文獻簡介

一種用于研究益生菌及益生元對糞便菌群及老年相關免疫參數的影響的體外實驗方法

An In Vitro Approach to Study Effects ofPrebiotics and Probiotics on the Faecal Microbiota and Selected ImmuneParameters Relevant to the Elderly

期刊名稱：PLoS ONE     時間：2016.9.9  影響因子：2.776

一、背景 

摘要：衰老導致腸道微生物群與免疫應答的改變，這種變化可能與患病率升高有關。益生菌和益生元可以調節衰老引起的微生物群變化；然而，它們的作用尚無直接報道。本研究的目的是采用厭氧間歇培養法，評估各種可發酵碳水化合物和微生物對腸道微生物與特定免疫標志物的影響。運用體外實驗研究與老年人相關免疫標記物發酵上清液的作用。運用流式細胞術測定外周血單個核細胞培養中的IL-1β、IL-6、IL-8、IL-10和TNF-α。相比之下，跨半乳糖低聚糖（B-GOS）和菊粉均能刺激雙歧桿菌（P＜0.05）。發酵從糞便分批培養物中提取發酵上清液，含有B-GOS、菊粉、B.bifi-dum，嗜酸桿菌和巴凝血酶抑制LPS誘導的TNF-α（P＜0.05）。因此，益生菌和益生元可以通過靶向特定的菌群、增加糖酵解和減少衰老誘發的炎癥，從而發揮保護宿主健康的潛在作用。與益生菌相比，在發酵罐中的益生菌對微生物的調節作用更大。

背景：根據世界衛生組織的報道，隨著人均壽命的延長，人口老齡化日趨嚴重，截至2050年，60歲及以上成年人將達到20億，衰老導致機體無法徹底清除凋亡細胞。腸道微生物多樣性能夠保護宿主健康并防御外來有害菌的入侵。由于與年齡相關的胃腸道的變化，如轉運時間的減少、粘膜通透性的增加以及飲食和免疫功能的變化，微生物失調可能發生于老年人群中。幾種體外和體內方法表明，益生菌可以調節腸道微生物的組成，使老年人的菌群結構可能更加健康。益生菌B-GOS和菊粉已被證明能調節老年人的微生物構成。此外，B-GOS能增強機體免疫功能。

目前，很少有研究直接比較益生菌和益生元在相同環境下調節腸道微生物組成和免疫功能的效果。因此，本研究的目的是使用體外方法，用60-75歲的供體樣本研究對比益生菌及益生元對腸道菌群及特定免疫標記物的影響。

二、研究結果 

實驗方法：

納入對象：62-66歲健康人，并在過去6個月內未服用抗生素類藥物，共3人；進行3個單獨的發酵實驗。

實驗結果：

1、微生物計數，實驗組中Atopobium群和總細菌數均有增長；與對照相比，B-GOS、菊粉和麥芽糊精在發酵過程中對雙歧桿菌的生長有顯著的刺激作用，B-GOS發酵后水平較高。

圖1

2、SCFA 分析

圖1顯示間歇培養發酵過程中SCFA的濃度。在對照容器中，與0h相比，馬鈴薯淀粉作為能量來源，刺激了所有SCFAs的生成。與其他處理方法相比，經b-gos和麥芽糊精發酵后，乙酸酯明顯增長。麥芽糊精發酵后丙酸的產生受到顯著刺激。經B-GOS和菊粉作用下，丁酸水平明顯高于其他試管。利用益生菌（B-GOS和菊粉）和益生菌（B.雙歧桿菌、嗜酸桿菌）可抑制支鏈脂肪酸、異丁酸和異戊酸的產生。然而，麥芽糊精的試管中顯示，它們顯著升高（p＜0.05）。

圖2

3、生存能力

用上清液孵育24h后，1%（v/v）RPMI1640微生物存活率為92%，1%(v/v) 純批量培養基微生物存活率為80%，其他量（1.5%、2%、3%、4%、5%和10%v/v）的存活率均低于40%?；盍Φ牟町惪赡軙绊懠毎蜃拥漠a生；因此，1%（v/v）上清液被用作最合適的選擇。4、炎癥反應純批量培養基對LPS誘導的IL-1β、IL-6、IL-8、IL-10和TNF-α的產生無明顯變化。對照組中，經發酵上清液作用下，在5h、24h觀察發現，LPS誘導的TNF-α可被B-GOS、菊粉和麥芽糊精抑制。它也被加入發酵上清液的雙歧桿菌、嗜酸桿菌抑制。此外，加入b-gos、菊粉、微晶和麥芽糊精的發酵上清液也能促進LPS誘導的il-10的產生。

三、總結語 

1、年齡增長改變腸道菌群及免疫反應，這些改變可能與疾病風險增加相關；

2、益生菌及益生元可調節年齡增長引起的菌群變化；

3、本研究利用厭氧分批培養發酵罐，評估益生菌及益生元對腸道菌群及選定免疫標記物的影響；

4、反式低聚半乳糖及菊粉相比于其他處理，均能促進雙歧桿菌的生長；

5、加入了益生菌及益生元的發酵上清可抑制LPS誘導的TNF-α，增加LPS誘導的IL-10。

DOI：10.1371/journal.pone.0162604

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