新型模式平台——蜜蜂用于肠道菌群与营养健康研究
宿主,无菌,1蜜蜂作为肠道微生物研究的模式生物,2蜜蜂作为疾病模型的研究进展,1肥胖症,2II型糖尿病,3神经退行性疾病,4炎症性疾病,3蜜蜂肠道微生物与饮食干预和疾病发生的研究思路,4总结和展望
郎浩宇,王小斐,陈 芳,廖小军,胡小松*,郑 浩*(1 中国农业大学食品科学与营养工程学院 国家果蔬加工工程技术研究中心农业部果蔬加工重点开放实验室 食品非热加工北京市重点实验室 北京100083 2 中国农业大学(兴化)健康食品产业研究院 江苏兴化225700)
人类及动物的肠道是微生物的重要栖息地,人体肠道内的菌群数以亿计,菌群密度高达1011个/g[1]。肠道微生物能够影响宿主对膳食的摄取能力,与宿主的消化、营养代谢、免疫等密切相关[2]。例如高纤维饮食可以富集短链脂肪酸产生菌,增加肠道内短链脂肪酸浓度,降低内毒素产生菌的丰度,减少脂多糖进入血液引起的组织器官炎症[3]。正常状态下,肠道菌群与体内环境维持着动态平衡,一旦平衡被打破,肠道微生物结构发生失调,会导致人体多种疾病发生,例如肠胃疾病、糖尿病、肥胖、肠胃炎症、神经退行性疾病等[4-5]。与健康人群相比,肠道中厚壁菌门与拟杆菌的比例增加,双歧杆菌的丰度降低[6]。另外在治疗疾病时,一些药物可与肠道微生物配合达到更好的治疗效果。如在治疗II 型糖尿病时,补充二甲双胍联合益生菌可使肠道中双歧杆菌、霍氏真杆菌等有益菌显著增多,另支菌属等有害菌属显著减少,表明二甲双胍通过改变肠道微生物的组成,更好地发挥调节血糖作用[7-8]。因此,肠道微生物对食品营养的消化吸收、疾病的发生发展、干预治疗等都发挥着重要作用,基于肠道微生物的研究也为未来相关领域提供了新的方法与思路。
人类肠道菌群是个极其复杂的生态体系[9],大部分肠道菌株无法体外培养,并且由于人体试验的复杂性及伦理问题等,研究者们通常利用模式动物体系进行研究。目前研究的动物模型主要是啮齿动物,然而小鼠等动物模型成本较高,研究周期长且无菌个体难于获得。无脊椎模式动物,如果蝇、线虫等因寿命短,维护成本低,通量高等优点逐渐受到广泛利用[10]。然而,它们的肠道菌群组成不稳定,大部分为环境菌种,易受到外界因素、试验条件等影响[11]。例如:即使采用相同的饲养条件,黑腹果蝇肠道中的某些菌属在不同性别、不同年龄的宿主中仍存在偏向性[11]。与上述几种研究对象相比,蜜蜂具有生命周期短,成本低,不受伦理问题制约以及通量高等优势,蜜蜂的许多代谢相关基因和途径与哺乳动物具有保守性,并且在肥胖和糖尿病患病机制、致病菌抵抗等方面已具备相关研究基础[12-13]。
蜜蜂肠道菌群组成简单、稳定,仅由少数的核心菌种组成,且在肠道不同部位的分布具有一定规律。蜜蜂肠道菌均为特异性菌种,与外界环境菌种无关[14],并且核心肠道菌均可进行体外培养[15] ......
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