肠道微生物相互作用的研究及体外肠道模拟系统的构建和应用

肠道微生物相互作用的研究及体外肠道模拟系统的构建和应用肠道微生物能够增强机体免疫力,改善腹泻。肠道是肠道微生物赖以生存的环境,肠道微生物的含量占整个人体微生物含量的78%,是临床研究的重点[1,2]。能够影响肠道微生物的因素主要有4个方面:第一,人体自身的因素;第二,人体摄入的饮食;第三,细菌自身因素;第四,肠道微生物之间的相互作用。而肠道微生物的相互作用最为主要、复杂,为科研研究的重点。为了研究肠道微生物,我们引入了肠道微生物模拟系统。体外肠道模拟模型是基于对人体体内消化道的仿生模拟而建立,用来培养单种或多种微生物的培养系统。综上所述,为了研究肠道微生态系统,我们做了两方面工作:研究肠道微生物的相互作用,构建模拟肠道系统及应用。具体实验如下:利用qPCR(QuantitativePolymeraseChainReaction)检测肠道微生物:首先设计经过分离得到的鼠李糖乳杆菌、纳豆芽孢杆菌、保加利亚乳杆菌、干酪乳杆菌、粪肠乳杆菌、发酵乳杆菌、唾液乳杆菌的qPCR引物,保证了qPCR检测的特异性。然后将上述肠道微生物混合培养,用得到的qPCR引物检测混合培养体系中每一种肠道微生物的活菌数。结果为:发酵乳杆菌为4.1×107CFU/mL,唾液乳杆菌为2.2×107CFU/mL,纳豆芽孢杆菌为0.8×107CFU/mL,植物乳杆菌为2.3×107CFU/mL,干酪乳杆菌为4.1×107CFU/mL,保加利亚乳杆菌为2×107CFU/mL,粪肠乳杆菌6.8×107CFU/mL。可得出结论:qPCR通过特异性引物设计提高了检测的特异性,qPCR能够在混合肠道微生物体系中精准检测一种或多种肠道微生物的种类和含量。为后续开展研究肠道微生物的相互作用的研究提供技术保障。肠道微生物相互作用的研究:将分离得到的8种肠道细菌即:鼠李糖乳杆菌、保加利亚乳杆菌、植物乳杆菌、干酪乳杆菌、粪肠乳杆菌、发酵乳杆菌、唾液乳杆菌、纳豆芽孢杆菌两两混合培养测活菌数。与上述8种菌单菌发酵结果相比较,得到以下结论:粪肠乳杆菌对保加利亚乳杆菌、干酪乳杆菌、纳豆芽孢杆菌生长起促进作用,纳豆芽孢杆菌对唾液乳杆菌、鼠李糖乳杆菌生长起抑制作用。并可做出如下推测:推测粪肠乳杆菌可能分泌某种次级代谢产物促进保加利亚、干酪乳杆菌,纳豆芽孢杆菌生长;推测纳豆芽孢杆菌可能分泌某种次级代谢产物抑制唾液、鼠李糖乳杆菌的生长。模拟肠道系统的构建及应用:现有模拟肠道系统按照功能分类主要可分为3类:人体肠道芯片、体外消化模型、人体型肠道微生态模拟系统。其中,实验肠道微生态系统更有利于实验室研究,我们的模拟肠道系统在其基础之上进行了改进,简化了实验结构、加入了原位培养系统。我们的模拟肠道系统的优势在于:在同等条件下获得了更多的肠道微生物,实验操作简单。本实验所构建的模拟肠道系统有四个部分:小型发酵罐、培养基及流加系统、废液流出系统和动力系统。通过模拟肠道系统得到的肠道微生物有43种,分别属于乳杆菌属、肠球菌属、大肠杆菌属、沙门氏菌属、摩根氏菌属。随后我们利用肠道模拟系统研究了人体肠道微生物的种类及丰度,所做的工作如下:我们将受试者进行两方面处理,让受试者一周之内大量食用高脂食物,检测其肠道微生物,再让该受试者一周内食用素食检测其肠道微生物,得到结果如下,一周大量食用高脂食物后,培养得到的肠道微生物主要有:肠球菌属、大肠杆菌属、乳杆菌属、沙门氏菌属、摩根氏菌属。而一周大量食用素食后,培养得到的