益生菌通过调节肠道菌群和宿主代谢预防高血压:乳双歧杆菌 M8 和鼠李糖乳杆菌 M9 的新发现
益生菌通过调节肠道菌群和宿主代谢预防高血压:乳双歧杆菌 M8 和鼠李糖乳杆菌 M9 的新发现
2023年11月,香港城市大学Yong Zhang团队在期刊《mSystems》在线发表的题为“Probiotics Bifdobacterium lactis M8 and Lactobacillus rhamnosus M9 prevent high blood pressure via modulating the gut microbiota composition and host metabolic products ”的研究性文章,研究旨在探究乳双歧杆菌M8和鼠李糖乳杆菌M9对高果糖处理小鼠的降压作用,通过整合肠道宏基因组和血清代谢组分析,深入揭示益生菌抗高血压作用的机制,明确与血压降低相关的肠道微生物类群、功能单位及宿主代谢通路,为高血压的预防和辅助治疗提供新的靶点和理论依据。
1.益生菌显著降低高血压小鼠血压
实验设计与模型:研究采用16周干预实验,将C57BL/6小鼠分为正常对照组、高果糖模型组、M8干预组和M9干预组,通过尾套法测量血压。
降压效果显著:与高果糖模型组相比,M8和M9干预组的收缩压(SBP)分别降低16.92%和15.39%,舒张压(DBP)分别降低18.56%和20.62%,且血压水平恢复至正常对照组范围,表明两种益生菌能有效预防高果糖诱导的血压升高。
2.益生菌重塑肠道菌群组成与功能
菌群结构调整:高果糖摄入导致小鼠肠道中拟杆菌门(Bacteroidetes)增加、厚壁菌门(Firmicutes)减少,而M8和M9干预使拟杆菌门丰度恢复至正常水平。在属水平上,益生菌干预显著增加Lawsonia和Pyrolobus的丰度,降低Alistipes和Alloprevotella的丰度,这些菌群变化与血压降低密切相关。
功能通路改变:宏基因组分析显示,M8干预显著影响101条微生物代谢通路,其中“碱基切除修复”(BER)和“D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢”等通路的减少与血压降低相关,提示益生菌可能通过调节微生物功能影响宿主健康。
3.宿主代谢调控与血压降低的关联
代谢通路影响:血清代谢组分析发现,益生菌干预调节了与血压控制相关的多个代谢通路,包括血管平滑肌收缩、5-羟色胺能突触、胆碱能突触以及脂质和维生素代谢等。例如,M9干预显著增加血清中L-色氨酸(5-羟色胺前体)水平,M8干预则与花生四烯酸(血管舒张物质)水平升高相关。
微生物-代谢物互作:关联分析显示,Alistipes与“类固醇激素生物合成”呈强负相关,提示该菌可能通过改变类固醇激素水平影响血压。此外,M8更多参与脂质代谢调节,而M9则倾向于影响维生素代谢和次级代谢物合成,表明两种益生菌通过不同代谢途径发挥降压作用。
4.微生物平衡与血压的动态关联
关键菌群互作:通过selbal算法分析发现,特定微生物类群的平衡与血压密切相关。例如,Alistipes和Erysipelotrichaceaeincertaesedis的相对丰度与收缩压呈正相关,而Allobaculum和拟杆菌属(Bacteroides)则与收缩压呈负相关;对于舒张压,Saccharibacteriageneraincertaesedis等菌属与Pyrolobus、Hydrogenoanaerobacterium的平衡关系显著影响其水平。
线性混合模型验证:进一步通过线性混合模型分析,确认Alloprevotella、Lawsonia、Pyrolobus和Alistipes等属为与血压相关的微生物标志物,其丰度变化与不同处理组的血压响应模式密切相关,揭示了微生物-血压关联的动态特征。
结论
本研究通过高果糖诱导的高血压小鼠模型,系统阐明了乳双歧杆菌M8和鼠李糖乳杆菌M9的抗高血压机制。这两种源自人类母乳的益生菌可通过重塑肠道菌群结构(增加Lawsonia、Pyrolobus,减少Alistipes、Alloprevotella),调节微生物功能通路(如BER、D-谷氨酰胺代谢),并干预宿主代谢网络(包括血管平滑肌收缩、5-羟色胺能突触等通路),最终实现血压降低。研究还发现微生物类群与代谢通路的复杂互作,如Alistipes与类固醇激素生物合成的关联,为理解高血压的发生发展提供了新视角。
参考文献: Zhang Y, Zheng T, Ma D, et al. Probiotics Bifidobacterium lactis M8 and Lactobacillus rhamnosus M9 prevent high blood pressure via modulating the gut microbiota composition and host metabolic products[J]. MSystems, 2023, 8(6): e00331-23. DOI:10.1128/msystems.00331-23
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