“中国菌”干酪乳杆菌Zhang对低铁饮食状况免疫和肠道菌群的影响

　　2021年12月，干酪乳杆菌Zhang对低铁饮食状况、免疫和肠道菌群影响的研究成果在国际权威期刊《功能食品杂志》（Journal of Functional Foods）上成功发表。

　　膳食铁摄入量不足是导致缺铁的一个重要原因，肠道对铁的吸收取决于体内铁的营养状况和饮食的特点（铁的含量、形态和生物利用度）。铁对维持肠道菌群稳态至关重要。研究表明，微生物代谢物信号转导对铁稳态是必要的。宿主体内铁稳态的变化可能会影响肠道内铁的含量，从而影响肠道细菌的组成。虽然大量的研究已经揭示了膳食缺铁的生理和心理健康方面的影响，但需要进一步的研究来评估其对肠道菌群的影响，而且关于低铁饮食者肠道菌群变化的基础研究还相对有限。干酪乳杆菌Zhang已被证明具有酸性和胆汁抗性，并有能力在人类胃肠道中定植。

　　一些研究已将铁的生物利用度和吸收与肠道微生物联系起来。例如，由乳酸菌产生的乳酸可以提高铁的生物利用度。这促使我们去研究低铁摄入量对肠道菌群的影响；以及益生菌干预缓解低铁饮食引起的肠道菌群改变。

　　本研究旨在探讨干酪乳杆菌Zhang对低铁饮食小鼠铁状态、微生物群和免疫力的潜在保护作用，提高我们对低铁饮食对肠道菌群影响的认知，以及干酪乳杆菌Zhang在这种情况下是否能发挥有益作用的理解。

　　实验设计

　　本实验将小鼠随机分为4组：CT组（对照饮食）、LI组（低铁饮食）、CTL组（对照饮食并给予LC-Zhang）、LIL组（低铁饮食并给予LC-Zhang）。8周后进行粪便和血液采集，后一天解剖小鼠，用干净的滤纸吸干肝脏和脾脏，记录重量。测定血清铁和血清总铁结合力，进行DNA提取并测序。对原始测序数据进行处理和物种注释，估算物种丰富度和均匀度。对小鼠血清中的免疫因子进行定量鉴定。
 

　　1.干酪乳杆菌Zhang可以维持因低铁饮食而降低的肠道菌群多样性

　　采用Shannon多样性指数和Chao1指数评估第8周4组粪便微生物群的多样性和丰富度。LI组的Chao1指数显著低于CT组，而LIL组显著高于LI组。CT组与CTL组、CTL组与LIL组的Chao1指数无显著性差异。LI组的Shannon指数略低于CT组。而LIL组明显高于LI组。CT组与CTL组，CTL组与LIL组之间，Chao1指数无显著性差异。结果表明，低铁饮食降低了小鼠肠道菌群多样性，补充干酪乳杆菌Zhang可以维持其多样性水平。

　　在PCoA评分图上，各组间的微生物群结构差异显著（CT组和CTL组R=0.47；CT组和LI组R=0.56；LI组和LIL组R=0.41），ANOSIM结果也支持各组间粪便微生物群结构存在显著性差异。
 

　　2.干酪乳杆菌Zhang可减少因低铁饮食而增加的金氏副拟杆菌

　　在干酪乳杆菌Zhang干预组中，仅检出狄氏副拟杆菌（CTL：0.48±0.40%， LIL：0.94±0.58%，CT：0，LI：0）和未分类的副拟杆菌（TL：8.52±6.22%，LIL：13.31±12.03%，CT：0，LI：0）。

　　LI组金氏副拟杆菌数量明显高于CT组（CT组：1.40±0.33%，LI组：12.00±10.33%）。LIL组明显多于CTL组（LIL组：5.24±1.89%，CTL组：1.84±1.29%），但显著低于LI组（LI组：12.00±10.33%，LIL组：5.24±1.89%）。表明低铁饮食可能增加肠道菌群中金氏副拟杆菌含量，而干酪乳杆菌Zhang可减少这一影响。
 

　　3.干酪乳杆菌Zhang可以维持维生素B稳定代谢水平

　　铁在肠道菌群的代谢调节中起着重要的作用，特别是氨基酸和维生素的代谢。与CT组相比，LI组L-组氨酸的生物合成途径明显降低。与CTL组相比，LIL组的相同通路显著富集。与LIL组相比，CTL组黄素生物合成途径显著富集。低铁饮食可能与肠道菌群中L-组氨酸生物合成相关基因的减少有关，摄入干酪乳杆菌Zhang可能会减少这种不良反应影响，进而维持维生素B代谢的稳定水平。LI组黄素生物合成相关基因的表达水平明显高于CT组。LIL组黄素生物合成相关基因水平显著低于CTL组，说明低铁饮食可以改变其生物合成。与LI组相比，LIL组代表黄素生物合成的基因显著增加。
 

　　4.干酪乳杆菌Zhang可以缓解低铁饮食引起的炎症反应

　　饮食模式可能直接影响免疫系统，膳食缺铁与轻度炎症有关。因此，为了解铁缺乏和免疫稳态之间的关系，在饮食干预结束时测了36种细胞因子的水平。LI组IL-18明显高于CT组（CT组：453.39±127.25 pg/ml，LI组：660.97±96.68pg/ml）；LIL组（376.35±102.66 pg/ml）显著低于LI组。CT组与CTL组间无显著性差异。各组间与IL-18密切相关的细胞因子，包括IFN-gamma、GM-CSF、IL-13、IL-1alpha和IL-1beta，均无显著性差异。LI组的IFN-gamma、GM-CSF和IL-1beta水平在数值上高于CT组。第8周时，CT组血清IL-18水平明显低于LI组，干酪乳杆菌Zhang干预可显著降低血清IL-18水平，从而缓解低铁饮食引起的炎症反应。
 

　　小结

　　综上所述，补充干酪乳杆菌Zhang对低铁饮食引起的TIBC改变有一定的调节作用；对低铁饮食小鼠补充干酪乳杆菌Zhang可能对乳酸菌相关肠道微生物的光谱有更积极的影响；通过分析拟杆菌门内的响应成员，低铁饲粮小鼠肠道拟杆菌的相对丰度显著增加，补充干酪乳杆菌Zhang可抑制这种变化；干酪乳杆菌Zhang的免疫调节作用已在动物模型中得到证实，免疫调节功能及其在临床中的潜在应用值得进一步研究。本研究结果可为低铁饮食消费者开发新型功能性产品提供参考。

　　“中国菌”—干酪乳杆菌Zhang

　　2002年分离自内蒙古锡林郭勒大草原自然发酵酸马奶，是我国第一株完成全基因组测序的益生菌；经过多年来的科学研究发现其具有诸多益生功效，截至目前已发表相关文献170余篇，申请专利16项；干酪乳杆菌Zhang也是来自中国本土益生菌的核心代表菌株之一。