在发育性自助餐饮食模型中，通过益生菌干预研究肠道微生物群与代谢物相互作用的多组学见解

肠道菌群发育期高脂饮食导致菌群结构改变和关键代谢物（SCFAs、IPA）水平下降，益生菌干预可有效逆转上述变化，提示早期益生菌干预对维持菌群-代谢轴稳态的重要性。

　　

摘要

背景

发育阶段是肠道微生物群成熟和终身代谢健康建立的关键生物学时期。在这一阶段，诸如高脂肪、低纤维的“自助餐厅饮食”等会导致菌群失调的饮食模式会干扰肠道-代谢物轴中关键代谢物的产生，包括短链脂肪酸（SCFAs）和吲哚-3-丙酸（IPA）。本研究采用多组学方法，探讨在21天大的雄性Wistar大鼠发育期（第21-56天）接触自助餐厅饮食对其微生物群组成、SCFAs和IPA水平的影响，并评估同时给予益生菌在多大程度上可以缓解这些紊乱。

结果

自助餐厅饮食显著降低了α多样性指数（Shannon p = 0.021；Simpson p = 0.034），并改变了Firmicutes/Bacteroidetes的比例（p = 0.015）。β多样性分析表明各组之间存在明显差异（PERMANOVA p = 0.002）。代谢物分析显示乙酸（p = 0.004）、异丁酸（p = 0.094）、丁酸（p = 0.0014）、戊酸（p = 0.0001）、庚酸（p = 0.0125）和IPA（p = 0.002）显著减少，而益生菌的给予在很大程度上恢复了这些水平。在物种水平上，自助餐厅饮食显著增加了Segatella copri的数量，而益生菌干预部分恢复了有益菌种，如Faecalibacterium prausnitzii以及产丁酸的属Anaerostipes hadrus、Intestinimonas butyriciproducens、Blautia wexlerae和Flintibacter sp. KGMB00164，这主要通过宏基因组学分析得到证实。相关性分析进一步显示丁酸与F. prausnitzii（ρ = 0.65，p = 0.003）以及IPA与B. longum（ρ = 0.68，p = 0.002）之间存在强烈的正相关关系。总体而言，这些结果强调了益生菌通过增强微生物群代谢物相互作用在对抗饮食引起的菌群失调中的保护作用。

结论

通过整合宏基因组学和代谢组学分析，这项多组学研究表明，在发育期接触高脂肪自助餐厅饮食会破坏微生物群组成和代谢物的产生，而同时给予益生菌可以在很大程度上防止这些影响，从而在肠道-代谢物轴中发挥保护作用。该研究强调了生命早期进行益生菌干预的潜力，支持SCFAs和IPA的产生，作为优化微生物群-代谢物相互作用和促进长期肠道及全身健康的关键策略。