試驗設(shè)計 樣品：低聚木糖（XOS）以及XOS、菊粉、低聚果糖和部分水解瓜爾膠的混合物（MIX）。 飲食：HFD組、XOS組和MIX組均采用高脂飲食，其中60％的能量來自脂肪（豬油是主要的能量來源），而LFD組11％的能量來自脂肪（小麥淀粉是主要的能量來源）。XOS組的飲食含有8%（w/w）的XOS 95P，而MIX組的飲食含有2.7%的XOS95P、2.7%的Meritene、1.3%的Orafti P95和1.3%的Orafti GR。 實驗方法：雄性5周齡的C57BL/6J BomTac小鼠，在適應(yīng)過程中喂食了8天的低脂飲食，適應(yīng)后，小鼠被喂食含有纖維素作為纖維源的對照飲食（HFD或LFD）之一，或喂食纖維素被XOS或MIX替代的兩種實驗飲食之一，期間小鼠自由采食不同的日糧，并自由獲得飲用水，持續(xù)9周。體重和食物攝入量每周登記一次；在處死時，小鼠禁食4小時，然后在頸椎脫位后從靜脈中抽血，通過離心分離血樣制備血清，并在分析前儲存在-80℃。之后分析小鼠體脂含量和瘦體重、稱重附睪脂肪組織和盲腸、測量血糖水平、檢測血漿中的胰島素、血清淀粉樣蛋白A；收集小鼠盲腸內(nèi)容物用于SCFA分析、提取盲腸微生物群的DNA并對DNA濃度進(jìn)行測量。
試驗結(jié)果 （1）生理觀察 如圖1所示，從第二周到研究結(jié)束，LFD組的體重增長顯著低于HFD對照組；在研究的最后幾周，XOS組和HFD對照組之間出現(xiàn)了體重增加較低的趨勢，但僅在第8周有明顯差異（P<0.05）。
如表2所示，食物攝入量，以每天的能量攝入量計算，在LFD組明顯較低，但在喂食HFD的三個組之間沒有觀察到顯著的差異；檢測脂肪組織的身體脂肪含量，顯示喂食LFD小鼠的脂肪含量顯著較低，而所有喂養(yǎng)HFD的組在脂肪含量上是相等的。各組之間沒有觀察到瘦肉組織體質(zhì)量的差異。與HFD對照組相比，只有LFD的血糖和胰島素水平顯著降低；切除盲腸，并對有盲腸內(nèi)容物（總）和無盲腸內(nèi)容物（組織）進(jìn)行稱重，與HFD對照組相比，XOS和MIX都顯著增加了盲腸總重和盲腸組織的總重量。
（2）盲腸中的SCFAs 如表3所示，HFD和LFD對照組的SCFAs總濃度和單個濃度非常相似，表明脂肪和淀粉的量對盲腸SCFAs的形成影響不大。對照組飲食的盲腸濃度也顯著低于含有XOS和MIX的飲食，其中包括總SCFAs（HFD組平均48.6 μmol/g，XOS和MIX組分別為76.6μmol/g和67.8 μmol/g），乙酸（平均35. 5 μmol/g vs XOS的52.7 μmol/g和MIX的47.7 μmol/g），丙酸（平均5.3 μmol/g vs XOS的9.3和MIX的9.6 μmol/g）以及丁酸（平均5.0 μmol/g vs XOS的11.9 μmol/g和MIX的7.7 μmol/g）；而喂食XOS組的丁酸濃度明顯（P<0.05）高于喂食MIX的組。SCFAs在對照組（LFD和HFD）的分布也非常相似，XOS組的丁酸比例高于喂食其他飲食的組，而喂食MIX組的丙酸比例更高。
（3）微生物群分析 如圖2A所示，在較高的分類水平上，不同飲食組之間的分類概況沒有強烈的視覺差異。如圖2B所示， XOS組中的大多數(shù)讀數(shù)映射到嗜熱雙歧桿菌，而其他處理中則以假長雙歧桿菌為主（p<0.05）。
如圖3所示，視覺差異在科和屬的水平上是明顯的。與熱圖相關(guān)的系統(tǒng)發(fā)育分析也顯示了一個初步的證據(jù)，即相對于HFD和LFD對照，XOS和MIX處理的微生物組更為相似。幾個細(xì)菌屬在各種處理中都有明顯的不同（P≤0.05）；最明顯的是喂食MIX和XOS的小鼠盲腸中的擬桿菌、雙歧桿菌、Dehalobacterium和副擬桿菌的增加。XOS組也顯示出毛螺菌科和螺桿菌水平的升高。與HFD相關(guān)的擬桿菌是mucispirillum屬、安德克氏菌屬、顫螺菌屬和理研菌屬，S24-7屬與LFD處理有很強的相關(guān)性。
如圖4所示，總SCFAs、丁酸和乙酸與XOS的處理密切相關(guān)，而MIX則與丙酸關(guān)系更密切，主要的區(qū)別是MIX實際上與擬桿菌、雙歧桿菌、脫鹵桿菌和丙酸有更好的相關(guān)性，而XOS與丁酸、副擬桿菌和其他一些在上述分析中未發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌有更強的關(guān)聯(lián)。MIX與HFD及其相關(guān)細(xì)菌高度負(fù)相關(guān)，其中包括一些細(xì)菌科，包括疣微菌科、腸桿菌科和理研菌科；LFD處理缺乏強的共關(guān)聯(lián)，并與XOS及其共關(guān)聯(lián)細(xì)菌呈負(fù)相關(guān)。 如圖5A所示，雙歧桿菌在MIX和XOS組的豐度顯著高于HFD和LFD對照組；如圖5B所示，與LFD組相比，S24-7的豐度在HFD組中急劇下降，而MIX和XOS組的豐度則介于這兩個極端之間；如圖5C所示毛螺菌科的豐度在HFD組很低，在MIX組明顯較高，在XOS組更高。 試驗結(jié)論 本文研究了低聚木糖（XOS）以及XOS、菊粉、低聚果糖和部分水解瓜爾膠的混合物（MIX）對喂食高脂飲食（HFD）小鼠的影響，結(jié)果顯示XOS組的盲腸中乙酸、丙酸和丁酸的含量顯著高于HFD組，且XOS組的丁酸含量高于MIX組；XOS組的盲腸微生物群比HFD組含有更多的雙歧桿菌、毛螺菌科和S24-7細(xì)菌；與XOS飲食相比，MIX飲食中的纖維多樣性并沒有提供任何優(yōu)勢；以上結(jié)果表明XOS是一種有前景的候選益生元。
參考資料： Karin Berger, Stephen Burleigh, Maria Lindahl, et al. Xylooligosaccharides Increase Bifidobacteria and Lachnospiraceae in Mice on a High-Fat Diet, with a Concomitant Increase in Short-Chain Fatty Acids, Especially Butyric Acid[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2021, 69(12):3617-3625. |
