薏米和芡實對實驗小鼠腸道菌群的影響

邢志青 丁海燕 王金龍 任國領 胡敏 張奕婷 邵小強 于波

摘 要：為探究薏米、芡實對小鼠腸道菌群的調節作用，將小鼠分薏米、芡實、對照3組喂養，喂食15d，觀察3組小鼠狀況、體重和腸道菌群的變化，取喂養15d的小鼠糞便為實驗材料，16s基因測序法對腸道菌群多樣性檢測。結果表明，薏米、芡實均可以使小鼠體內的乳酸菌增多，大腸桿菌減少，喂食薏米和芡實15d均使小鼠腸道菌群的多樣性降低。

關鍵詞：腸道菌群;微生態調節;薏米;芡實

中圖分類號 R285 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2022）02-0048-03

Abstract： In order to explore the regulatory effect of Coix seed and Gordon euryale seed on intestinal microflora of mice， the mice were divided into coix seed， Gordon euryale seed and control group and fed for 15 days. The body weight and intestinal microflora of the mice in the three groups were observed. Feces of mice fed for 15 days were used as experimental materials， and the diversity of intestinal flora was detected by 16S gene sequencing method. The results showed that coix seed and Euryale seed could increase lactobacillus and decrease escherichia coli in mice. Feeding coix seed and Euryale seed for 15 days reduced the diversity of intestinal flora in mice.

Key words： Intestinal flora; Microecological regulation; Coix seed; Gordon euryale seed

薏米、芡實是中藥，也是生活中常食用的保健糧食。薏米有許多藥用價值，常食薏米可促進新陳代謝和血液循環;芡實具有益腎固精、補脾止瀉、祛濕止帶的功效。近年來，隨著微生態學的理論、研究方法及與中藥學的研究相結合，許多研究學者發現中藥藥理有著維持腸道內菌群平衡的作用[1]。中藥從消化、營養吸收、脂肪代謝、免疫調節、藥物代謝等諸多方面影響著人和動物的健康狀況[2]。腸道正常菌群因環境、餌料、宿主行為和基因型等的不同而有所差異，但總體上處于相對穩定的狀態。通過改變飲食習慣，改變腸道內的微觀環境，同時腸道微生物可通過還原反應、水解反應等方式對中藥進行代謝轉化[3]。經過一系列反應后被人體吸收，從而達到治療效果。在實驗動物中，目前已經有小鼠的腸道菌群代謝產物研究，腸道菌群多樣性影響因素研究等[4]。王廣在黨參多糖對腸道菌群失調小鼠的研究中發現，黨參多糖對雙歧桿菌有促進生長的作用[5]。黨參多糖能夠對腸道一些致病菌發揮生物拮抗作用[6]。鄢偉倫研究證實，白術高劑量組的雙歧桿菌和乳桿菌的數量增多，腸桿菌減少[7]。郭麗雙等對腸道菌群失調小鼠模型灌胃后，結果顯示，長期灌胃山藥多糖對小鼠的腸道菌群有著顯著影響[8]。小鼠腸道腸桿菌、腸球菌水平受抑制，而雙歧桿菌、類桿菌水平明顯升高[9]。此外，諸多清熱解毒中藥也具有調節腸道菌群的能力[10]。

在腸道微生態系統中，各種微生物與宿主經過長期的協同進化，在調節宿主生理生化反應、介導宿主免疫應答和抵制宿主疾病發生等方面發揮著重要的作用，以至于被認為是動物額外的器官。動物腸道內生活著大量的微生物，包括真核微生物、細菌、古菌和病毒等。這些與腸道聯系緊密的共生菌群，與宿主相互作用，共同維系整個腸道生態系統平衡與穩定。中藥的單一成分、或不同劑量均可影響腸道菌群的數量和組成結構，不同種類和不同濃度的中藥對腸道菌群的影響也不盡相同。為此，筆者通過薏米、芡實對小鼠腸道微生物的影響研究，以期為探索飲食對人體腸道微生態的調控及影響關系提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實驗小白鼠 購于長春市億斯實驗動物技術有限責任公司，微生物等級為SPF級。

1.1.2 試劑 常規鼠糧、薏米鼠糧、芡實鼠糧、DNA提取試劑盒等。

1.2 方法

1.2.1 鼠糧制備 將400g薏米打成粉加水100mL，揉捏成短棒狀與小鼠常規鼠糧一樣大小，放入100℃烘箱烘3h;取芡實400g也打成粉狀，加水100mL揉捏成短棒狀，與薏米一同放入烘箱烘干。

1.2.2 小鼠處理 將小鼠分成3組，即薏米組、芡實組、對照組，各5只。薏米組小鼠每只每天喂食4g薏米+4g鼠糧;芡實組小鼠每只每天喂食4g芡實+4g鼠糧;對照組每天每只喂食8g鼠糧。給予15只小鼠每天充足的自來水。每天觀察小鼠活動狀態，2～3d更換1次墊料，喂食15d[11]。

1.2.3 收集小鼠糞便 將吸水紙裁成鼠籠底部大小。將鑷子、凍存管、吸水紙于高壓滅菌鍋121℃滅菌15min，將滅菌后晾干的吸水紙鋪在清潔好的鼠籠內底部，將小鼠放入，用滅過菌的鑷子收集其排在紙上的糞便迅速放入凍存管中。

1.2.4 16SrDNA高通量測序 樣本基因組DNA的提取與質檢，16S/18S/ITS rDNA可變區擴增與測序文庫構建，高通量測序，在金維智生物公司完成。

2 結果與分析

2.1 對小鼠體重的影響 由表1可知，喂食芡實和薏米的小鼠的體重都比喂食正常鼠糧的小鼠增長得快，其中喂食芡實的小鼠體重增長最快。

2.2 16SrDNA檢測結果分析

2.2.1 樣本物種 喂食不同鼠糧對小鼠腸道菌群的影響，各樣本在不同分列水平下物種數目統計見表2。表中的數字代表各樣本在其水平上有多少個物種，薏米在綱水平上的物種數有12種，芡實和對照在綱水平上的物種數有14種;薏米在屬水平上的物種數有26種，芡實在屬水平上的物種數有28種，對照組在屬水平上的物種數有32種。

根據各樣本在不同水平下（門、綱、目、科、屬、種）Top30的物種分布繪制為聚類熱圖，通過熱圖顏色差異可直觀顯示各物種豐度的相似性與差異性，以不同分類水平各樣本的菌種分布繪制熱圖展示如圖1所示。

在上圖中第一列S1為薏米組物種分布，S2為芡實組的物種分布，S3為對照組的物種分布。S1中排在前5位的優勢菌群分別有Unclassified（未歸類的）、Faecalibaculum（糞便細菌）、uncultured bacterium Unclassified（未培養細菌）、Ambiguous taxa unclassified（模糊的分散群）、uncultured bacteroidales bacterium Unclassified（未分類培養的擬桿菌），在S2中排在前5位的優勢菌群有Unclassified（未歸類的）、Faecalibaculum unclassified（未分類的糞便細菌）、Akkermansia unclassified（杜爾氏菌屬）、Bacteroides（類桿菌屬）、Lactobacillus reuteri（羅伊氏乳桿菌），S3中排在前5位的優勢菌群有Unclassified（未歸類的）、Bacteroides（類桿菌屬）、uncultured bacterium Unclassified（未培養細菌）、Helicobacter bilis（膽汁螺桿菌）、Rikenellaceae（理研菌科）。

各樣本在屬水平序列數統計排在前5位的詳見表3。由表3可知，薏米組乳酸桿菌序列數為6020，芡實組乳酸桿菌序列數為5936，對照組乳酸桿菌序列數為794個，所以薏米、芡實使小鼠腸道內的乳酸桿菌數量明顯高于對照組，且二者均抑制類桿菌屬生長。薏米組的雙歧桿菌的序列數是對照組的20多倍。

2.2.2 物種相對豐度分析 如圖2所示，不同顏色的圈表示不同的樣本，數字分別代表了每個樣本特有或共有的OTU數目。個OTU即代表個菌群。圖中S3是對照組綠色的圓圈，包含84個OTU，個OTU可視為個菌群，即84個群落，其中有58個OTU為3個樣本共有，S2是芡實組紅色的圓圈，包含66個OTU，其中有65個OTU與對照組相同，僅有1個與對照組不同，S1是薏米組藍色的圓圈，包含69個OTU，有3個不同于對照組的OTU。從菌群的種類數上看，薏米和芡實組的菌群豐度明顯低于對照組。

2.2.3 菌群β多樣性分析 β多樣性值為2個樣本間的相異系數，反映不同樣本間的多樣性的差異，利用各樣本序列間的進化和豐度信息計算樣本間的距離，反映樣本間是否有顯著的微生物群落差異，可通過UniFrac分析實現。在圖3，距離矩陣熱圖中顏色深淺代表了樣本兩兩之間的相異程度，顏色越淺表示2個樣本相異系數越小，物種多樣性的差異越小。由圖3可知，S1薏米組和S3對照組的微生物群落差距呈黃色在0.2以上，S2芡實組和S3對照組差異較小呈淺黃色在0.1～0.2。

2.2.4 菌群α多樣性分析 群落生態學中，α多樣性可以反映微生物群落中物種的數目，通過一系列統計學指數的分析來估計環境群落的物種豐度和多樣性。表4為α多樣性指數統計表。其中ACE和Chao是生態學中用來估計物種總數的常用指數，其數值越高表示其菌群豐度越高，其中Shannon和Simpson是生態學中用來描述微生物多樣性。從表4中可以看出，喂食薏米和芡實均會影響小鼠腸道菌群的豐度，喂食薏米和芡實這2種食用型中藥會使腸道菌群豐度降低，腸道菌群多樣性也比對照組略低。

3 討論

薏米和芡實喂量對菌群的影響，小鼠每天食用的鼠糧是一定的，但是中藥和鼠糧的比例對實驗結果有一定影響[12-13]，本次實驗選擇中藥與鼠糧1∶1的比例進行喂食，2∶1或者1∶2等其他比例喂食對腸道菌群有什么樣的影響還有待研究。薏米、芡實均可以使小鼠體內的乳酸菌增多，大腸桿菌減少，喂食薏米和芡實15d均使小鼠腸道菌群多樣性降低，薏米和芡實對脾胃的調理作用的機制可能與它們影響腸道菌群的微生態有關。

參考文獻

[1]王瑤，季宇彬，陳明蒼.中藥與腸道菌群相互作用的研究進展[J].中國醫藥導報，2012，9（02）：12-13.

[2]李偉.幾種常用實驗動物與人腸道主要菌群多樣性比較[D].重慶：西南大學，2011：4-5.

[3]李寒冰，吳宿慧，張顏語，等.中藥與腸道菌相互作用研究進展[J].中成藥，2016，38（01）：147-151.

[4]丁碩.九種健脾胃中草藥對三種典型益生菌體外生長及潰瘍性結腸炎大鼠的影響[D].保定：河北農業大學，2013：2-4.

[5]Savage. Microbial Ecology of the Gastrointestinal Tract[J]. Annual Review of Microbiology，1977，31：107-133.

[6]王廣.黨參多糖對腸道菌群失調小鼠的調整作用機制的初步研究[D].佳木斯：佳木斯大學，2010：8-9.

[7]羅瑞靜，柴維漢.中草藥對腸道菌群影響的研究進展[D].上海中醫藥大學學報，2013，30：86，89.

[8]高啟禹，趙英政，張凌波，等.山藥多糖對昆明種小鼠生長性能及腸道菌群的影響.中國老年學雜志，2015，10：5685-5687.

[9]郭蕾.乳酸菌對小鼠腸道菌群失衡的調節作用研究[D].揚州：揚州大學，2017：6-7.

[10]Yamashiro.Gut Microbiota in Health and Disease[J].Annals of Nutrition &Metabolism，2018，71（3-4）：242-246.

[11]姜美娟，梁冰.人體腸道菌群定量技術研究進展[J].航空航天醫學雜志，2011，22（03）：281-283.

[12]靳志敏，張宏博，劉夏煒，等.不同劑量植物乳桿菌對小鼠腸道菌群的影響[J].食品工業科技，2014，11（36-37）：342-345.

[13]張迪，田曄，胡昀昭，等.中藥對腸道菌群的影響探討[D].淮南：安徽理工大學，2018：2-3.

（責編：張宏民）