高コレステロール血症マウスの腸内微生物叢および代謝産物に対する生存/不活化/溶解プロバイオティクスラクトバチルス・プランタルムH6の制御
npj 食の科学 第 6 巻、記事番号: 50 (2022) この記事を引用
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メトリクスの詳細
プロバイオティクスの介入により非感染性疾患 (NCD) のリスクが軽減されることが証拠によって示唆されています。 しかし、その治療効果やメカニズムはまだ不明です。 高コレステロール血症を予防できる新しい商用特許株であるラクトバチルス プランタルム H6 (Lp H6) の低コレステロール血症効果とそのメカニズムを詳細に評価するために、菌株の 3 つの状態、すなわち生菌状態 (vH6)、熱不活化状態 (iH6) を調製しました。 )、および超音波溶解(uH6)細菌細胞。 その結果、v/i/uH6 細胞が血清および肝臓の血中脂質レベルを低下させ、肝損傷を軽減し、ブドウ糖負荷試験 (GTT) およびインスリン負荷試験 (ITT) の指数を改善できることが示されました。 v/i/uH6 細胞は腸内微生物組成を改善し、糞便中のファーミクテス属対バクテロイデテス属の比 (F/B 比) を大幅に減少させました。 特に、ムリバキュラ科は、効果的なコレステロール低下のための潜在的なバイオマーカーである可能性があります。 また、vH6 処理マウスの糞便を用いた糞便微生物叢移植 (FMT) 後に、これらの生化学指標と腸内微生物叢の回復が見られました。 v/i/uH6 細胞は、アミノ酸だけでなくビタミン補因子の腸内細菌叢の代謝を増加させる一方で、一次胆汁酸の相対含有量を減少させました。 ピアソン相関分析により、norank_f__Muribaculaceae および Lactobacillus は血中脂質レベルと負の相関関係があることが示されました。 全体として、v/i/uH6 細胞はマウスの高コレステロール血症の改善に効果があり、この効果の一部は腸内微生物叢と脂質代謝に関連する代謝産物の調節に起因すると考えられます。 私たちの発見は、プロバイオティクスとポストバイオティクスの産業開発とコレステロール疾患の治療に理論的基礎を提供しました。
人体のコレステロールレベルは正常な細胞と機能に重要な役割を果たしますが、過剰なレベルは脂質代謝の問題を引き起こし、心血管疾患(CVD)や非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)などの非感染性疾患(NCD)のリスクを高める可能性があります。 、肥満など1. 2021 年の世界保健統計によると、CVD は依然として NCD による主な死亡原因であり、特に低所得の発展途上国で顕著です2。 したがって、正常なコレステロール値を効果的に維持する方法は、公衆衛生上の重要な問題です。 スタチンとフィブラート系薬剤は最も一般的に使用されるコレステロール低下薬ですが、長期使用すると横紋筋融解症、アレルギー症候群、認知障害のリスク増加などの重篤な副作用を引き起こす可能性があります3。
近年、プロバイオティクスのコレステロール低下効果が研究者の注目を集めています4。 薬物療法に比べて効果が高く、安全性が高く、経済的であるという特徴が消費者に支持されています。 研究では、Lactobacillus plantarum NCU116 が、高脂血症ラットの総コレステロール (TC) レベルを低下させるのに十分な高脂血症ラットの脂質代謝を効果的に調節することができ、脂質代謝、肝臓および脂肪組織の形態を調節する可能性があることが示されています5。 生きたラクトリカセイバチルス カゼイと超音波で不活化したラクトリカセイバチルス カゼイはどちらも、高脂肪食を与えた雄ラットの TC レベルを低下させ、インスリン抵抗性を制御することができました6。 プロバイオティクスは、腸内微生物叢とその代謝産物を調節することによってコレステロールを減らすことができます7。 人体の「第二の脳」として知られる腸内微生物叢の変化は、宿主のエネルギー恒常性、全身性炎症、脂質代謝、グルコースバランス、インスリン感受性に影響を与える可能性があります8。 さらに、腸内微生物叢の豊かさと多様性、特にファーミクテス属とバクテロイデス属の比率(F/B 比)9 は、プロバイオティクスを摂取することで大幅に改善できます。 糞便微生物叢移植(FMT)の使用により、腸内微生物叢を調節することでメタボリックシンドロームを効果的に治療できることが示されています10。
現在、コレステロールを調整するために多くのプロバイオティクス製品が開発されていますが、それらはいずれもコレステロールの上昇を防ぐ生きた細菌に焦点を当てています。 さらに、いくつかの研究では、「ポストバイオティクス」と呼ばれる死んだ細菌とその代謝産物がまだ生理学的活性を持っている可能性があることを発見しました13。 以前、私たちのチームは、消化管で良好な耐性を持つプロバイオティック株ラクトバチルス・プランタルムH6(Lp H6、CGMCC 18205、特許番号ZL 201910955071.X)を特定しました。 H6株は商品化されています。 H6 の in vitro コレステロール クリアランス能力は 92.07% に達し、動物実験では、高コレステロール食によって引き起こされる腸内細菌叢の異常および肝損傷を効果的に改善する可能性があることが示されています 14。 この研究では、生存し、不活化され、超音波で溶解されたLp H6のコレステロールに対する調節効果と腸内細菌叢に対するその影響が評価され、高コレステロール血症マウスに対するLp H6の治療効果が系統的に研究され、工業的治療法に理論的基礎が提供された。プロバイオティクスの開発とコレステロール疾患の治療。
NDグループと比較して、HCDグループは食物摂取量と体重増加に有意差はありませんでしたが(補足図1a)、HCDグループのマウスの血清および肝臓中のTCおよびトリグリセリド(TG)は大幅に増加し、その含有量は増加しました。はNDグループの約2〜3倍であり(図1a)、高コレステロール血症マウスモデルが正常に確立されたことを示しています。
a 高コレステロール血症モデルマウスの血清 TC および TG、肝臓 TC および TG レベル。 データは平均値 ± SEM (n = 6) として表されます。 ***P < 0.001、****P < 0.0001 対対照 ND。 b 12 週間後の血清 TC、TG、LDL-C、高密度リポタンパク質コレステロール (HDL-C)、ALT、および AST レベル。 c 肝臓重量、TC、および TG レベル。 データは平均値 ± SEM (n = 8) として表されます。 *P < 0.05、**P < 0.01、***P < 0.001、****P < 0.0001 対対照 HCD_ND; #P < 0.05、##P < 0.01、###P < 0.001 対対照 FMT1。 HCD_ND は高コレステロール血症モデルマウスのグループを指します。 v/i/uH6 は、生菌 (vH6)、熱不活化 (iH6)、および超音波溶解 (uH6) した細菌細胞を指します。 FMT1/2/3 は、それぞれ HCD_ND、Sim、vH6 グループの糞便を使用することを指します。
HCD_ND グループと比較して、v/i/uH6 および FMT3 で 12 週間治療した後、マウス血清中の脂質代謝に関連する物理化学的指標が改善され (図 1b)、TC が大幅に減少し、特に FMT3 の血清 TC が減少しました。グループでは43.98%減少しました(P < 0.05)。 vH6およびFMT3を与えられたマウスの血清TGレベルは、それぞれ18.69%および17.17%有意に減少した(P<0.05)。 HCD グループと比較して、vH6、uH6、および FMT3 を投与した場合、低密度リポタンパク質コレステロール (LDL-C) レベルが有意に低かった (0.18 ~ 0.34 mmol/L 対 1.5 mmoL)。 さらに、v/i/uH6 および FMT3 は、特に vH6 および iH6 を与えられたマウスの血清アラニンアミノトランスフェラーゼ (ALT) レベルを有意に低下させました (それぞれ 10.76 U/L および 11.58 U/L)。 vH6 および FMT3 は、血清アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ (AST) レベルを有意に減少させました (P < 0.05)。
v/i/uH6およびFMT3も同様に、マウスの肝臓重量、TCおよびTG(iH6を除く)含量を改善しました(図1c)。 例えば、vH6 および iH6 を投与した場合、肝臓重量はそれぞれ 21.27% および 22.10% 減少しました (P < 0.05)。 v/i/uH6 は TC をそれぞれ 30.44%、24.49%、および 35.67% 減少させました (P < 0.05)。 全体として、v/i/uH6 および FMT3 は、さまざまなレベルでの血清中の TC、TG、LDL-C、ALT、AST、肝臓中の TC、TG の低下など、血清および肝臓の物理化学的特性を改善しました。
HCDを与えられたマウスは、灰黄色の肝腫大を示した。 しかし、v/i/uH6 と FMT3 は肝腫大を抑制し、肝臓の色 (赤褐色) と柔らかい質感は正常に近づきました。 (図2a)。 HE 染色では、HCD 群では肝細胞の配置が緩く乱れ、大きさや数の異なる脂肪空胞が多数出現し、肝細胞が肥大化し、一部が壊死し、肝細胞が著しく損傷していることが観察された。 (図2b)。 マウスをv/i/uH6とFMT3で処理すると、肝細胞の損傷が明らかに減少し、細胞質内の脂肪滴が減少し、肝細胞が整然と配置されました。
a さまざまな治療後のマウスの肝臓の画像。 b、c 肝臓切片の H/E 染色およびオイルレッド O 染色の代表的な画像 (400 倍、スケール バー = 50 μm)。 肝細胞の一部の局所的な損傷部分は、H/E 染色の黄色の矢印で示されます。 d 抗UCP1を使用した肝臓切片の免疫蛍光染色の代表的な画像(400倍、スケールバー= 50μm)。 HCD_ND は高コレステロール血症モデルマウスのグループを指します。 v/i/uH6 は、生菌 (vH6)、熱不活化 (iH6)、および超音波溶解 (uH6) した細菌細胞を指します。 FMT1/2/3 は、それぞれ HCD_ND、Sim、vH6 グループの糞便を使用することを指します。
オイルレッド O 染色により、HCD マウスの肝細胞内の肝臓脂肪滴が粒子の蓄積とフレークへの融合を示したことが示されました (図 2c)。 しかし、マウスを vH6、iH6、および FMT3 で治療した場合、脂肪滴は大幅に減少し、サイズは小さくなり、分布は不規則で不均一でした。
肝臓組織におけるUCP1の発現は、免疫組織化学的染色によって検出されました(図2d)。 HCD_ND および FMT1 と比較して、vH6、iH6、および FMT3 を与えられたマウスでは UCP1 発現が大幅に増強され、肝臓組織には陽性の褐色粒子の広い領域が存在しました。 結論として、v/i/u H6 および FMT3 は、肝臓切片を染色することによってさまざまな程度に肝臓変性を改善することが観察できます。
HCD グループでは、マウスの血糖値が乱れ、血糖値が急激に上昇しました。 v/i/uH6 および FMT3 は、マウスの耐糖能に対応する曲線下面積 (AUC) 値を減少させ、uH6 および FMT3 グループでそれぞれ 23.89% および 20.50% 有意に減少しました (P < 0.05、図 3a、 b)。 同様に、v/i/uH6 および FMT3 は、インスリン耐性試験におけるグルコースの減少と AUC 値の低下によって証明されるように、マウスのインスリン耐性を改善しました。これは、vH6、iH6 では 19.53%、15.10%、および 8.35% 大幅に減少しました。 、FMT3 グループ、それぞれ (P < 0.05、図 3c、d)。 これらの結果は、v/i/uH6 および FMT3 が高コレステロール血症マウスのグルコースおよびインスリン耐性を改善できることを示しています。
a、b GTT: 一晩絶食させたマウスにグルコース (2 mg/kg) を腹腔内注射しました。 血糖値は、0、15、30、60、および120分で測定されました。 c、d ITT:4時間絶食させたマウスにインスリン(0.75U/kg)を注射した。 血糖値は、0、15、30、60、および120分で測定されました。 AUC値を計算した。 データは平均値 ± SEM (n = 8) として表示されます。 *P < 0.05、**P < 0.01vs. HCD_ND を制御します。 #P < 0.05、##P < 0.01、###P < 0.001 対対照 FMT1。 HCD_ND は高コレステロール血症モデルマウスのグループを指します。 v/i/uH6 は、生菌 (vH6)、熱不活化 (iH6)、および超音波溶解 (uH6) した細菌細胞を指します。 FMT1/2/3 は、それぞれ HCD_ND、Sim、vH6 グループの糞便を使用することを指します。
16S rRNA シーケンス技術により、18 門、33 綱、78 目、112 科、196 属、305 種を含む合計 1,061 の OTU がマウスの腸内細菌叢で同定されました。 異なる治療マウスの腸内微生物叢のα多様性を、OTU レベルに基づいて評価しました。 v/i/uH6およびFMT3を与えられたマウスの腸内細菌叢のAce、Shannon、およびShannoneven指数は、HCD_NDおよびFMT1グループのものよりも有意に高かった(図4aおよび補足図2b)。 β多様性主座標分析(PCoA)は、v/i/uH6およびFMT3群を与えられたマウスの腸内細菌叢がND群のものと類似しているが、HCD、HCD_NDおよびFMT1群のものとは大きく異なることを示した(図1)。 4b)。 HCD_NDと比較して、v/i/uH6はマウスの腸内微生物叢の存在量を増加させ、OTUの数はそれぞれ31.16%、39.86%、および17.63%増加しました(図4c)。 OTUレベルに基づくヒートマップは、HCD、HCD_NDグループ、およびその他の治療グループの腸内細菌叢の構造が明確に3つの部分に分けられ、v/i/uH6のコミュニティ存在量がNDおよびSimグループのそれとより類似していることを示しました。 (図4d)。 門レベルでの腸内細菌叢の組成のさらなる分析(図4e)は、HCDグループでは腸内でファーミクテス属が増加し、バクテロイドータ属が減少し、これがF / B比の増加につながることを示しました。 v/i/uH6 はファーミクテスの相対存在量をそれぞれ 5.94%、44.96%、および 44.64% 減少させましたが、バクテロイドータの相対存在量をそれぞれ 234.85%、377.05%、および 362.53% 増加させ、F/B 比を減少させました。 HCD_ND グループと比較して有意に増加しました。
a アルファ多様性は、豊かさ (ACE) と多様性 (シャノン) によって評価されます。 b PCoA による重み付けされた UniFrac を使用して計算されたベータ ダイバーシティ。 c v/i/uH6を与えられたマウスのOTUのベン図。 d v/i/uH6を与えられたマウスにおける上位100のOTUの相対存在量のヒートマップ。 e 門レベルでの微生物叢の相対的な存在量およびファーミクテス/バクテロイデス比。 f v/i/uH6を与えられたマウスにおけるLDAスコア(LDA > 2.5)。 g スチューデントの t 検定を使用した 2 つのグループの比較。 h OTU のベン図、上位 100 OTU の相対存在量のヒートマップ、LDA スコア、および糞便微生物叢移植グループにおけるスチューデントの t 検定を使用した 2 つのグループの比較。 データは平均値 ± SEM (n = 3) として表示されます。 *P < 0.05、**P < 0.01、***P < 0.001。 HCD_ND は高コレステロール血症モデルマウスのグループを指します。 v/i/uH6 は、生菌 (vH6)、熱不活化 (iH6)、および超音波溶解 (uH6) した細菌細胞を指します。 FMT1/2/3 は、それぞれ HCD_ND、Sim、vH6 グループの糞便を使用することを指します。
LEfSe分析は、異なる治療グループ間で腸内細菌叢の構造に有意な違いがあることを示し(補足図2f)、線形判別分析(LDA)を使用して、異なるグループの主な細菌を評価しました。 vH6を与えられたマウスの優勢細菌は、iH6を与えられた場合、ラクトバチルス、コリオバクテリア科_UCG-002、およびnorank_f_Oscillospiraceae、Muribaculum、unclassified_o_Bacteroidales、およびルミノコッカスであり、uH6を与えられた場合、norank_f__Muribaculaceaeであった(図4f)。 スチューデントの t 検定により、HCD_ND グループでは、v/i/uH6 処理グループと比較して、フェカリバキュラム、アロバキュラム、およびツリシバクターの存在量が有意に増加し、norank_f__Muribaculaceae の存在量が HCD_ND グループと比較して有意に増加したことが示されました(図 2)。 4g)。 さらに、HCD_ND グループと比較して、i/uH6 は未分類のオシロスピラ目とラクノクロストリジウムを増加させ、vH6 はムリバキュラムを有意に増加させたため、これらの優勢な細菌は、Lp による効果的なコレステロール低下の潜在的なバイオマーカーである可能性があります。
vH6で処理したマウスの糞便を用いた糞便微生物叢移植(FMT)も、HCDによって誘導される腸内微生物組成を改善した(図4h)。 FMT1 治療と比較して、FMT3 治療マウスの腸内微生物 OTU の数は 15% 増加し、コミュニティ分布のヒート マップは正常マウスと FMT2 治療マウスのヒート マップにより近似しました。 同様に、FMT3 処置マウスでは、ファーミクテス属の量が 15.45% 減少し、バクテロイドータの量が 79.3% 増加しました。 FMT3 処置マウスの優勢細菌は norank_f__Muribaculaceae、unclassified_f__Ruminococcaceae、unclassified_c__Bacilli、および Intestinimonas であり、そのうち norank_f__Muribaculaceae は uH6 処置マウスで最も豊富に存在する優勢細菌でもありました。 FMT1 処理と比較して、FMT3 では Enterorhabdus、Muribaculum、unclassified_c__Bacilli、Coriobacteriaceae_UCG-002、および norank_f__Paracaedibacteraceae の存在量が増加しました。 さらに、FMT3 はフェカリバキュラム値を減少させ、これは v/i/uH6 治療群と一致しました。 これらの結果は、v/i/uH6 および FMT3 が腸内微生物を調節することによって高コレステロール血症マウスの腸内微生物叢の異常を軽減できることを示しました。
マウス糞便代謝物の非標的検出は、UPLC/Q-TOF-MS/MS に基づいて実施されました。 MS および MS/MS 情報は、代謝公開データベース HMDB (http://www.hmdb.ca/) および Metlin (https://metlin.scripps.edu/) と照合されました。 合計 1,114 個の糞便代謝物が特定されました。 PLS-DA分析は、HCD、HCD_ND、およびFMT3のグループが他の治療グループから明らかに分離されていることを示し(図5a)、置換テストモデルはPLS-DAモデルが信頼できることを示しました(補足図3a)。 ヒートマップによると、v/i/uH6およびFMT3を投与されたマウスの糞便代謝物はNDグループにより類似していましたが、HCD、HCD_ND、およびFMT1グループとは明らかに分離されていました(補足図3b)。 すべての代謝産物は、ビタミン補助因子、アミノ酸、胆汁酸、脂質として分類されました。 HCD_NDグループと比較して、v/i/uH6は6つのビタミン補因子の相対含有量を増加させ、その中でパントテン酸とナイアシンアミドが有意に増加しました(図5b)。 ただし、FMT3 はビタミン補因子のレベルを大幅に変化させませんでした (補足図 3c)。 HCD_NDグループと比較して、v/i/uH6は、l-トリプトファン、l-プロリン、l-フェニルアラニン、l-グルタミン酸などのアミノ酸の含有量(図5c)、および分岐鎖アミノの含有量を大幅に増加させました。 l-イソロイシンなどの酸(BCAA)。 胆汁酸に関しては、HCD_ND グループと比較して、v/i/uH6 は一次胆汁酸の含有量をそれぞれ 18.10%、13.31%、21.00% 減少させ、デオキシコール酸などの二次胆汁酸の含有量を減少させました。 3-デヒドロコール酸、12-ケトリトコール酸、グリコリトコール酸。 FMT3は胆汁酸調節において同じ傾向を示しました(図5d)。 異なる治療グループ間の差次的な代謝産物は、クラスターヒートマップとVIP棒グラフによってスクリーニングされました(図5e)。 v/i/uH6 および FMT3 処置マウスでは、それぞれ 7、7、16、および 4 つの注目すべき脂質代謝産物が同定されました。 HCD_ND グループと比較して、vH6 は 4 つの脂質メタライト、すなわち 9,12,13-TriHOME、9-HOTrE、ステアリドン酸、およびドデカン二酸を有意に上方制御しました。 iH6 はステアリドン酸、ドデカン二酸、アルプロスタジルを有意に上方制御しました。 uH6 はウアバイン 1 を有意に上方制御しました。 FMT3 は、FMT1 と比較してすべての差次的代謝物を減少させました。 全体として、v/i/uH6 と FMT3 の異なる代謝産物 (エライジン酸、トランス-バクセン酸、ステアリドン酸など) には類似点があります。
a 微生物代謝産物に基づく部分最小二乗判別分析 (PLS-DA)。 b–d UPLC/Q-TOF-MS/MS ベースの非ターゲット メタボロミクス アプローチによって検出されたビタミン補助因子、アミノ酸、胆汁酸の相対含有量。 e 差分脂質のクラスタリング ヒートマップと VIP バー マップを 2 つのグループ間で比較しました。 f カプロン酸の含有量。 g HCD_ND 対 vH6 における示差的代謝産物の KEGG 経路濃縮分析。 データは平均値 ± SEM (n = 3) として表示されます。 *P < 0.05、**P < 0.01、***P < 0.001。 HCD_ND は高コレステロール血症モデルマウスのグループを指します。 v/i/uH6 は、生菌 (vH6)、熱不活化 (iH6)、および超音波溶解 (uH6) した細菌細胞を指します。 FMT1/2/3 は、それぞれ HCD_ND、Sim、vH6 グループの糞便を使用することを指します。
SCFA の標的検出には、Agilent HP-INNOWAX キャピラリカラムを備えた Thermo TRACE1310-ISQ LT ガスクロマトグラフを使用しました。 HCD_NDグループ(図5f)と比較して、vH6はカプロン酸(P < 0.05)、酢酸、プロピオン酸、イソ酪酸、酪酸、吉草酸、および総SCFAの含有量を増加させました。 uH6 は酢酸、プロピオン酸、吉草酸の含有量を増加させました。 FMT1グループと比較して、FMT3は酢酸とプロピオン酸の含有量を増加させましたが、これらの差はどれも統計的に有意ではありませんでした(補足図3e)。
糞便代謝産物の生物学的プロセスは、KEGG 経路解析を使用して予測されました。 vH6 群と HCD_ND 群間の差次的代謝産物の分析により、vH6 はビタミンの消化と吸収、脂肪分解調節、cAMP シグナル伝達経路、リノール酸代謝、フェニルアラニン、チロシンおよびトリプトファン生合成、mTOR シグナル伝達経路、PI3K などの多くの経路によってマウスの高コレステロール血症を調節していることが明らかになりました。 Aktシグナル伝達経路、および二次胆汁酸生合成。 vH6と同様に、iH6、およびuH6は、cAMPシグナル伝達経路、胆汁分泌、脂肪分解調節、またはmTORシグナル伝達経路などの代謝経路の調節に関与しています(図5gおよび補足図3f)。 FMT1 と比較して、FMT3 は胆汁分泌と二次胆汁酸生合成を介して代謝を調節している可能性があります。 結論として、v/i/uH6 はすべて、高コレステロール血症マウスの腸代謝物をさまざまな程度に改善しました。 特に、v/i/uH6 細胞は、一次胆汁酸の相対含有量を減少させながら、ビタミン補因子およびアミノ酸の腸内細菌叢代謝を増加させました。
腸内微生物叢(属レベルの上位 10 属)と高コレステロール血症の物理化学的指標との間のピアソン相関関係をさらに分析したところ、norank_f__Muribaculaceae および Lactobacillus が TC、TG、LDL、ALT、AST、および肝臓重量と有意な負の相関関係を有することが示されました。 Turicibacter、Romboutsia、および Faecalibaculum はすべて、これらの指数と有意な正の相関関係がありました (図 6a)。 アロバキュラムは、LDL、肝臓 TC、肝臓重量とも有意な正の関係を示しました。 図6b〜dおよび補足図に示すように、糞便代謝産物と微生物群集構造の間の相関関係は、冗長分析(RDA)によって評価されました。 4a、b。 v/i/uH6 治療グループでは、フェカリバキュラム、アロバキュラム、およびツリシバクターは他の細菌と有意な負の関係を示し、これまでの所見が裏付けられました。 D-ビオチンおよび葉酸は、乳酸菌、Coriobacteriaceae_UCG-002およびMuribaculumと強い正の相関を有し、一方、ビタミン補因子は、v/i/uH6処置マウスの優勢細菌と正の相関を有した(図6b)。 l-セリンは乳酸桿菌およびコリバクテリア科_UCG-002と強く相関し、残りのアミノ酸はv/i/uH6優勢細菌と相関しました(図6c)。 胆汁酸については、グリコリトコール酸は未分類のバクテロイダルおよびツリシバクターと相関関係がありませんでした。 Romboutsia と Faecalibaculum は、ほとんどの胆汁酸と有意な正の相関を示しました (図 6d)。 これらの結果は、v/i/uH6 を投与された高コレステロール血症マウスにおける糞便代謝産物と腸内微生物の産生と存在量との間に強い相関があることを示しました。 同様に、FMT3 グループでは、微生物群集と物理化学的指標および代謝産物との間の相関関係が発見されましたが、統計的有意性はありませんでした(補足図4c-g)。 簡単に言うと、ピアソン相関分析は、norank_f__Muribaculaceae と Lactobacillus が血中脂質レベルと負の相関関係を持っていることを示しました。 RDA は、v/i/uH6 を投与された高コレステロール血症マウスにおける糞便代謝産物と腸内微生物の産生と存在量との間に強い正の相関があることを示しました。
a スピアマン法による、最も豊富な細菌の上位 10 位と高コレステロール血症の物理化学的指標との間の相関分析。 b–d v / i / uH6微生物群集と糞便代謝物(ビタミン補助因子、アミノ酸、胆汁酸)の間の相関関係の冗長分析(RDA)。 データは平均値 ± SEM (n = 3) として表示されます。 *P < 0.05、**P < 0.01、***P < 0.001。 HCD_ND は高コレステロール血症モデルマウスのグループを指します。 v/i/uH6 は、生菌 (vH6)、熱不活化 (iH6)、および超音波溶解 (uH6) した細菌細胞を指します。
Lactobacillus plantarum H6 (CGMCC 18205) は、当研究室の発酵生地から単離されたコレステロール低下効果のあるプロバイオティクス株であり、国内発明特許を取得しています (No. ZL 201910955071.X)。 以前に、我々は高コレステロール血症に対するLp H6の予防効果を評価するためにin vivo実験を実施しました。 現在の研究では、高コレステロール血症に対するその治療効果をさらに評価しました。 脂質代謝に対する H6 の調節効果をより包括的に理解するために、死滅および溶解した H6 細胞も一緒に評価されました。
生存H6と不活化H6の両方を与えられた高コレステロール血症マウスは、食物摂取量を増加させたが、体重増加に大きな変化はなかった。 この発見は、Lactobacillus fermentum ZJUIDS06 および Lactobacillus plantarum ZY08 が高コレステロール血症ラットの体重減少に影響を及ぼさないことを発見した以前の研究と一致しています15。 しかし、v/i/uH6 は、vH6 処理マウス (FMT3) の腸からの便と同様に、肝臓重量を大幅に減少させた。このことは、v/i/uH6 が腸内微生物機能を改善し、脂質代謝とエネルギー消費を高める可能性があることを示唆している。
臨床現場では、体内の TC、TG、LDL-C、ALT、AST のレベルが健康状態のモニタリングに重要です 16,17。 この研究では、生細胞と死細胞を含むH6株には優れた脂質低下効果があり、これは血清および肝臓の生化学指標、ならびに組織病理学検査によって確認されました。 一般に、細胞生存率は、プロバイオティクスが健康増進機能を発揮するための重要な要件です16。 しかし、生存不能な細菌細胞、細菌画分、または細胞溶解物であるポストバイオティクスも、追加の生物活性を提供することで宿主に生理学的利点を提供する可能性があります6。 私たちの結果は、熱で死滅させ、超音波で溶解したH6細胞がまだある程度の生理活性を維持していることを示しました。これは、細胞壁成分のコレステロールを吸着する能力によるものである可能性があります。 コレステロールは、結合能力のあるアミノ酸を含む細胞壁ペプチドグリカンに結合することが示されていますが、正確なメカニズムは不明のままです6。 さらに、エキソ多糖は脂質代謝を改善することも証明されています。 コレステロールと胆汁酸の合成と結合を通じてコレステロールの恒常性を変化させますが、具体的なメカニズムはまだ調査の必要があります 18。
肝脱共役タンパク質 1 (UCP1) は、エネルギー消費を増加させ、肝脂質を減少させることにより、肝臓の細胞外コハク酸塩と炎症を調節することが示されています 19。 この研究では、v/i/uH6 と FMT3 を投与されたマウスの肝臓で UCP1 が増加し、H6 株が熱産生と脂質代謝の改善を介して高コレステロール血症マウスの肝臓変性を阻害することが示されました。 糖脂質代謝に関しては、マウスの生存H6と死滅H6の両方がインスリン耐性を改善し、溶解したH6は耐糖能を改善しました。 これらの発見は、滅菌ビフィズス菌が耐糖能とインスリン抵抗性を改善し、その結果、炭水化物と脂質の代謝障害のあるマウスの血糖値を低下させる可能性があることを発見した以前の発見と一致しています20。 注目すべきことに、生存可能なH6を与えられたマウスの便を使用したFMT3は、脂質の低下や糖脂質代謝の改善など、生存可能な株と同じ生理学的利点を有しており、これは、生存可能なH6がマウスの腸内微生物による有益な代謝産物の産生を誘導したことを示唆している21。
プロバイオティクスのサプリメントは腸内微生物組成に明らかな変化をもたらし、その結果食事性脂肪代謝を調節することが認識されています22。 したがって、宿主の健康に関連する腸内微生物が分離され、同定されています。 健康や病気における腸内微生物の役割は現在認識されつつあります23。
この研究では、v/i/uH6 と FMT3 の両方が、高コレステロール食によって誘発される腸内の微生物組成を改善するのに十分でした。 vH6 を与えたマウスでは乳酸菌とコリバクテリア科_UCG-002 が濃縮されており、これは我々の研究室での以前の発見と一致しています14。 ラクトバチルス属は、胆汁酸塩ヒドロラーゼ活性が高いため、コレステロール代謝を調節する能力を持つ一般的な有益な細菌であることが判明しました 24,25。 norank_f__Oscillospiraceae、Muribaculu、unclassified_o__Bacteroidales、および Ruminococcus を含む 4 つの主要な属が、v/i/uH6 を投与されたマウスで見つかりました。このうち、ルミノコッカスは正常体重の子供の腸管に豊富に含まれていることが判明しましたが、肥満個体ではオシロスピラ科はあまり検出されませんでした。 、これら 2 つの属がコレステロール低下と負の相関があることを示唆しています 26。 uH6 と FMT3 は両方とも、明確に定義された抗炎症性細菌である norank_f__Muribaculaceae を増加させました。
ムリバキュラ科は、多様性、生態、機能的可能性、および生殖細胞系列の出現に関する細菌科 S24-7 の問題と特徴の分析と記述にちなんで命名されました 27。 それは、近隣のファミリーとは機能的に異なり、複雑な炭水化物と高カロリー分解に関して多機能です28。 研究では、高脂肪食マウスの腸内細菌叢におけるムリバキュラ科の群集が大幅に減少していることが示されています29。 ムリバキュラセアは、我々の研究において属レベルで腸内に最も豊富な細菌であり、高コレステロール食を与えたマウスと比較して、i/uH6 または FMT3 を与えたマウスではムリバキュラセアが著しく高かったことから、脂質代謝において重要な役割を果たしている可能性があることが示されました。 さらに、FMT3 は unclassified_f__Ruminococcaceae、unclassified_c__Bacilli、および Intestinimonas も増加させました。 健康および代謝疾患サンプルのコホート研究において、腸モナスは体重をコントロールし、II型糖尿病を予防することが報告されています30。 アロバキュラム属とツリシバクター属は、炎症と肥満を誘発する可能性のある属でした 26,31。 アロバキュラム属とフェカリタレア属は、豚肉タンパク質とラードで処理されたマウスでより豊富に存在することが判明し、これらの属が炎症と正の相関があることを示唆しています 32。 これらの発見と同様に、高コレステロール食を与えたマウスではフェカリバキュラム、アロバキュラム、ツリシバクターの存在量が増加する一方、v/i/uH6 を与えたマウスでは減少することがわかりました。 ビフィズス菌は一般に有益な細菌として認識されています 33,34 が、この研究では v/i/uH6 または FMT3 を投与されたマウスではビフィズス菌の量が少ないことが判明し、その理由をさらに調査する必要があります。
多くの栄養素が脂質代謝の調節に役割を果たすことが知られています35,36。 ビタミンB群は体内のTCおよびTGレベルを下げることが示されているため、ビタミンが豊富な食事は冠状動脈性心疾患やアテローム性動脈硬化症のリスクを軽減する可能性があります。 ビタミン B 複合体であるナイアシンは、いくつかの脂質低下薬と組み合わせてアテローム性動脈硬化症の治療に使用されます 37。 α-メチル-L-トリプトファンは高血糖、インスリン抵抗性、脂肪肝を改善する可能性があり38、一方、L-グルタミン酸はアテローム性動脈硬化と脂肪肝疾患の進行を抑制する可能性があります39。 この研究では、v/i/uH6 治療により、腸内微生物叢の脂質代謝に関連するビタミン補因子およびアミノ酸のレベルが増加し、Lp H6 株のコレステロール低下作用のメカニズムが部分的に説明されました。 胆汁酸(BA)は、コレステロール代謝と密接に関連する重要なシグナル伝達分子です。 多くの研究は、腸内微生物による一次 BA の生体内変換により、肝臓での脂肪蓄積が減少し、血中脂質レベルが低下する可能性があることを示しています 40。 私たちの以前の研究では、H6 が胆汁酸塩ヒドロラーゼのほか、膜吸着、共沈、コレステロールミセルの阻害を通じてコレステロール低下効果を効果的に発揮できることが示されました。 さらに、生存可能な H6 は、CYP7A1 遺伝子の発現を促進し、ファルネソイド X 受容体経路を阻害することにより、BA の合成と胆汁酸塩加水分解酵素 (BSH) 活性を含む細菌の存在量を増加させる可能性があります 14。 この研究では、a/i/sH6 と FMT3 が一次 BA の相対レベルを低下させることも発見し、H6 が小腸における BA の吸収を妨げる可能性があることを示唆しました。 SCFA は腸内細菌叢のもう 1 つの重要な代謝産物であり、多くの病気の予防と治療において重要な役割を果たすことが示されています 41。 しかし、この研究ではSCFAの量はv/i/uH6摂取後に変化せず、これはプロバイオティクスの一種であるL. plantarum Dad-13を摂取したボランティアが脂質プロフィールを効果的に改善したことを示した最近のランダム化二重盲検試験と一致している。腸内の SCFA 濃度に大きな変化はありません 42。 理由は明らかではありません。
ムリバキュラ科は、マウスの体重および生化学的パラメータと負の相関を有することが示されている43。上記の観察結果から、腸内細菌叢と物理化学的パラメータとの相関をピアソン相関分析およびRDAにより調査し、それらが高い相関があることを発見した。 ただし、この相関関係はひずみレベルで検証する必要があります。
この研究では、高コレステロール血症マウスに対する、さまざまな状態(活性、熱不活化、超音波溶解)での新しい特許株ラクトバチルス プランタルム H6 の治療効果を調査しました。 図 7 に示すように、v/i/uH6 細胞および vH6 処理マウス (FMT3) からの便はマウスの高コレステロール血症を改善しました。この効果の一部は、腸内細菌叢および脂質代謝に関連する代謝産物の調節に起因すると考えられます。 ムリバキュラ科は、効果的なコレステロール低下のための潜在的なバイオマーカーとして使用できる可能性があります。 熱不活化され超音波溶解された Lp H6 は、コレステロール代謝を調節するための有望なポストバイオティクスとなる可能性があります。 3 つの州の Lp H6 は高コレステロール血症マウスをさまざまな程度に改善できるが、そのメカニズムはまだ不明であり、コレステロールを低下させる Lp H6 のエフェクター分子とシグナル伝達経路は今後の研究でまだ研究する価値がある。
v/i/uH6 細胞は、血清中の TC、TG、LDL-C、ALT、AST、肝臓中の TC、TG をさまざまなレベルで低下させ、GTT および ITT 指数を改善する可能性があります。 また、vH6 処理マウスの便を使用した FMT 後に、これらの生化学指標と腸内マイクロバイオームの回復が見られました。 ムリバキュラ科は、v/i/uH6 処理後のマウスの腸内に最も多く存在することが判明し、これがコレステロールを効果的に低下させるための潜在的なバイオマーカーとして使用できる可能性があることを示唆しています。 v/i/uH6 細胞は、アミノ酸だけでなくビタミン補因子の腸内細菌叢の代謝を増加させる一方で、一次胆汁酸の相対含有量を減少させました。 ピアソン相関分析により、norank_f__Muribaculaceae および Lactobacillus は血中脂質レベルと負の相関関係があることが示されました。 RDA は、v/i/uH6 を投与された高コレステロール血症マウスにおける糞便代謝産物と腸内微生物の産生と存在量との間に強い正の相関があることを示しました。 全体として、v/i/uH6 細胞はマウスの高コレステロール血症の改善に効果があり、この効果の一部は腸内微生物叢と脂質代謝に関連する代謝産物の調節に起因すると考えられます。 v/i/uH6 は、生菌 (vH6)、熱不活化 (iH6)、および超音波溶解 (uH6) した細菌細胞を指します。 (図は Biorender.com で作成されました。)
シンバスタチンは、中国山東省の山東路安抗製薬集団彩特有限公司から購入しました。 インスリン注射は、Jiangsu Wanbang Biochemical Pharmaceutical Group Co., Ltd. から購入しました。血糖測定器と血糖試験紙 (タイプ GA-3) は、Sanno Biosensing Co., Ltd (Jiangsu, China) から購入しました。 TC、TG、LDL-C、HDL-C、ALT、および AST 検出キットは、Jiancheng Bioengineering Research Institute (南京、中国) から購入しました。
Lactobacillus plantarum H6 (CGMCC 18205) は、伝統的な中国の発酵小麦粉製品である粘着性の生地から選択されました。 実験前に、細菌細胞を 2 回活性化しました。 活性化された細胞にMRS培地を接種し、嫌気条件下、37℃で24時間培養しました。 培養後の菌懸濁液を生理食塩水で2回洗浄し、懸濁液の濃度を1×109cfu/mL(vH6)に調整した。 不活化細胞 (iH6) は、以前のアプローチに若干の変更を加えて、細菌懸濁液から 90 °C の水浴中で 30 分間調製しました 44。 細菌懸濁液を超音波細胞粉砕機で 9 秒間隔で 5 秒および 60 分間処理し、以前のアプローチにわずかな変更を加えて細菌超音波溶解物 (uH6) を調製しました 45。プレート培養では生菌が増殖しないことが示されました。
88 匹の雄 C57BL/6 マウス (5 週齢、体重 18 ~ 19 g) を瀋陽長盛生物技術有限公司 (承認番号: SCXK (Liao) 2021-0001、遼寧省、中国) から購入しました。 すべての動物手順は、吉林農業大学の実験動物の管理と使用に関するガイドラインに従って実行され、吉林農業大学の動物倫理委員会によって承認されました。 マウスを室温 (25 ± 1 °C) で 12 時間の明/12 時間の暗サイクル下で飼育しました。 1週間の適応後、マウスを通常食(北京協同飼料有限公司)グループ(ND)、高コレステロール食(高コレステロールラットフード、ディーツバイオテクノロジー株式会社)の3つのグループに分けた。 )群(HCD)、および治療群。
4週間の給餌後、安楽死させたNDマウスおよびHCDマウスの血清および肝臓を取り出して、TCおよびTGレベルを測定した。 HCD グループの脂質レベルが ND グループの脂質レベルより 2 ~ 3 倍高かった場合、高コレステロール血症モデルは成功したと見なされ、次の実験に使用されました。 5週目から12週目まで、HCD群を除くすべての群に通常食を与え、一方、v/i/uH6細胞(1×109 cfu/mL)およびシンバスタチン(3.80mg/kg BW)をそれぞれ毎日強制経口投与した。 ND群とHCD群には毎日等量の0.9% NaClを強制経口投与した(HCD群には通常の食餌を与え、HCD_ND群と名付けた)。
糞便微生物叢移植(FMT)試験の実験計画は次のとおりです。無菌条件下で、HCD_ND、Sim、vH6 グループから毎日 300 mg の新鮮な糞便を収集し、3 mL の滅菌 0.9% NaCl に再懸濁しました。次に、800 g で 3 分間遠心分離します46。 その後、上清を回収し、高コレステロール血症モデルマウス(HCD_ND群)をFMT試験の対象とした。 図 8 に示すように、HCD_ND、Sim、および vH6 グループの糞便を使用した FMT を、それぞれ FMT1、FMT2、および FMT3 と名付けました。マウスを屠殺する前日に、マウスの糞便を無菌条件下で収集し、液体窒素で凍結しました。 −80℃に保った。 12週間の動物実験の後、マウスをエーテルで麻酔し、首を切り離して屠殺しました。 血液を収集し、3000 g、4、15 °C で遠心分離して血清を得、後で使用するために -20 °C で保存しました。 肝臓を採取して秤量し、一部を4%パラホルムアルデヒドで固定し、一部を液体窒素中で凍結し、-80℃で保存した。
最初の 4 週間で、88 匹の雄 C57BL/6 マウスをランダムに通常食グループ (ND) と高コレステロール食グループ (HCD) に分けました。 5週目から12週目まで、すべての群にHCDを除く通常の食事を与え、その間、v/i/uH6細胞(1×109cfu/mL)とシンバスタチン(3.80mg/kg体重)を毎日強制経口投与した。 ND群とHCD群には、毎日同量の0.9% NaClを強制経口投与した。 高コレステロール血症モデルマウスをFMT試験の対象として使用した。 FMT は、それぞれ NaCl と vH6 で処理されたマウスからの糞便を使用して実行されました。 (図は著者が作成したものです。サードパーティの資料は使用されていません)。
v/i/uH6 および FMT3 治療の 8 週間目に、マウスを一晩 (耐糖能試験の場合) または 4 時間 (インスリン耐容試験の場合) 絶食させ、グルコース (2 g/kg BW) またはインスリンを腹腔内注射しました。 (0.75 U/kg BW)。 注射後 0、15、30、60、および 120 分で尾血を採取し、メーカーの指示に従って血糖計 8 で血糖を測定しました。 各グループのAUC値を計算した。
血清中のTC、TG、HDL-C、LDL-C、ASTおよびALTの含有量、ならびに肝臓中のTC、TGの含有量を、Nanjing Jiancheng Biomedical Companyの試薬キットを用いて測定した。
HE 染色: 肝臓の脱蝋パラフィン切片をヘマトキシリン染色溶液で 3 ~ 5 分間染色し、その後流水で洗浄しました。 その後、組織切片を 85% および 95% 勾配アルコールで 5 分間脱水し、エオシン染色液で 5 分間染色し、中性ゲルで密封し、顕微鏡下で 400 倍の画像を収集しました。
オイルレッド O 染色: 新鮮な凍結組織切片を固定し、オイルレッド O で染色しました。切片を取り出し、3 秒間放置した後、2 カップの 60% イソプロパノールにそれぞれ 3 秒と 5 秒ずつ順次浸漬しました。 次に、切片をヘマトキシリンで 3 ~ 5 分間再染色し、グリセロールゼラチンシーラーで密封し、顕微鏡下で 400 倍の画像を収集しました。
免疫組織化学分析: 組織切片を抗原修復のために脱蝋し、内因性ペルオキシダーゼをブロックするために 3% 過酸化水素溶液に置き、3% BSA を滴下して室温で 30 分間密閉し、一次抗体とともに 4 °C で一晩インキュベートし、二次抗体とともにインキュベートしました。抗体を室温で50分間反応させます。 次に、新たに調製したDAB発色液を滴下し、顕微鏡下で発色時間を管理した。 核をヘマトキシリンで 3 分間再染色し、倍率 400 倍での顕微鏡画像撮影のために中性ゲルで密封しました。
微生物群集のゲノム DNA は、EZNA® 土壌 DNA キット (Omega Bio-tek、ジョージア州ノークロス、米国) を使用して糞便サンプルから抽出されました。 細菌 16S rRNA 遺伝子の超可変領域 V3-V4 を、プライマー ペア 338F (5'-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3') および 806R (5'-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3') で増幅しました。 PCR産物を2%アガロースゲルから抽出し、AxyPrep DNAゲル抽出キット(Axygen Biosciences、米国カリフォルニア州ユニオンシティ)を使用して精製し、Quantus™蛍光光度計(Promega、米国)を使用して定量しました。 配列決定には、Illumina の Miseq PE300/NovaSeq PE250 プラットフォームを使用しました (Shanghai Majorbio Bio-pharm Technology Co., Ltd)。 生のシーケンスは、fastp47 ソフトウェア (https://github.com/OpenGene/fastp、バージョン 0.20.0) および FLASH48 ソフトウェア (http://www.cbcb.umd.edu/software/flash、バージョン 1.2) を使用して品質管理されました。 .7)スプライス用。 UPARSE ソフトウェア (http://drive5.com/uparse/、バージョン 7.1) を使用して、配列を OTU クラスター化し、97% の類似性に基づいてキメラを除去しました。 データは Megisense クラウド コンピューティング プラットフォーム (http://cloud.majorbio.com/) で分析されました。
超高性能液体クロマトグラフィー - タンデム飛行時間型質量分析法 (UPLC/Q-TOF-MS/MS; Shanghai Majorbio Bio-pharm Technology Co., Ltd.) に基づくノンターゲット メタボロミクス分析。 50 mg の糞便サンプルを 400 μL の抽出溶液 (アセトニトリル: メタノール = 1:1) に入れて抽出し、10 μL の上清を分析用の機械に取り込みました。 移動相は、水中の 0.1% ギ酸 (溶媒 A) およびアセトニトリル: イソプロパノール中の 0.1% ギ酸 (1:1、v/v) (溶媒 B) から構成されていました。 溶媒勾配は以下の条件に従って変化しました: 0 ~ 3 分、95% (A): 5% (B) ~ 80% (A): 20% (B)、3 ~ 9 分、80% (A) ): 20% (B) ~ 5% (A): 95% (B)、9 ~ 13 分、5% (A): 95% (B) ~ 5% (A): 95% (B)、 13 ~ 13.1 分、5% (A): 95% (B) ~ 95% (A): 5% (B)、13.1 ~ 16 分、95% (A): 5% (B) ~ 95% (A): システムを平衡化するための 5% (B)。 サンプル注入量は 2 μL、流速は 0.4 mL/min に設定しました。 カラム温度は 40 °C に維持しました。 質量分析データは、正または負のイオン モードで動作するエレクトロスプレー イオン化 (ESI) 源を備えた Thermo UHPLC-Q Exactive Mass Spectrometer を使用して収集されました。 これらの代謝特徴の質量スペクトルは、ヒト メタボローム データベース (HMDB) (http://www.hmdb.ca/) などの信頼できる生化学データベースで検索することにより、正確な質量、MS/MS フラグメント スペクトル、および同位体比の差を使用して特定されました。および Metlin データベース (https://metlin.scripps.edu/)。 前処理されたデータは、Megisense クラウド コンピューティング プラットフォーム (http://cloud.majorbio.com/) で分析されました。
Agilent HP-INNOWAX キャピラリカラムを備えた Thermo TRACE1310-ISQ LT ガスクロマトグラフを使用して、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、イソ吉草酸、カプリン酸 (蘇州パノミック生物医薬技術有限公司)。 簡単に説明すると、糞便サンプル 50 mg を 50 μL 15% リン酸、100 μL 125 μg/mL 内部標準 (イソカプロン酸) 溶液、および 400 μL のエーテルと混合し、4 °C で 12,000 × g で 10 分間遠心分離します。 クロマトグラフィー条件49: スプリット注入、注入量 1 μL、スプリット比 10:1。 サンプル入口、イオン源、伝送ラインの温度はそれぞれ 250 °C、300 °C、250 °C でした。 プログラムされた上昇温度は 90 °C で開始され、次に 10 °C/min で 120 °C まで上昇し、次に 5 °C/min で 150 °C まで上昇し、最後に 25 °C/min で 250 °C まで上昇しました。 ℃/分で2分間。 キャリアガスは、流量 1.0 mL/min、電子エネルギー 70 eV50 のヘリウムでした。 SCFA の含有量は、各標準の検量線に従って計算されました。
データは、Graphpad Prism 8.0、Majorbio Cloud Platform、および Genes Cloud を使用して統計的に分析され、グラフ化されました。 2 つのグループ間の差異の有意性は、t 検定によって分析されました。 3 つ以上の条件間の比較には、一元配置分散分析とそれに続くダネットまたはテューキーの多重比較検定を使用しました。 ピアソン分析を使用して相関分析を実行しました。 データは平均値 ± (SD) として表示されます。 P < 0.05 は統計的に有意であるとみなされました。 すべての実験は少なくとも 3 回繰り返されました。
この研究で提示されたデータセットは、オンライン リポジトリで見つけることができます。 リポジトリの名前とアクセッション番号は、以下で見つけることができます: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/、16S rRNA シーケンスの場合は PRJNA882947、および http://www.ebi.ac。非ターゲットメタボロミクスおよびターゲットメタボロミクスについては、uk/metabolights/MTBLS5977、MTBLS5977 および http://www.ebi.ac.uk/metabolights/MTBLS5978、MTBLS5978 を参照してください。 現在の研究のその他のデータは、合理的な要求に応じて対応著者から入手できます。
Luo, J.、Yang, H. & Song, BL コレステロール恒常性のメカニズムと調節。 ナット。 モル牧師。 セルバイオル。 21、225–245 (2020)。
論文 PubMed CAS Google Scholar
世界保健機関。 https://www.who.int/data/gho/publications/world-health-statistics (2021)。
Omar, MA および Wilson, JP FDA はスタチン関連横紋筋融解症に関する有害事象を報告しています。 アン。 薬剤師。 36、288–295 (2002)。
論文 PubMed CAS Google Scholar
Tang, C.、Kong, LY、Shan, MY、Lu, ZX & Lu, YJ 食事誘発性肥満に対するプロバイオティクスの保護効果と改善効果: 総説。 食品研究所内部。 147、110490 (2021)。
論文 PubMed CAS Google Scholar
Li, C.、Nie, SP、Ding, Q.、Zhu, KX & Wang, ZJ 高脂血症ラットモデルにおける Lactobacillus plantarum NCU116 のコレステロール低下効果。 J.Funct. Foods 8、340–347 (2014)。
記事 CAS Google Scholar
ラリッサ、RB 他生きた超音波不活化ラクトリカセイバチルス カゼイは、高脂肪食を与えた雄ラットの腸内細菌叢を調節し、生化学的パラメータおよび心血管パラメータを改善します。 食の機能 12、5287–5300 (2021)。
記事 Google Scholar
Nestor, I.、Eric, BD、Byong, HL、Fang, F. & D, GC プロバイオティクスのコレステロール低下メカニズムに関する展望。 モル。 ニュートル。 食品研究所 59、94–105 (2015)。
記事 Google Scholar
Li, M.、Xu, J.、Wan, C. & Li, L. 黄金耶緑茶抽出物の経口投与後の HFD 誘発肥満マウスにおける糞便代謝産物プロファイルの比較分析。 食品化学。 有毒。 145、111744 (2020)。
論文 PubMed CAS Google Scholar
ウェン、JJ 他 Lactobacillus plantarum NCU116 で発酵させた Momordica charantia L. からの多糖類は、肥満ラットの代謝障害と腸内微生物叢の変化を改善します。 食の機能 12、2617–2630 (2021)。
論文 PubMed CAS Google Scholar
Aron-Wisnewsky, J.、Clément, K. & Nieuwdorp, M. 糞便微生物叢移植: 肥満/糖尿病の将来の治療選択肢? カー。 糖尿病議員、19、51 (2019)。
記事 Google Scholar
Salminen, S.、Collado, MC、Endo, A.、Hill, C. & Vinderola, G. 出版社の訂正: ポストバイオティクスの定義と範囲に関する国際プロバイオティクスおよびプレバイオティクス科学協会 (ISAPP) のコンセンサス ステートメント。 ナット。 胃腸ロール牧師。 ヘパトール。 18、671 (2021)。
PubMed PubMed Central Google Scholar
セッポ、S. et al. ポストバイオティクスの定義と範囲に関する国際プロバイオティクスおよびプレバイオティクス科学協会 (ISAPP) のコンセンサス ステートメント。 ナット。 胃腸ロール牧師。 ヘパトール。 18、649–667 (2021)。
記事 Google Scholar
Aida, M.、Isabella, D. & Azucena, S. 微生物代謝産物、ポストバイオティクス、および腸上皮機能。 モル。 ニュートル。 食品研究所 65、e2000188 (2021)。
記事 Google Scholar
Qu, TM、Yang, L.、Wang, YH、Jiang, B. & Ren, DY 地元の発酵食品からスクリーニングされた Lactobacillus plantarum H6 による血清コレステロールの減少とそのメカニズム。 食の機能 11、1397–1409 (2020)。
論文 PubMed CAS Google Scholar
Yang、DT、Lyu、WT、Hu、ZY、Gao、JT、Ren、DX 高コレステロール血症ゴールデンハムスターに対するラクトバチルス・ファーメンタムZJUIDS06およびラクトバチルス・プランタルムZY08のプロバイオティクス効果。 フロント。 ニュートル。 改訂版 8、705763 (2021)。
記事 PubMed PubMed Central Google Scholar
ラダンら。 コレステロール強化食を与えたラットの脂質プロファイルおよび糞便細菌に対するプロバイオティクスのバチルス・コアギュランスおよびラクトバチルス・プランタルムの影響。 プロバイオティクス抗微生物。 プロテイン 11、1163–1171 (2018)。
Google スカラー
Zhu, JR et al. 2016 成人における脂質異常症管理のための中国ガイドライン. Zhonghua Xin Xue Guan Bing. Za Zhi 44, 833–853 (2018).
Google スカラー
London, LE、Kumar, AH、Wall, R.、Casey, PG & Stanton, C. エキソ多糖を生成するプロバイオティック乳酸菌は、ApoE 欠損マウスの血清コレステロールを減少させ、腸内細菌叢を改変します。 J.Nutr. 144、1956年(2014年)。
論文 PubMed CAS Google Scholar
Mills, EL、Harmon, C.、Jedrychowski, MP、Xiao, H. & Chouchani, ET UCP1 は肝臓の細胞外コハク酸塩および炎症の病因を制御します。 ナット。 メタブ。 3、604–617 (2021)。
論文 PubMed PubMed Central CAS Google Scholar
菊池ら。 殺菌ビフィズス菌が脂肪の蓄積と血糖値を抑えます。 生化学。 生物物理学。 解像度共通。 501、1041–1047 (2018)。
論文 PubMed CAS Google Scholar
Zhang、PPら。 糞便微生物叢の移植は、db/db マウスの代謝と腸内微生物叢の組成を改善します。 アクタファーマコル。 罪。 41、678–685 (2020)。
論文 PubMed PubMed Central CAS Google Scholar
Simon, GL & Gorbach, SL ヒトの腸内細菌叢。 消化器疾患科学。 31、147–162 (1986)。
記事 Google Scholar
Kenny、DJ、Plichta、DR、Shungin、D.、Koppel、N. & Xavier、RJ 未培養ヒト腸内細菌によるコレステロール代謝は、宿主のコレステロールレベルに影響を与えます。 細胞宿主微生物 28、245–257 (2020)。
論文 PubMed PubMed Central CAS Google Scholar
Wang, G.、Huang, W.、Xia, YJ、Xiong, Z. & Ai, L. 高コレステロール食誘発性高コレステロール血症マウスにおける胆汁酸塩加水分解酵素の過剰発現ラクトバチルス株のコレステロール低下能。 食の機能 10、1684–1695 (2019)。
論文 PubMed CAS Google Scholar
ワン、GQら。 さまざまな条件が、さまざまなラクトバチルス プランタルム株のコレステロール低下能力に寄与します。 食の機能 12、1079–1086 (2021)。
論文 PubMed CAS Google Scholar
Maya-Lucas, O. et al. 肥満の影響を受けるメキシコの子供たちの腸内微生物叢。 嫌気性物質 55、11–23 (2018)。
論文 PubMed Google Scholar
イリアス、L.ら。 ムリバキュラ科の配列と栽培の研究により、このまだ記載されていない科の新種、宿主の好み、機能的可能性が明らかになりました。 マイクロバイオーム 1、28 (2019)。
Google スカラー
ラグコウヴァルドス、I. et al. マウス腸内細菌コレクション (miBC) は、培養された腸内細菌叢の多様性と機能的可能性についての宿主特異的な洞察を提供します。 ナット。 微生物。 1、16131 (2016)。
論文 PubMed CAS Google Scholar
HI、A.ら。 さまざまな油を豊富に含む高脂肪食が脂質代謝、酸化ストレス、腸内微生物叢に及ぼすさまざまな影響。 食品研究所内部。 141、110078 (2020)。
Google スカラー
シングホルム、LB 他。 2型糖尿病を患っている肥満者とそうでない肥満者では、腸内微生物の機能能力と組成が異なります。 Cell Host Microbe 26、252–264 (2020)。
記事 Google Scholar
Muijlwijk、GHV、Mierlo、GV、Jansen、PWTC、Vermeulen、M. & Zoete、MRD 新規ヒト腸管ムチン分解物質としての Allobaculum mucolyticum の同定。 腸内微生物 13、1966278 (2021)。
記事 PubMed PubMed Central Google Scholar
Zhang、TT、Xie、BZ、Hong、L. さまざまな摂取源からの高脂肪食と高タンパク質食は、さまざまな腸内悪臭ガスや炎症を引き起こします。 食品研究所内部。 154、110989 (2022)。
論文 PubMed CAS Google Scholar
ターンボー、PJ 他エネルギー収集能力が向上した、肥満に関連する腸内マイクロバイオーム。 Nature 444、1027–1031 (2006)。
論文 PubMed Google Scholar
Zhang, X.、Coker, OO、Chu, ES、Fu, K. & Yu, J. 食事中のコレステロールは、腸内微生物叢と代謝産物を調節することによって脂肪肝関連肝がんを促進します。 Gut 70、761–774 (2020)。
論文 PubMed Google Scholar
ダラス、RD 他マイクロバイオームと酪酸塩は、哺乳動物の結腸におけるエネルギー代謝とオートファジーを制御します。 細胞メタブ。 13、517–526 (2011)。
記事 Google Scholar
Li, T. & Chiang, JYL 代謝調節因子としての胆汁酸。 カー。 意見。 胃腸ロール。 31、159–165 (2015)。
記事 PubMed PubMed Central Google Scholar
Saggini、A. et al. コレステロールとビタミン:研究の再考。 J.Biol. レギュレーターホメオスト。 エージェント 25、505–515 (2011)。
CAS Google スカラー
Sivaprakasam, S.、Ramachandran, S.、Sikder, M.、Bhutia, YD & Ganapathy, V. マウスの複数の肥満モデルにおける減量剤としてのα-メチル-L-トリプトファン。 生化学。 J. 478、1347–1358 (2021)。
論文 PubMed CAS Google Scholar
ヤニー、A.E. 他 L-アスパラギン酸とL-グルタミン酸を経口摂取すると、コレステロールを与えたウサギのアテローム発生と脂肪肝疾患が抑制されます。 アミノ酸 38、1323–1331 (2010)。
論文 PubMed CAS Google Scholar
正雄、Y. 他 Lactobacillus plantarum 06CC2 は、高コレステロール食を与えた Balb/c マウスの肝臓のコレステロール値を低下させ、胆汁酸の脱結合を調節します。 食品科学ニュートル。 8、6164–6173 (2020)。
記事 Google Scholar
Visekruna, A. & Luu, M. 腸管機能、肝機能、炎症、発がんにおける短鎖脂肪酸と胆汁酸の役割。 フロント。 セル開発バイオル。 9、703218 (2021)。
記事 PubMed PubMed Central Google Scholar
ラハユ、ES 他。 プロバイオティクスのラクトバチルス・プランタルムDAD-13パウダー摂取が、太りすぎの成人の腸内細菌叢と腸の健康に及ぼす影響。 World J. Gastroenterol. 27、107–128 (2021)。
論文 PubMed PubMed Central CAS Google Scholar
Zhao, RZ、Huang, F. & Shen, ZX 高脂肪・高スクロース食誘発インスリン抵抗性マウスにおけるサスカトゥーンベリーパウダー補給に対する血糖降下と腸内細菌叢異常における用量反応関係。 微生物 9、1553 (2021)。
論文 PubMed PubMed Central CAS Google Scholar
ハオ、Z.ら。 in vitro および in vivo 研究に基づく、新規抗糖尿病薬の可能性のある Lactobacillus plantarum 株のスクリーニング。 LWT 139、110526 (2020)。
Google スカラー
パン、RRら。 乳酸菌の細胞壁破壊方法の比較研究。 科学。 テクノロジー。 食品産業 38、34–38 (2017)。
Google スカラー
Du、JJ 他食事ベタインは、腸内細菌叢によって引き起こされるマイクロRNA-378aファミリーを通じて肥満を予防します。 腸内微生物 13、1–19 (2021)。
論文 PubMed Google Scholar
Chen, S.、Zhou, Y.、Chen, Y. & Jia, G. Fastp: 超高速オールインワン FASTQ プリプロセッサ。 バイオインフォマティクス 34、i884–i890 (2018)。
記事 PubMed PubMed Central Google Scholar
Tanja, M. & Steven, LS FLASH: ゲノム アセンブリを改善するためのショートリードの長さの高速調整。 バイオインフォマティクス 27、2957–2963 (2011)。
記事 Google Scholar
Shu, M.、Zhang, HB、Wang, MJ & Zhu, MJ 糞便および血清サンプル中の微生物代謝産物の短鎖脂肪酸を分析するための高感度 GC/MS 検出法。 タランタ 196、249–254 (2019)。
記事 Google Scholar
やあ、LHら。 GC-MS によるヒト糞便サンプル中の短鎖脂肪酸の定量のためのサンプル処理方法の評価と最適化。 J.プロテオームRes. 18、1948–1957 (2019)。
記事 Google Scholar
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この研究は、中国国家自然科学財団 (32172189) および国立大学生イノベーションおよび起業家精神訓練プログラム (202010193104) の支援を受けました。
Yue Li、Mengling Chen などの著者も同様に貢献しました。
吉林農業大学食品科学工学部、130118、長春、中国
Yue Li、Mengling Chen、Yuxuan Ma、Yue Yang、Ying Cheng、Huijing Ma、Dayong Ren、Ping Chen
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RDY、CP、LY は実験を概念化し、設計しました。 LYは、16S rRNA遺伝子配列データとメタボロミクスデータを処理、分析、解釈しました。 LY、CML、MYX、YY、CY、MHJ は実験を実施し、データを分析しました。 RDY と LY は、すべての著者からの寄稿を受けてこの論文を執筆しました。 著者全員が結果について議論し、最終原稿を承認しました。
ダヨン・レンまたはピン・チェンへの通信。
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転載と許可
Li, Y.、Chen, M.、Ma, Y. 他高コレステロール血症マウスの腸内細菌叢および代謝産物に対する、生存/不活化/溶解したプロバイオティクス Lactobacillus plantarum H6 の制御。 npj サイエンスフード 6, 50 (2022). https://doi.org/10.1038/s41538-022-00167-x
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受信日: 2022 年 5 月 4 日
受理日: 2022 年 10 月 11 日
公開日: 2022 年 10 月 31 日
DOI: https://doi.org/10.1038/s41538-022-00167-x
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