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北京中医药大学中药学院刘振权教授等：植物乳杆菌P9对小鼠功能性便秘的作用及机制

功能性便秘是一种肠道功能性疾病，主要表现为排便困难、排便次数减少或排便不尽感等。功能性便秘的发生往往与肠道菌群的组成发生改变、肠道动力学异常、肠神经递质分泌异常等密切相关。益生菌能通过代谢产生短链脂肪酸，改变肠道pH值，增强结肠蠕动以及改善肠黏膜屏障功能等保护肠道；此外，菌群还可通过释放肠道神经递质和肠道免疫反应物质来调节肠道运动，进而发挥治疗便秘的作用。

植物乳杆菌P9从我国内蒙古地区自然发酵酸粥中分离得到，是一株具有优良胃肠液、胆汁耐受性的益生菌，在肠道微生物组成的调节方面有较强的活性。北京中医药大学中药学院唐田、沈真如、刘振权*等通过采用洛哌丁胺建立小鼠功能性便秘模型，通过考察小鼠首次排黑便时间、6 h排黑便量以及墨汁推进率，确定植物乳杆菌P9对功能性便秘小鼠的治疗作用。并分析小鼠肠道结构、血清肠神经递质水平以及肠道菌群组成，进一步探究植物乳杆菌P9改善功能性便秘的作用机制。

1、植物乳杆菌P9对小鼠排便和小肠运动的影响

如表1所示，与空白组相比，模型组小鼠的首次排黑便时间显著延长，6 h排黑便量显著减少，墨汁推进率显著降低。与模型组相比，给予植物乳杆菌P9干预后，中剂量组首次排黑便时间显著缩短；中、高剂量组6 h排黑便量显著增加；低、中、高剂量组的墨汁推进率均显著提高。6 h排黑便量减少、墨汁推进率降低，提示造模成功。植物乳杆菌P9给予小鼠15 d后情况明显好转，首次排黑便时间缩短，6 h排黑便量、墨汁推进率增加，提示植物乳杆菌P9可以改善便秘模型小鼠的粪便状态、肠道运动状态。

2、植物乳杆菌P9对小鼠结肠病理形态的影响

如图1所示，空白组小鼠结肠肠绒毛排列紊乱，杯状细胞数量正常，腺管排列整齐；模型组杯状细胞数量明显减少，腺管消失，上皮细胞破裂，屏障破损。植物乳杆菌P9各剂量组较模型组有明显改善，杯状细胞胜利增多，肌层增厚，腺管排列趋于正常。表明植物乳杆菌P9能改善肠道组织受损情况，增强结肠功能，修复受损肠屏障。

3、植物乳杆菌P9对小鼠血清神经递质表达水平的影响

胃动素（MTL）在小肠中产生，可提高胃肠动力。胃泌素（GAS）能够促进胃酸分泌，增强肠胃蠕动功能，促进胆汁排泄。NO其浓度增加可抑制胃排空率，抑制肠蠕动。

如图2所示，与空白组相比，模型组小鼠血清中MTL、GAS、乙酰胆碱酯酶（AchE）质量浓度显著降低，NO浓度显著升高；与模型组相比，低、中、高剂量植物乳杆菌P9干预均可增加小鼠血清中MTL、GAS、AchE的质量浓度，且低剂量干预能够高度显著提高GAS质量浓度，高剂量组MTL质量浓度极显著增加，低、中剂量干预能显著增加AchE质量浓度；低、中剂量组NO浓度显著降低。上述结果表明植物乳杆菌P9可显著提高功能性便秘小鼠血清中MTL、GAS、AchE质量浓度，降低NO浓度，提示植物乳杆菌P9可能通过促进MTL、GAS、AchE等兴奋性神经递质的分泌，从而起到促进消化液分泌、增强肠道蠕动等提高胃肠动力，还可降低抑制性神经递质NO浓度，减少对肠平滑肌的抑制作用，进而促进肠道运动。

4、植物乳杆菌P9对小鼠肠道菌群的影响

OTU比较分析

经过测序后共获得优化序列2 518 846、1 040 222 258 个碱基数目，平均序列长度412 bp，其中门水平前5的物种包括：厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、脱硫菌门（Desulfobacterota）、Patescibacteria、Campilobacterota。属水平前5的物种包括：norank_f__Muribaculaceae、Lachnospiraceae_NK4A136_group、unclassified_f__Lachnospiraceae、norank_f__Lachnospiraceae、布劳特氏菌属（Blautia）。如图3所示，空白组有642 个OTU，模型组有665 个OTU，低剂量组有667 个OTU，中剂量组有668 个OTU，高剂量组有649 个OTU，其中所有组共有的OTU为535 个（图3）。

肠道菌群的OTU等级-丰度曲线和稀释曲线分析

如图4A所示，曲线较平缓，且OTU等级可达500，表明物种的丰富度和均匀度满足要求。核心物种分析可检测所有样本共有物种数目，用于分析随着样本数目增加对共有物种数目减少的影响。如图4B所示，随着样本量增加，共享OTU数目的下降趋势逐渐减小，表明当前样本量符合核心物种分析要求。

肠道菌群Alpha多样性变化

如图5所示，与空白组相比，模型组的Sobs指数、Shannon指数显著降低；与模型组相比，低、中、高剂量组Sobs指数、Shannon指数显著升高。功能性便秘小鼠肠道菌群Sobs指数、Shannon指数减小，说明肠道菌群丰富度和多样性降低，菌群结构发生改变。

肠道菌群Beta多样性变化

如图6所示，PCoA结果表明，植物乳杆菌P9高剂量组与模型组明显分开，空白组与模型组明显分开，空白组与植物乳杆菌P9高剂量组位置接近，说明与空白组相比，功能性便秘小鼠肠道菌群发生明显改变，而植物乳杆菌P9高剂量干预明显改善了功能性便秘小鼠肠道菌群的组成，并使肠道菌群组成趋于正常小鼠。
肠道菌群门水平、属水平的物种组成和差异分析
如图7A所示，在门水平上，相对丰度较高的是厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门，功能性便秘小鼠的群落组成和空白组存在显著差异。与空白组相比，模型组厚壁菌门/拟杆菌门比值明显升高，与模型组相比，低、中、高剂量组厚壁菌门/拟杆菌门比值明显降低。

如图7B所示，在属水平上，相对丰度较高的是norank_f__Muribaculaceae、Lachnospiraceae_NK4A136_group。与空白组相比，模型组norank_f__Muribaculaceae与Lachnospiraceae_NK4A136_group比值明显降低，与模型组相比，低、中、高剂量组norank_f__Muribaculaceae与Lachnospiraceae_NK4A136_group比值显著升高。在属水平上，模型组norank_f__Muribaculaceae与Lachnospiraceae_NK4A136_group比值明显降低。

肠道菌群LEfSe多级物种差异判别分析

LEfSe多级物种判别可分析出各组独有生物标志物，设置LDA阈值为2，由图8可知，空白组的小鼠肠道菌群包括f_Muribaculaceae等2 种生物标志物，模型组包含真杆菌属（Eubacterium_siraeum_group）、norank_o__norank_c__Clostridia、norank_f__norank_o__norank_c__Clostric、Family_XIII_AD3011_group共4 种生物标志物。植物乳杆菌P9低剂量组小鼠肠道菌群包含疣微菌门（Verrucomicrobia）、真杆菌属（Eubacterium_nodatum_group）、肠球菌属（Enterococcus）、棒杆菌属（Corynebacterium）、阿克曼菌属（Akkermansia）等13 种生物标志物，植物乳杆菌P9中剂量组小鼠肠道菌群包括假单胞菌属（Pseudomonas）、Harryflintia、Romboutsia、乳杆菌属（Lactobacillus）、杜氏杆菌属（Dubosiella）、普拉梭菌属（Faecalibaculum）等12 种生物标志物，植物乳杆菌P9高剂量组小鼠肠道菌群包含艾森伯格菌属（Eisenbergiella）、狭义梭菌属（Clostridium_sensu_stricto_1）等9 种生物标志物。
给予不同剂量植物乳杆菌P9后，各组菌群组成发生了明显变化。LEfSe多级物种判别可知植物乳杆菌P9干预后Lactobacillus、Dubosiella、Eisenbergiella、Akkermansia、Faecalibaculum等多种有益菌产生，不同剂量组的有益菌种类各有优势。

结论
植物乳杆菌P9各剂量组均可以改善功能性便秘小鼠肠道运动状态，有效缩短首次排黑便时间，增加6 h排黑便量以及提高墨汁推进率；HE染色观察结果表明，植物乳杆菌P9能修复小鼠结肠屏障受损情况；且植物乳杆菌P9能有效增加兴奋性神经递质MTL、GAS、AchE质量浓度，有效降低抑制性神经递质NO浓度，协同调节胃肠运动；16S rRNA高通量测序结果表明植物乳杆菌P9能增加物种丰富度和多样性，生产短链脂肪酸的Lactobacillus、Dubosiella等有益菌丰度增加，起到抑制炎症因子、参与肠道代谢、保护肠道以及维持肠生态环境稳定的作用。
综上，植物乳杆菌P9可有效改善小鼠功能性便秘，其作用可能与修复便秘对肠道屏障的损伤、调节胃肠神经递质的水平、增强胃肠道动力、改善肠道菌群的组成等有关。

本文《植物乳杆菌P9对小鼠功能性便秘的作用及机制》来源于《食品科学》2023年44卷09期123-130页.作者：唐田，沈真如，石璐，刘振权. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220620-199.