文献简介

一种用于研究益生菌及益生元对粪便菌群及老年相关免疫参数的影响的体外实验方法

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

期刊名称：PLoS ONE     时间：2016.9.9  影响因子：2.776

一、背景 

摘要：衰老导致肠道微生物群与免疫应答的改变，这种变化可能与患病率升高有关。益生菌和益生元可以调节衰老引起的微生物群变化；然而，它们的作用尚无直接报道。本研究的目的是采用厌氧间歇培养法，评估各种可发酵碳水化合物和微生物对肠道微生物与特定免疫标志物的影响。运用体外实验研究与老年人相关免疫标记物发酵上清液的作用。运用流式细胞术测定外周血单个核细胞培养中的IL-1β、IL-6、IL-8、IL-10和TNF-α。相比之下，跨半乳糖低聚糖（B-GOS）和菊粉均能刺激双歧杆菌（P＜0.05）。发酵从粪便分批培养物中提取发酵上清液，含有B-GOS、菊粉、B.bifi-dum，嗜酸杆菌和巴凝血酶抑制LPS诱导的TNF-α（P＜0.05）。因此，益生菌和益生元可以通过靶向特定的菌群、增加糖酵解和减少衰老诱发的炎症，从而发挥保护宿主健康的潜在作用。与益生菌相比，在发酵罐中的益生菌对微生物的调节作用更大。

背景：根据世界卫生组织的报道，随着人均寿命的延长，人口老龄化日趋严重，截至2050年，60岁及以上成年人将达到20亿，衰老导致机体无法彻底清除凋亡细胞。肠道微生物多样性能够保护宿主健康并防御外来有害菌的入侵。由于与年龄相关的胃肠道的变化，如转运时间的减少、粘膜通透性的增加以及饮食和免疫功能的变化，微生物失调可能发生于老年人群中。几种体外和体内方法表明，益生菌可以调节肠道微生物的组成，使老年人的菌群结构可能更加健康。益生菌B-GOS和菊粉已被证明能调节老年人的微生物构成。此外，B-GOS能增强机体免疫功能。

目前，很少有研究直接比较益生菌和益生元在相同环境下调节肠道微生物组成和免疫功能的效果。因此，本研究的目的是使用体外方法，用60-75岁的供体样本研究对比益生菌及益生元对肠道菌群及特定免疫标记物的影响。

二、研究结果 

实验方法：

纳入对象：62-66岁健康人，并在过去6个月内未服用抗生素类药物，共3人；进行3个单独的发酵实验。

实验结果：

1、微生物计数，实验组中Atopobium群和总细菌数均有增长；与对照相比，B-GOS、菊粉和麦芽糊精在发酵过程中对双歧杆菌的生长有显著的刺激作用，B-GOS发酵后水平较高。

图1

2、SCFA 分析

图1显示间歇培养发酵过程中SCFA的浓度。在对照容器中，与0h相比，马铃薯淀粉作为能量来源，刺激了所有SCFAs的生成。与其他处理方法相比，经b-gos和麦芽糊精发酵后，乙酸酯明显增长。麦芽糊精发酵后丙酸的产生受到显著刺激。经B-GOS和菊粉作用下，丁酸水平明显高于其他试管。利用益生菌（B-GOS和菊粉）和益生菌（B.双歧杆菌、嗜酸杆菌）可抑制支链脂肪酸、异丁酸和异戊酸的产生。然而，麦芽糊精的试管中显示，它们显著升高（p＜0.05）。

图2

3、生存能力

用上清液孵育24h后，1%（v/v）RPMI1640微生物存活率为92%，1%(v/v) 纯批量培养基微生物存活率为80%，其他量（1.5%、2%、3%、4%、5%和10%v/v）的存活率均低于40%。活力的差异可能会影响细胞因子的产生；因此，1%（v/v）上清液被用作最合适的选择。4、炎症反应纯批量培养基对LPS诱导的IL-1β、IL-6、IL-8、IL-10和TNF-α的产生无明显变化。对照组中，经发酵上清液作用下，在5h、24h观察发现，LPS诱导的TNF-α可被B-GOS、菊粉和麦芽糊精抑制。它也被加入发酵上清液的双歧杆菌、嗜酸杆菌抑制。此外，加入b-gos、菊粉、微晶和麦芽糊精的发酵上清液也能促进LPS诱导的il-10的产生。

三、总结语 

1、年龄增长改变肠道菌群及免疫反应，这些改变可能与疾病风险增加相关；

2、益生菌及益生元可调节年龄增长引起的菌群变化；

3、本研究利用厌氧分批培养发酵罐，评估益生菌及益生元对肠道菌群及选定免疫标记物的影响；

4、反式低聚半乳糖及菊粉相比于其他处理，均能促进双歧杆菌的生长；

5、加入了益生菌及益生元的发酵上清可抑制LPS诱导的TNF-α，增加LPS诱导的IL-10。

DOI：10.1371/journal.pone.0162604

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