【4连发-2】VB12在体外结肠模拟中诱导微生物组成和代谢活动的转变 | 用户文章

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维生素B12在体外结肠模拟中诱导微生物组成和代谢活动的转变

Cobalamin（Vitamin B12）Induced a Shift in Microbial Composition and Metabolic Activity in an in vitro Colon Simulation

发表期刊: Frontiers in Microbiology

影响因子: 4.019

发表单位: 浙江工商大学

技术手段: 16S rRNA测序【联川提供】

1研究背景

人类结肠是肠道微生物菌群最重要的定植位置，结肠中存在各种细菌和真菌，大多数是专性厌氧菌，其余为兼性厌氧菌。肠道微生物群的重要作用之一是维生素的生产。钴胺素（维生素B12）以甲钴胺、氰钴胺和其他类似物的形式存在，只能通过细菌、古细菌和有限的几种藻类合成。钴胺素是影响人体健康的重要水溶性维生素，其缺乏会导致细胞分裂紊乱，神经病变，神经系统疾病和恶性贫血。

有研究表明，钴胺素可以作为肠道微生物菌群的调节剂，微生物之间的钴胺素竞争和交换可能会改变微生物的组成和功能，但目前关于钴胺素对人体肠道微生物菌群影响的报道很少。因此，本研究利用甲钴胺和氰钴胺对体外结肠模拟系统中维生素B12缺乏患者肠道微生物菌群和代谢物变化的影响进行了研究。

2研究方法

5名未接受抗生素治疗的维生素B12缺乏症患者收集新鲜的粪便样品，溶解过滤后收集滤液（细菌悬液）作为体外结肠模拟系统的起始培养物。

阶段1：在肠道模拟系统（CDMNS）中进行体外结肠发酵，细菌悬液与培养基的比例为1:9（v/v）,每个反应的总体积为900mL。将等分试样（90mL）的起始培养物用培养基于24小时内加入到结肠模拟系统中。第2天开始，以37.5mL/h的速率将培养基添加到模拟系统中，模拟系统在第8天变得稳定。

图1实验处理流程图

阶段2：系统稳定后，将900mL发酵液均匀地分为a、b、c三组（各300mL），每组实验三个生物学重复。a组为对照组，b组补充甲钴胺素，c组补充氰钴胺素。在厌氧条件下继续培养7天，每晚定时收集20mL发酵液样品于4℃储存备用。利用短链脂肪酸分析、酶活性测量及16S rRNA测序分析等方法研究2种钴胺素条件下肠道微生物群的变化。

3研究结果

由于钴胺素有几种不同的形式，本研究分析了不同形式钴胺素对肠道微生物菌群的影响。在第2阶段处理7天后，与对照组和氰钴胺素组相比，添加甲钴胺降低了肠道微生物菌群的多样性。补充甲钴胺后，不动杆菌属所占比例增加到45.54％，而拟杆菌属、肠杆菌属、疣微菌科的比例分别下降至11.15%，9.34%和2.69％；补充氰钴胺后，不动杆菌属所占比例增加到31.86％，而拟杆菌属、肠杆菌属、疣微菌科的比例分别下降至18.36%，5.44%和4.31％。2种钴胺素的添加都增加了短链脂肪酸的量，特别是丁酸和丙酸。根据CCA和PICRUSt分析，甲钴胺的添加与假单胞菌，丙酸和丁酸盐呈正相关，补充甲钴胺增加了假单胞菌的相对丰度，促进了丙酸和丁酸的产生。与其他两组结果相比，补充氰钴胺素组纤维素酶活性增加。甲钴胺通过肠道细菌促进脂质，萜类化合物和聚酮化合物的代谢，促进外源物质的降解，并抑制转录因子和次级代谢产物的合成。

图 体外结肠模拟系统中对照组及处理组中SCFAs组成比

4研究结论

本研究结果表明，应监测和调节食品工业中各种形式的钴胺素，以上结果表明两种类型的钴胺素对肠道微生物组和微生物代谢具有不同的影响，尽管它们在人体中具有相同的生物活性。鉴于甲钴胺对肠道微生物群和微生物代谢的影响，建议甲钴胺补充作为食品添加的首选。

本研究中的16S rRNA测序分析由联川生物提供

5参考文献

Xu Y, et al. (2018) Cobalamin (Vitamin B12) Induced a Shift in Microbial Composition and Metabolic Activity in an in vitro Colon Simulation. Front. Microbiol. 9:2780. doi:10.3389/fmicb.2018.02780

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