福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院、閩臺(tái)特色海洋食品加工與營(yíng)養(yǎng)健康教育部工程研究中心鐘榕斌博士研究生等利用16S rRNA擴(kuò)增子測(cè)序技術(shù)，探究大黃魚(yú)魚(yú)卵磷脂（large yellow croaker roe phospholipids，LYCRPLs）對(duì)正常飲食小鼠腸道菌群群落結(jié)構(gòu)的影響。

Introduction

腸道菌群對(duì)人體健康至關(guān)重要，在參與免疫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)維持、抵御病原體入侵以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化等過(guò)程，其群落結(jié)構(gòu)改變會(huì)影響腸道生理功能。值得注意是，飲食中所含主要成分可調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)組成，如多糖、高脂高蛋白和高碳水化合物飲食對(duì)菌群結(jié)構(gòu)有不同影響。磷脂因含多種脂肪酸備受關(guān)注，海洋磷脂富含ω-3多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids，PUFAs），在改善大腦記憶、調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝和抗炎等方面效果顯著。前期研究發(fā)現(xiàn)LYCRPLs可調(diào)節(jié)高脂飲食大鼠脂質(zhì)代謝，減少相關(guān)有害菌豐度，如粘螺菌屬和另枝菌屬。

Results

1 LYCRPLs對(duì)正常飲食小鼠腸道菌群物種組成的影響

正常飲食小鼠經(jīng)LYCRPLs灌胃6 周后，如圖1所示，各組小鼠腸道菌群的操作分類(lèi)單元（operational taxonomic units，OTU）數(shù)量隨著LYCRPLs灌胃含量的擴(kuò)大而增加，相較于空白對(duì)照組（CK），各組LYCRPLs處理組的特有OTU數(shù)量也隨之上升，個(gè)數(shù)分別為135、211和241（圖1）。進(jìn)一步對(duì)OTU進(jìn)行物種注釋及相對(duì)豐度分析發(fā)現(xiàn)，擬桿菌門(mén)（Bacteroidota）和厚壁菌門(mén)（Firmicutes）是CK組和LYCRPLs處理組中的2 個(gè)優(yōu)勢(shì)菌門(mén)（圖2A～B）。此外，厚壁菌門(mén)與擬桿菌門(mén)相對(duì)豐度的比值通常被視為微生物失衡的指標(biāo)以及病理生理狀況的潛在標(biāo)志物，但與CK組相比，LYCRPLs處理并未顯著改變厚壁菌門(mén)與擬桿菌門(mén)相對(duì)豐度的比值（圖2C）。

圖1 CK、L、M和H組中腸道菌群的共有及特有OTU數(shù)量Venn圖

圖2 CK、L、M和H組中在腸道菌群門(mén)、屬水平上的物種組成及其相對(duì)豐度分析

有趣的是，正常飲食小鼠經(jīng)LYCRPLs處理后，屬水平上毛螺菌科NK4A13和乳桿菌屬的相對(duì)豐度增加，而擬桿菌屬和羅斯氏菌屬的豐度降低，盡管與CK組相比差異并不顯著（圖2D～E）。毛螺菌科NK4A136和乳桿菌屬均參與淀粉和其他糖類(lèi)的消化，并產(chǎn)生丁酸和短鏈脂肪酸，這些在降低血糖、改善體質(zhì)量控制和提高胰島素敏感性方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

2正常飲食小鼠經(jīng)LYCRPLs處理后腸道菌群的α和β多樣性分析

α多樣性分析通常用于評(píng)估單個(gè)樣品或群體中微生物群的多樣性和豐富度。一般采用Shannon和Simpson來(lái)評(píng)價(jià)微生物群落的多樣性和統(tǒng)一性。從圖3A～B可以看出，LYCRPLs處理組的腸道菌群多樣性和統(tǒng)一性均低于CK組，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。Chao1和ACE常用來(lái)表征腸道微生物的豐富度。LYCRPLs處理組的Chao1、ACE均低于或高于CK組，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（圖3C～D，P＜0.05）。有趣的是，隨著LYCRPLs含量的增加，L組、M組、H組的Chao1、ACE均升高，且L組與H組比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。因此，正常飲食小鼠腸道菌群的多樣性和豐富度在LYCRPLs干預(yù)下沒(méi)有顯著變化。

圖3 CK、L、M和H組中腸道菌群的α和β多樣性分析

β多樣性分析通常用于比較樣品或組間腸道菌群的群落結(jié)構(gòu)。主成分分析結(jié)果顯示，CK組和LYCRPLs處理組的樣本點(diǎn)明顯分離（圖3E）。非度量多維尺度分析結(jié)果顯示，CK組和LYCRPLs處理組大部分樣本點(diǎn)明顯分離（圖3F）。非加權(quán)組平均法分析結(jié)果表明，LYCRPLs處理組的大部分樣本更聚集，而CK組的樣本與LYCRPLs處理組的樣本距離較遠(yuǎn)（圖3G）。由此可見(jiàn)，LYCRPLs干預(yù)能明顯改變正常飲食小鼠腸道菌群群落結(jié)構(gòu)，而這些差異應(yīng)歸因于LYCRPLs處理改變了某些特定菌群的相對(duì)豐度。

3正常飲食小鼠經(jīng)LYCRPLs處理后腸道菌群的差異物種分析

圖4 CK組與LYCRPLs處理組的屬水平上物種相對(duì)豐度的差異分析

在對(duì)腸道菌群屬水平物種相對(duì)豐度進(jìn)行T檢驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，CK組與L組、M組和H組之間的差異菌群有所不同。如圖4A所示，相較于CK組，L組中擬桿菌屬、羅斯氏菌屬的豐度顯著下調(diào)，而脫硫弧菌屬的豐度顯著增加。一項(xiàng)關(guān)于不同劑量ω-3 PUFAs對(duì)腸道菌群影響的研究表明，乳桿菌屬、螺桿菌屬和瘤胃球菌屬的相對(duì)豐度增加，而擬桿菌屬、梭菌屬和普雷沃菌屬的相對(duì)豐度似乎下降，這與本研究結(jié)果相似。M組中，GCA-900066575屬、副擬桿菌屬、節(jié)絲狀菌屬、羅姆布茨菌屬的相對(duì)豐度顯著下降（圖4B）。節(jié)絲狀菌屬作為一種分段絲狀細(xì)菌，據(jù)報(bào)道可促進(jìn)腸道中輔助Th17細(xì)胞的成熟和發(fā)育，有助于小鼠的適應(yīng)性免疫和先天免疫。H組中，不動(dòng)桿菌屬的相對(duì)豐度顯著上調(diào)，而擬桿菌屬和羅姆布茨菌屬的相對(duì)豐度則顯著下調(diào)（圖4C）。不動(dòng)桿菌可以利用PUFAs重塑膜結(jié)構(gòu)。

4正常飲食小鼠經(jīng)LYCRPLs處理后腸道菌群的功能預(yù)測(cè)

圖5 CK、L、M和H組中腸道菌群的Tax4fun微生物功能預(yù)測(cè)

腸道菌群的功能特性與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化密切相關(guān)。本研究中利用Tax4fun預(yù)測(cè)微生物功能，并選取每組門(mén)水平上豐度排名前35的功能來(lái)繪制聚類(lèi)熱圖（圖5）。與CK組相比，LYCRPLs處理組中折疊、分類(lèi)和降解，聚糖生物合成與代謝，內(nèi)分泌系統(tǒng)，脂質(zhì)代謝和碳水化合物代謝等功能途徑的富集程度較低，而遺傳信息處理、核苷酸代謝、細(xì)胞生長(zhǎng)與死亡、膜轉(zhuǎn)運(yùn)與能量代謝、氨基酸代謝等功能途徑的富集程度較高。

圖6 CK組與LYCRPLs處理組間腸道菌群功能富集度差異分析

接下來(lái)，對(duì)注釋的微生物功能的富集程度進(jìn)行T檢驗(yàn)，以找出各組之間的差異功能途徑。與CK組相比，L組中的碳水化合物代謝、脂質(zhì)代謝、聚糖生物合成與代謝、折疊、分類(lèi)和降解等功能的富集程度顯著降低（P＜0.05，圖6A），而膜轉(zhuǎn)運(yùn)、能量代謝、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和原核生物細(xì)胞群落等功能的富集程度則顯著升高（P＜0.05）。M組中，聚糖生物合成與代謝、折疊、分類(lèi)和降解以及脂質(zhì)代謝的富集程度顯著低于CK組（P＜0.05，圖6B），但細(xì)胞運(yùn)動(dòng)、轉(zhuǎn)錄和遺傳信息處理的富集程度在統(tǒng)計(jì)學(xué)上更高（P＜0.05）。H組中，聚糖生物合成與代謝、折疊、分類(lèi)和降解、酶家族以及其他氨基酸代謝通路的富集程度顯著低于CK組（P＜0.05，圖6C），但外源化合物的生物降解和代謝通路的富集程度更高（P＜0.05）。

Conclusion

結(jié)果表明，LYCRPLs未顯著改變腸道微生物群落的多樣性和豐富度，但改變了某些細(xì)菌的相對(duì)豐度。例如，LYCRPLs可提高一些有益菌屬的相對(duì)豐度，包括毛螺菌科NK4A136和乳桿菌屬。盡管LYCRPLs降低了包括擬桿菌屬、副擬桿菌屬和節(jié)絲狀菌屬等有益細(xì)菌的相對(duì)豐度，但也減少了如GCA-900066575和羅姆布茨菌屬等有害細(xì)菌的相對(duì)豐度。此外，LYCRPLs可通過(guò)調(diào)節(jié)某些菌群的豐度來(lái)調(diào)節(jié)微生物組的功能。這項(xiàng)研究揭示LYCRPLs對(duì)正常飲食小鼠腸道微生物群落結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)作用，為L(zhǎng)YCRPLs作為食品工業(yè)中的功能性成分提供了有價(jià)值的參考。

Abstract

Intake of marine phospholipids can ameliorate the gut microbiota dysbiosis, thereby improving the metabolic disturbance of the host. It is unclear whether consuming marine phospholipids affects the gut microbiota community structure in a normal-diet host. The aim of this research was to compare the gut microbiota community structure between normal-diet mice consuming and not consuming large yellow croaker roe phospholipids (LYCRPLs) by 16S rRNA amplicon sequencing technology. Results indicated that LYCRPLs could regulate the relative abundance of some certain bacteria of normal-diet mice, i.e., increasing the abundance of some beneficial genera including Lachnospiraceae_NK4A136_group and Lactobacillus, and decreasing harmful bacteria such as GCA-900066575 and Romboutsia. Simultaneously, intake of LYCRPLs was predicted to reduce the bacterial biosynthesis of carbohydrate and lipids. This research revealed the regulation of LYCRPLs on the gut microbiota community structure in normal-diet mice, and provides a valuable reference for LYCRPLs as a functional ingredient in the food industry.

引文格式

Zhong R, Zheng X, Zheng H, et al. Comparative analysis of the impact of large yellow croaker roe phospholipids on the gut microbiota community structure in normal-diet mice. Food Science of Animal Products, 2025, 3(2): 9240114. https://doi.org/10.26599/FSAP.2025.9240114

作者介紹

梁鵬教授

泉州師范學(xué)院海洋與食品學(xué)院副院長(zhǎng)

福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院

梁鵬，博士、生物學(xué)博士后，教授，博士生導(dǎo)師，入選福建省高層次人才（C類(lèi)），首批國(guó)家級(jí)一流線(xiàn)上本科課程《食品工藝學(xué)》負(fù)責(zé)人，現(xiàn)任泉州師范學(xué)院海洋與食品學(xué)院副院長(zhǎng)（主持工作）。主要從事海洋生物資源綜合利用方面的教學(xué)與科研工作，主持國(guó)家自然科學(xué)基金、福建省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、福建省教育廳A類(lèi)項(xiàng)目、福建省科技廳星火項(xiàng)目項(xiàng)等科研項(xiàng)目14 項(xiàng)；主持獲得福建省科技進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)1 項(xiàng)。在《Journal of Agricultural and Food Chemistry》《Food Chemistry》《Food & Function》《中國(guó)食品學(xué)報(bào)》《食品科學(xué)》等期刊發(fā)表論文120多篇。主編《食品工藝學(xué)》（高等教育出版社）教材1 部，參編國(guó)家級(jí)本科規(guī)劃教材《食品化學(xué)》（化工出版社）1 部，主持福建省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃項(xiàng)目、福建省本科高校教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目、教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目等省部級(jí)本科教改項(xiàng)目5 項(xiàng)，發(fā)表教改論文16 篇。

鐘榕斌博士研究生

福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院

鐘榕斌，福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，食品科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)2022級(jí)博士研究生，研究方向：水產(chǎn)品加工及其副產(chǎn)物高值化利用。

文章內(nèi)容由作者團(tuán)隊(duì)提供。

編輯：閻一鳴； 責(zé)任編輯：劉莉