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科研动态

PNAS:短链低聚半乳糖,改善乳糖不耐受患者的肠道菌群
发布时间:2017-07-19 14:33   点击率:
导读
直接调节结肠细菌,使之能够有效代谢乳糖,是改善乳糖吸收和耐受性的潜在有效途径。本研究通过随机、双盲、多点安慰剂对照实验,发现“RP-G28”这种高纯度(>95%)的短链低聚半乳糖(GOS)能够显著改善乳糖吸收和耐受性的临床结果。16S rRNA测序和定量PCR分析结果表明GOS处理前后,受试者肠道菌群发生明显变化,服用GOS后,双歧杆菌数量显著增加。

文献ID
译名:短链低聚半乳糖对具有乳糖不耐症人群肠道菌群的影响
题目:Impact of short-chain galactooligosaccharides on the gut microbiome of lactose-intolerant individuals
期刊:PNAS
时间:2017年      IF:9.661
通讯作者:Todd R.Klaenhammer
单位:北卡罗莱纳州立大学

材料与方法
随机选取85个符合筛选条件的人群,分为RP-G28和对照(CK)组。RP-G28组57个人,连续服用RP-G28 36天;CK组28个人,连续服用玉米糖浆36天。之后,所有受试者统一饮用含有乳糖的乳制品,直到第66天。
收集其中52个人分别在第0、36、66天的粪便样品,每个时间点取3个重复,共计468份。其中,380份成功进行T-RFLP分析。
选择其中307份DNA样品进行16S rRNA测序、分析。之后,通过qPCR对双歧杆菌进行定量分析。

研究成果
1. 研究结果表明,对照组人群的肠道菌群组成随时间推移无显著变化,而实验组人群则出现显著变化。实验组人群肠道菌群组成以厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门、梭杆菌门、软壁菌门等为主。PCA分析发现在第66天时,实验组人群肠道菌群组成与第0、36天时显著不同,而前2个时间点内则无明显差异(图1)。


图1. 个体服用GOS后,不同时间的肠道菌群组成分析

2. 无论是实验组还是对照组人群,其肠道菌群的香浓维纳指数和物种丰富度在第66天时均显著降低;此外,有痉挛症状的人群的微生物多样性和丰富度也比无痉挛症状的人群要低(图2)。


图2. 第0、36、66天时,肠道菌群的香浓维纳指数以及物种丰富度

3.  服用GOS后的第36天和66天,属水平及门水平物种组成与第0天相比均存在显著差别。门水平受影响最大的依次是厚壁菌门、变行菌门、放线菌门、拟杆菌门和梭杆菌门。对显著差异菌群进行聚类分析后,共发现4种不同的clusters。ClusterⅠ主要包含在第36和66天相对丰度显著降低的菌群,Cluster‖主要包含在第36和66天相对丰度显著提高的菌群,ClusterⅢ主要包含在第36天相对丰度降低、而在第66天相对丰度提高的菌群,ClusterⅣ主要包含在第36天相对丰度提高、而在第66天相对丰度降低的菌群。


图3. 服用GOS后第36天和66天的肠道菌群变化

4. 通过荧光定量PCR进行某些特定细菌的分析,发现放线菌门、双歧杆菌科和双歧杆菌属的相对丰度在第36天时显著增加,而在第66天时相对丰度回到最初水平(图4)。


图4. 第0、36、66天时三种微生物的相对丰度

5. 根据临床反应,71%的人群在服用GOS后第33天至少一种症状(疼痛、肿胀、腹泻、痉挛、气胀)得到缓解,69%的人群在第66天时也出现症状缓解。研究人员通过逻辑回归模型分析一些特殊细菌和疾病症状之间的相关性,发现双歧杆菌与疾病症状之间存在负相关关系,而Coprobacillus和Rickenellaceae两种菌与疾病症状之间存在正相关关系。


图5. 火山图显示P value值与特殊症状显著相关

研究结论
本研究结果表明,通过GOS治疗,乳糖不耐受个体的粪便菌群发生确定性变化,增加了对饮食适应GOS响应的乳代谢细菌的丰度,这种变化与改善了的乳糖耐受性的临床结果有关。

亮点
本研究对疾病的临床治疗具有较好的导向作用。