10

Mar

2020

益生菌Probio-Fit?改善犬腹瀉及腸道菌群的組成和功能

Probio-Fit改善犬腹瀉和腸道菌群_1 副本 2.jpg

腸道菌群是一個復雜的生態系統,對宿主的健康十分重要,可以抵御病原體的侵害,幫助消化并從食物中吸收能量,刺激免疫反應等;同時腸道微生物的結構也與一些疾病的發病機理相關,例如腹瀉就是一個與腸道相關的疾病。

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犬類腹瀉一般是由于細小病毒以及一些細菌、寄生蟲傳播以及食物不耐癥所導致,這對犬類的健康極為不利。故本實驗采用犬類作為研究對象,觀察益生菌Probio-Fit?對犬類腹瀉以及腸道菌群的改善以及調節作用。這也為益生菌Probio-Fit?對其他寵物以及人類健康的改善作用提供預測。


實驗方法


在北京附近的犬類訓練基地,選取40只腹瀉犬參與實驗(表1)。

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表1.參與實驗的犬類詳情

實驗過程


將腹瀉犬按照1:1的比例隨機分成治療組和對照組,由于不同年齡犬類體重差異較大,所以給治療組犬類服用益生菌Probio-Fit?的用量也有所不同,其中:


老年犬(大于5歲):Probio-Fit? 10g/天;

成年犬(2-5歲):Probio-Fit? 2g/天;

幼年犬(6個月-2歲):Probio-Fit? 4g/天。


經過60天的動物實驗,分別對實驗前后腹瀉癥狀的改善情況進行評分,并采集實驗前后犬類的糞便樣本,對腸道微生物多樣性、結構、功能基因以及相關性等進行分析(圖1)。


注:

Probio-Fit?中含有三種益生菌(L. casei Zhang 3×109 CFU/g;L. plantarum P-8 3×109 CFU/g;B. lactis V9 4×109 CFU/g)


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圖1:犬類實驗設計詳情


實驗結果


01

腹瀉癥狀改善情況分析


在經過益生菌Probio-Fit?干預治療第60天后,治療組犬類腹瀉比例(10%)顯著低于對照組水平(55%)(P=0.002,圖2)。此外沒有發現一只犬在接受益生菌治療后出現腹瀉加重的情況,相反對照組中有兩只犬出現了腹瀉癥狀加重的情況。表明益生菌Probio-Fit?干預治療可以有效改善犬類腹瀉癥狀。

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圖2:腹瀉癥狀改善詳情


02

腸道菌群多樣性及物種差異分析


分別對比治療組和對照組腹瀉犬類腸道菌群的Shannon指數和Simpson指數發現,對照組腸道菌群多樣性在實驗階段顯著下降(Shannon指數:P<0.0001; Simpson指數:P<0.001),而治療組的多樣性呈上升趨勢(圖3A、B)。在第60天,治療組的Shannon指數(Shannon指數:P<0.01)和Simpson指數(Simpson指數:P<0.001)均顯著高于對照組。

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為了評價益生菌Probio-Fit?對犬類腸道菌群的調節作用,采用基于物種豐度Bray-Curtis距離的主坐標分析(PCoA),我們觀察到第0天和第60天,治療組犬類的腸道菌群結構存在顯著差異(F=2.13;P=0.041),而對照組在不同時間內的差異并不明顯(F=1.22;P=0.25)(圖3C、D)。這表明益生菌Probio-Fit?可以有效調節犬類腸道菌群,提高腸道微生物多樣性。

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3: A. Shannon指數詳情 B. Simpson指數詳情 CD. 物種豐度差異PCoA主坐標分析


03

腸道菌群結構變化



治療組在60天后腸道微生物存在顯著差異,這是由于物種豐度變化所致。實驗期間,治療組和對照組在門水平上均無明顯變化,但屬的水平上存在差異。兩組中梭菌屬、腸球菌屬和鏈球菌屬數量明顯減少。治療組的乳酸桿菌和雙歧桿菌的相對豐度顯著增加(P<0.01),且在第60天時,治療組的類桿菌(P<0.05)、雙歧桿菌(P<0.05)和消化鏈球菌(P<0.01)明顯多于對照組(圖4A)。

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在物種水平上,治療組老年犬中產氣莢膜梭菌和糞腸球菌數量明顯減少(P<0.05),同時增加了動物乳桿菌、羅伊氏乳桿菌的數量(圖4B);治療組幼年犬中,動物雙歧桿菌(P<0.05)、約翰遜乳桿菌(P<0.05)顯著增加,而毛腸短狀螺旋菌和犬螺旋桿菌相對豐度顯著降低(P<0.05;圖4C);治療組成年犬中,第60天嗜酸乳桿菌(P<0.05)、動物乳桿菌(P<0.05)、羅伊氏乳桿菌(P<0.01)、約翰遜乳桿菌(P<0.05)和雙歧桿菌的相對豐度明顯高于對照組(P<0.05;圖4D)。

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益生菌Probio-Fit?可以有效改善腸道菌群,顯著降低鏈球菌屬、梭菌屬、螺旋菌屬等(誘發潰瘍性結腸炎,具有天然耐藥性)有害致病菌的含量;顯著增加類桿菌屬、雙歧桿菌屬、乳桿菌屬(包括羅伊氏乳桿菌、嗜酸乳桿菌、約翰遜乳桿菌)等有益菌的含量。進而促進食物的代謝分解,抑制病原微生物,降低細胞促炎因子。


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4: 實驗前后犬類腸道菌群結構變化詳情


04

?功能基因的變化和相關性驗證


根據試驗前后,功能基因的Shannon指數和Simpson指數顯示,治療組的功能基因多樣性有所增加。功能屬性方面,治療組老年犬中氨基酸代謝途徑、輔酶和維生素代謝途徑、聚糖生物合成代謝途徑豐度顯著高于對照組(P<0.05);膜運轉和轉錄途徑相對豐度下降。治療組成年犬中有關翻譯、復制、修復相關通路明顯增加;細胞信號傳導、細胞運動等通路明顯下降。治療組幼年犬中有關能量代謝、環境適應、免疫系統等相關途徑明顯提升。


為了探尋菌種與功能基因的關聯,通過Spearman相關性分析,發現動物雙歧桿菌、約翰遜乳桿菌、羅伊氏乳桿菌和嗜酸乳桿菌與氨基酸代謝呈正相關,與細胞運動、細胞信號傳導等呈負相關(圖5)。

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5: 菌種與功能基因相關性詳情


這表明益生菌Probio-Fit?可以提升有關氨基酸代謝、輔酶和維生素代謝等有益代謝途徑的豐度,從而產生更多對宿主有益的氨基酸以及次級代謝產物等,促進營養物質吸收。另一方面減少細胞運動以及細胞信號傳導等通路,從而減少致病菌在體液中的運動與擴散。


實驗結論


益生菌Probio-Fit?可以有效改善和緩解犬類腹瀉癥狀并調節腸道菌群;提高犬類腸道微生物多樣性;調節腸道菌群,提高雙歧桿菌屬、類桿菌屬、乳桿菌屬等有益菌含量,降低螺旋菌屬、鏈球菌屬等致病菌含量。益生菌Probio-Fit?還可以有效提高氨基酸代謝等有益途徑的豐度,從而促進腸道消化和吸收。



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