两种类型膳食纤维对BALB/c小鼠结肠细菌群落结构的影响

【背景】膳食纤维被认为是第七类营养素,主要在单胃动物后肠被微生物利用。【目的】研究典型可溶性膳食纤维燕麦β-葡聚糖和典型不可溶性膳食纤维微晶纤维素(MCC)对小鼠结肠细菌群落结构和组成的影响。研究结果可为动物含纤维饲粮的科学配制提供参考,并为人类食品中不同类型膳食纤维的合理利用提供一定借鉴。【方法】选用27只6周龄健康雄性BALB/c小鼠(18.13±0.95 g),按体重无差异原则随机分为3组,分别饲喂含20%MCC(纯度≥99%,M组),28%燕麦β-葡聚糖(纯度为70%,G组)和不含膳食纤维(对照组)的饲粮,试验期为21 d。试验结束后每个处理随机选取3只小鼠处死,收集结肠食糜,利用PCR-DGGE(Polymerase chain reaction-denaturing gradient gel electrophoresis)和高通量测序技术比较分析各组小鼠结肠食糜细菌群落结构的差异。【结果】3组小鼠结肠细菌PCR-DGGE图谱条带丰富度和Shannon指数存在明显差异,表现为G组低于M组和对照组(P=0.027,0.035);聚类分析发现,3组小鼠各有2个样品聚于一簇,各组条带相似性为:G组71%,M组55%,对照组67%。高通量测序发现,3组小鼠结肠细菌Shannon指数和β-多样性指数存在显著差异(P=0.047,0.035);Bacteroidetes、Firmicutes和Proteobacteria为小鼠结肠中的优势细菌门类,占总比例的95.9%-99.4%。与对照组相比,G组小鼠结肠Bacteroidetes相对丰度升高26.78%,M组降低15.62%,其中S27_4科属水平未分类细菌和Bacteroides属细菌对这种差异的贡献最大(P=0.099,0.051);G组Firmicutes相对丰度较对照组降低28.99%,而M组比对照组高15.82%,且该差异主要由Clostridiales目某属细菌、Ruminococcaceae科某属细菌和Lactobacillus属细菌造成(P=0.027、0.061和0.079)。【结论】两种类型的膳食纤维均对小鼠结肠细菌群落结构产生影响,饲粮中添加高水平燕麦β-葡聚糖降低了小鼠结肠细菌群落的多样性;小鼠结肠存在特异性利用两种纤维的菌群;S27_4科细菌更偏好于利用燕麦β-葡聚糖等植物性多糖,Clostridiales目可能存在特异性利用纤维素的细菌种群。