圖2c)。PAP小鼠是常用于研究阿爾茲海默病的模型動(dòng)物,研究發(fā)現(xiàn),PAP鼠腸道菌群中梭菌綱和梭菌目的豐度長(zhǎng)期低于正常動(dòng)物水平[23]。而梭菌綱和梭菌目均對(duì)于元寶楓籽油的攝入響應(yīng)較為敏感。

屬水平上,艾克曼菌(Akkermansia)、羅姆布茨菌(Romboutsia)和Paramuribaculum豐度在第1天和第7天均顯著降低,而擬桿菌屬(Bacteroides)顯著增加。在自閉癥鼠模型研究發(fā)現(xiàn),其腸道艾克曼菌水平顯著提高[24],擬桿菌豐度顯著下降[25]。近年來(lái)研究人員將基于調(diào)整腸道菌群的手段應(yīng)用于自閉癥和情感障礙患者的治療當(dāng)中,獲得了有效的改善[26]。此外,乳桿菌屬(Lactobacillus)和瘤胃球菌(Ruminococcaceae)_UCG-013的豐度明顯降低,而瘤胃球菌_UCG-014顯著提高;處理組的瘤胃球菌_UCG-014和毛螺菌(Lachnospiraceae)_NK4A136在第7天顯著下降,而普雷沃氏菌(Prevotellaceae)_UCG-001和普雷沃氏菌_NK3B31顯著增加(圖2e)。擬桿菌與體內(nèi)的物質(zhì)和能量代謝有關(guān)[27]。普雷沃氏菌參與腸黏膜黏蛋白的合成、發(fā)酵可溶性纖維、產(chǎn)生具有營(yíng)養(yǎng)神經(jīng)細(xì)胞和抗炎作用的短鏈脂肪酸[28]。阿爾茲海默病的發(fā)展過(guò)程中,瘤胃球菌_UCG-014和毛螺菌與促炎性外周免疫T細(xì)胞(Th1)和神經(jīng)炎性小膠質(zhì)細(xì)胞(M1)相關(guān),而普雷沃氏菌_UCG-001與參與神經(jīng)保護(hù)性外周T免疫細(xì)胞(Th2)和小膠質(zhì)細(xì)胞(M2)相關(guān)[21]。元寶楓籽油的補(bǔ)充可促進(jìn)神經(jīng)保護(hù)作用的相關(guān)菌群,同時(shí)抑制神經(jīng)炎癥相關(guān)菌群,有效調(diào)節(jié)腸道菌群的構(gòu)成,因此具有開(kāi)發(fā)多種精神障礙的食療資源的潛力。

統(tǒng)計(jì)屬水平上豐度前15的菌群的層次聚類(lèi)熱圖顯示,元寶楓籽油使大鼠腸道菌群組成發(fā)生了顯著變化(圖2f)。

2.2 糞便代謝標(biāo)志物篩選

腸道菌群結(jié)構(gòu)的變化會(huì)影響腸道的代謝,采用非靶向脂質(zhì)組學(xué)方法分析兩組大鼠的糞便樣本,并用Progenesis QI 2.0分析糞便代謝物數(shù)據(jù),獲得5118個(gè)特征化合物。其中正離子模式下53.76%(1 508/2 805)的化合物與脂質(zhì)或類(lèi)脂化合物相容的特征性分子種類(lèi)匹配,在負(fù)離子模式下可獲得34.03%(803/2 313)的化合物。正交偏最小二乘判別分析(OPLS-DA)對(duì)代謝物進(jìn)行進(jìn)一步考察。通過(guò)OPLS-DA模型獲S-plot圖(圖3a、圖3c),在P<0.05、處理組/對(duì)照組倍數(shù)的對(duì)數(shù)絕對(duì)值大于0.5的標(biāo)準(zhǔn)下,獲得差異物火山圖(圖3b、圖3d)。在變量重要性投影(VIP)>1.0,P<0.05條件下處理組第1天可檢出111個(gè)顯著差異的代謝物,第7天檢出101個(gè)差異代謝物。

注：火山圖中,TRUE(黑色)代表符合篩選標(biāo)準(zhǔn)的代謝物,FALSE(灰色)代表不符合篩選標(biāo)準(zhǔn)的代謝物。

為了找出補(bǔ)充元寶楓籽油變化的核心化合物,基于OPLS-DA的結(jié)果提高篩選標(biāo)準(zhǔn):差異化合物的倍數(shù)變化(處理組/對(duì)照組)≥1.4或≤0.7,VIP>5.0,最終得到9種代謝物作為標(biāo)志物,詳見(jiàn)表2。其中,含有C160以及C241支鏈的代謝物可以作為補(bǔ)充元寶楓籽油的糞便生物標(biāo)志物,即第1天的磷脂酰膽堿(PC)[(241(15Z)/160)],以及第7天的磷脂酰乙醇胺(PE)(140/160)、PC(241(15Z)/160)和PE(160/15∶0)。這些結(jié)果表明元寶楓籽油中的成分參與了生物體以及腸道菌群的代謝過(guò)程,進(jìn)而對(duì)宿主的生物學(xué)進(jìn)程產(chǎn)生了影響。

表2 糞便標(biāo)志物

2.3 糞便生物標(biāo)志物和與腸道菌群的相關(guān)性分析

為了解元寶楓籽油補(bǔ)充后腸道菌群和代謝物之間相互作用,進(jìn)行相關(guān)性分析。補(bǔ)充第1天(圖4a),糞便代謝物CE[20∶5(5Z,8Z,11Z,14Z,17Z)]與艾克曼菌、羅姆布茨菌和瘤胃球菌_UCG-013呈顯著正相關(guān)(P<0.05),而與Paramuribaculum呈負(fù)相關(guān);PC[24∶1(15Z)/16∶0]與乳桿菌屬和Paramuribaculum呈正相關(guān),與羅姆布茨菌和瘤胃球菌_UCG-013呈負(fù)相關(guān);乳酰胺B與瘤胃球菌_UCG-014及瘤胃球菌_UCG-013成顯著正相關(guān)。補(bǔ)充后PC[24∶1(15Z)/16∶0]是連續(xù)出現(xiàn)且含量積累的唯一一種代謝產(chǎn)物,其結(jié)構(gòu)中含有神經(jīng)酸(C24∶1)脂肪酸鏈。并且顯著關(guān)聯(lián)的菌群種類(lèi)最多。因此推測(cè)PC[24∶1(15Z)/16∶0]與菌群的調(diào)節(jié)密切相關(guān)。

注:空白框(無(wú)球)表示未達(dá)到顯著相關(guān)性(顯著性為P<0.05)。

第7天(圖4b),PE(14∶0/16∶0)與乳桿菌屬顯著正相關(guān),與羅姆布茨菌顯著負(fù)相關(guān);Pitheduloside D與瘤胃球菌_UCG-014和毛螺菌_NK4A136_group均顯著負(fù)相關(guān);熊膽酸與艾克曼菌和毛螺菌_NK4A136_group均顯著正相關(guān);PC[24∶1(15Z)/16∶0]與擬桿菌、普雷沃氏菌_UCG-001和普雷沃氏菌_NK3B31_group顯著正相關(guān),與瘤胃球菌_UCG-014、羅姆布茨菌和毛螺菌_NK4A136_group顯著負(fù)相關(guān);PE(15∶0/15∶0)與普雷沃氏菌_UCG-001顯著正相關(guān),與Paramuribaculum顯著負(fù)相關(guān)。4-甲氧基肉桂酰齊墩果酸甲酯和PE(16∶0/15∶0)與菌群均無(wú)顯著相關(guān)性。

2.4 糞便代謝物和腸道菌群間的相互作用和功能預(yù)測(cè)

基于KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)屬水平的腸道菌群進(jìn)行功能預(yù)測(cè)分析,見(jiàn)圖5。元寶楓籽油補(bǔ)充1 d后,顯著變化的腸道菌群所影響的相關(guān)功能主要與代謝疾病、復(fù)制與修復(fù)、消化系統(tǒng)、代謝、翻譯、免疫系統(tǒng)、核苷酸代謝、信號(hào)分子與相互作用、內(nèi)分泌系統(tǒng)等有關(guān);補(bǔ)充7 d后,顯著變化的菌群與酶家族顯著相關(guān)(P<0.1)。

圖5 腸道菌群基于KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)的功能預(yù)測(cè)分析

2.5 糞便標(biāo)志物影響的代謝通路分析

為了解糞便代謝物的潛在代謝途徑,利用Cytoscape對(duì)糞便生物標(biāo)志物進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析,將不同的生物標(biāo)志物及其代謝轉(zhuǎn)化過(guò)程中的關(guān)鍵化合物抽象為節(jié)點(diǎn),并用連接來(lái)展示不同節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系,并分析節(jié)點(diǎn)間的轉(zhuǎn)化路徑以及涉及的代謝通路。通過(guò)分析可知,顯著變化的8種脂肪酸類(lèi)代謝物主要通過(guò)花生四烯酸代謝、膽汁酸生物合成、甘油磷脂代謝、亞油酸鹽代謝以及磷脂酰肌醇磷酸代謝等途徑進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化。利用MetaboAnalyst 5.0網(wǎng)站對(duì)8個(gè)生物標(biāo)志物進(jìn)行進(jìn)一步的通路分析,用于探索元寶楓籽油補(bǔ)充影響的重要生物代謝途徑。由圖6可見(jiàn),與Cytoscape的處理結(jié)果相似,代謝通路(P<0.05),按照P值從小到大排列,分別是甘油磷脂代謝、類(lèi)固醇生物合成、亞油酸代謝、α-亞麻酸代謝、糖基磷脂酰肌醇-錨定生物合成。

圖6 MetaboAnalyst對(duì)糞便標(biāo)志物的通路分析

聯(lián)合糞便生物標(biāo)志物以及顯著改變的腸道菌群,以及二者各自影響的通路及功能,構(gòu)建了代謝物-菌群-代謝通路相互作用網(wǎng)絡(luò)(圖7)。在腸道菌群方面,糞便代謝物的產(chǎn)生主要與10種細(xì)菌(乳桿菌屬、艾克曼菌、瘤胃球菌_UCG-014、羅姆布茨菌、擬桿菌、普雷沃氏菌_UCG-001、毛螺菌_NK4A136、瘤胃球菌_UCG-013、Paramuribaculum、普雷沃氏菌_NK3B31)相關(guān)。這些菌群主要參與涉及代謝疾病、復(fù)制、修復(fù)、消化系統(tǒng)、代謝、翻譯、免疫系統(tǒng)、核苷酸代謝、信號(hào)分子和相互作用、內(nèi)分泌系統(tǒng)和酶家族等代謝路徑。而這些菌群通過(guò)與糞便標(biāo)志物與花生四烯酸代謝、膽汁酸生物合成、甘油磷脂代謝、亞油酸代謝和磷脂酰肌醇磷酸代謝有關(guān)。甘油磷脂已被證明在神經(jīng)細(xì)胞中發(fā)揮結(jié)構(gòu)和功能作用[29]。前期研究報(bào)道補(bǔ)充元寶楓籽油能提高動(dòng)物的學(xué)習(xí)和記憶能力[16],因此實(shí)驗(yàn)中甘油磷脂代謝和花生四烯酸代謝的改變可能與補(bǔ)充元寶楓籽油后的大鼠神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)有關(guān)。有研究報(bào)道在小鼠上,甘油磷脂代謝異常與阿爾茲海默病相關(guān)[30];花生四烯酸代謝參與神經(jīng)的早期發(fā)育[31]并對(duì)氧化應(yīng)激發(fā)揮保護(hù)作用[32]。此外,Zellweger綜合征也與膽汁酸合成途徑有關(guān)[33]。

注:實(shí)線、虛線分別代表代謝物和微生物之間的正相關(guān)、負(fù)相關(guān)

3 結(jié)論

通過(guò)聯(lián)合16S rDNA測(cè)序和LC-QTOF-MS的脂質(zhì)組學(xué)技術(shù),評(píng)估了膳食補(bǔ)充元寶楓籽油對(duì)大鼠腸道菌群和代謝物的影響。研究發(fā)現(xiàn)元寶楓籽油的攝入可引發(fā)大鼠腸道菌群結(jié)構(gòu)的重塑,相關(guān)性分析顯示這種變化與含有神經(jīng)酸(C24∶1)支鏈的代謝物——PC[24∶1(15Z)/16∶0]密切相關(guān)。菌群結(jié)構(gòu)的變化分析暗示與神經(jīng)系統(tǒng)的部分功能相關(guān)。結(jié)果顯示元寶楓籽油具有調(diào)節(jié)改善腸道菌群的效應(yīng),可能通過(guò)腸-腦軸對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生保護(hù)作用。