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摘要

背景:益生菌和益生菌对肠道健康的有益作用已经在健康和便秘的受试者中进行了描述。最近的研究调查了益生菌和益生元组合的效果，这被称为合成益生菌。本研究旨在探讨益生菌和益生元对健康日本年轻女性粪便微生物群和粪便参数的影响。方法:对28名健康的日本年轻女性进行随机、双盲、安慰剂对照干预研究。受试者被随机分配食用含有6.25克糊精的安慰剂食物(对照)或含有10亿个菌落形成单位的测试食物双歧杆菌lactisHN019(益生菌)，6.25 g聚葡萄糖(益生元)，或同时使用益生菌和益生元(合成)，每天2周。试验期间采集粪便样本，记录粪便参数(频率、数量、布里斯托尔量表)和营养摄入。结果:中药的比例变化拟杆菌聚葡萄糖组(益生元组和合成组)的sp . p.显著高于糊精组(对照组和益生菌组)，而其他微生物比例在试验组之间的变化无显著差异。各试验组间粪便参数无显著差异，但各试验组间粪便比例呈显著相关拟杆菌观察合成菌组大鼠采食2周后的粪便量。结论:连续2周摄入聚葡萄糖可提高粪便比例拟杆菌．益生菌和益生元的联合摄入可通过增加粪便的比例来增加粪便量拟杆菌在粪便微生物群中。

关键字

乳酸菌双歧杆菌，益生元，益生菌，合成菌，聚葡萄糖

缩写

提单:双歧杆菌lactis;PDX:葡聚糖

介绍

益生菌是一种被食用后仍能存活并对健康产生积极影响的微生物。几株双歧杆菌在日本被用作益生菌益生菌的有益作用包括排便频率的正常化和粪便一致性[1]，其机制通常取决于与宿主微生物群的相互作用[1]。双歧杆菌animalisssp。lactis据报道，通过调节肠道微生物群改善代谢紊乱，导致结肠中短链脂肪酸的产生增加。

益生元最初被定义为“通过选择性地刺激结肠中一种或有限数量细菌的生长和/或活性，从而改善宿主健康，从而对宿主有益的不可消化的食物成分”。这一定义后来被完善为“一种选择性发酵的成分，可以在胃肠道菌群的组成和/或活性方面产生特定的变化，从而带来益处”。聚葡萄糖(PDX)是一种不可消化的低聚糖，被认为是一种可溶性膳食纤维，在食品工业中得到广泛应用。在体外研究表明，PDX具有作为益生元的潜力[6-10]，并且在整个结肠中仍可作为碳源。据报道，食用PDX使志愿者的粪便水的遗传毒性显著下降，与此同时，几种细菌的丰度增加，包括已知的丁酸[12]的生产者。

最近的研究强调了益生菌和益生元的协同组合的潜在益处，这被称为合成菌[1]。本研究旨在探讨食用一种益生菌(双歧杆菌lactis;BL)和益生元(PDX)对日本健康年轻女性粪便微生物群和粪便参数的影响。

材料与方法

主题

28名研究对象来自日本大瘤女子大学，年龄在18岁以上。本研究的主要目的是估计补充试验食物两周后粪便参数和粪便微生物群的变化。纳入标准为:1)同意时年龄在18岁以上，必须是大马女子大学的学生;2)理解研究程序，并在研究前给予知情同意，同意参加研究。排除标准为:1)有心血管疾病、肝脏疾病、肾脏疾病、消化道疾病、呼吸道疾病或糖尿病病史;2)有恶性疾病史或正在接受慢性疾病治疗的;3)服用药物治疗疾病的;4)有药物或食物过敏史;5)经常食用膳食纤维补充剂(以海藻、魔芋、车前草等制成的富含膳食纤维的食物)或全谷物(全麦、糙米、大麦等);6)怀孕、哺乳期，或在试验期间可能怀孕的;7)有吸烟习惯; 8) currently participating in other clinical tests, has participated in other clinical tests within 1 month prior to the current study, or plans to participate in other clinical tests; 9) has a history of drug addiction or is in therapy for drug addiction; 10) has a stool frequency greater than 5 day per week; and 11) is not appropriate in the investigator's opinion. The study was performed in conformity with the regulations of the Ethics Committee for Life Science Studies in Otsuma Women’s University and the principles of the Helsinki Declaration. All subjects gave written informed consent before entering the study.

测试的食物

安慰剂控制的食物含有6.25克糊精，装在一个小袋里。益生菌测试食品含有10亿个菌落形成单位(CFU) BL HN019(日本丹尼斯科公司，东京，日本)，以3.33毫克的干燥细菌包装在一个小袋中。益生元测试食品含有6.25克聚葡萄糖(Litesse, Danisco Japan Inc.， Tokyo, Japan)，装在一个小袋里。该合成测试食品含有BL HN019(10亿CFU/3.33 mg)和6.25 g聚葡萄糖，包装在一个小袋中。

协议

对28名健康的日本年轻女性进行了一项随机、双盲、安慰剂对照的干预研究。受试者随机分为四组(每组;n受试者和研究人员都不知道测试食物的分配。受试者每天食用一袋试验食品(益生菌、益生元或合成菌)或安慰剂食品(糊精)，并与100毫升水或牛奶一起食用，持续两周。受试者在试验前和整个试验过程中食用自己选择的食物，避免过度饮食，并保持正常的饮食习惯。试验期间，受试者完成每日试验食物摄入记录，并在试验第二周提供为期3天的饮食记录。使用日本2015年食品成分标准表、第七次修订版[13]和Excel Eiyokun Version 8.0软件程序(Kenpakusha, Tokyo, Japan)分析他们的食物记录。研究方案已在大学医院医学信息网络临床试验登记处注册(UMIN000026885)。

微生物群分析

使用含有试剂凝胶的粪便收集管(Healthcare Systems Co.， Ltd.)在膳食补充2周前后收集粪便样本。日本爱知)。粪便样品首先用等体积的磷酸盐缓冲盐水和60 U/mL的蛋白酶K在65°C下均质10分钟，以破坏细胞膜。根据制造商的说明，使用机械均质后的DNA提取试剂盒(MagNA Pure LC DNA Isolation kit I, Roche, Basel, Switzerland)分离粪便样本的DNA。在260和280 nm处分光光度法测定DNA浓度。构建16S rDNA标准曲线脆弱拟杆菌，普氏菌copri，双歧杆菌bifidum，clostridioforme梭状芽胞杆菌,leptum梭状芽胞杆菌．在光循环上的96孔光学板上进行扩增和检测^®480实时聚合酶链反应(PCR)系统(罗氏，巴塞尔，瑞士)与KAPA SYBR^®快速定量PCR试剂盒(KAPA Biosystems, Wilmington, MA, USA)。本研究使用的引物如表1所示[14-19]。所有程序均由Healthcare Systems Co.， Ltd.执行。每个被测细菌在总微生物群中的比例计算为单个物种数除以总细菌数。

表1。用于实时荧光定量PCR分析微生物群的引物序列

引物序列 细菌总数[14] 向前 ACTCCTACGGGAGGCAGCAGT 反向 GTATTACCGCGGCTGCTGGCAC 拟杆菌spp。[15] 向前 CGATGGATAGGGGTTCTGAGAGGA 反向 GCTGGCACGGAGTTAGCCGA 普氏菌spp。[16] 向前 CACCAAGGCGACGATCA 反向 GGATAACGCCYGGACCT 双歧杆菌属spp。[17] 向前 GCGTGCTTAACACATGCAAGTC 反向 CACCCGTTTCCAGGAGCTATT 球菌样的梭状芽胞杆菌集团[18] 向前 AAATGACGGTACCTGACTAA 反向 CTTTGAGTTTCATTCTTGCGAA leptum梭状芽胞杆菌集团[19] 向前 GCACAAGCAGTGGAGT 反向 CTTCCTCCGTTTTGTCAA

凳子上的参数

每天记录大便参数(频率、数量和稠度)。粪便数量以鸡蛋数计算，最小单位为0.5个鸡蛋。采用布里斯托尔量表评价大便稠度[20]。

统计分析

数据以平均值±平均值的标准误差表示。采用BL(−/+)和PDX(−/+)因子的双向方差分析分析各试验饲粮组间的差异。通过计算Spearman等级相关系数来评估微生物群与粪便参数或营养摄入之间的相关性。用Wilcoxon秩和检验评价BL(−/+)或PDX(−/+)的平均差异。所有统计分析均使用JMP Pro (Version 12.0, SAS Institute Inc.， Cary, NC, USA)进行。

结果

微生物群分析

粪便菌群比例的变化见表2和图1。在所有微生物群中，益生菌组和益生元组之间没有明显的主效应或相互作用。唯一观察到的显著变化是……的比例增加了拟杆菌与PDX(−)组相比，PDX(+)组的p < 0.05。

图1所示。PDX-和BL中微生物群比例的变化-美联储的主题。值表示平均值±标准误差(n= 7)。*经Wilcoxon秩和检验有显著性差异(p< 0.05)。PDX:聚葡萄糖，BL:双歧杆菌lactis

表2。给药前后粪便菌群比例的变化双歧杆菌lactis和聚葡萄糖(%)。

		控制	益生菌	生命起源以前的	共生
拟杆菌给药前		18.8±5.1	15.5±3.5	14.6±4.2	12.4±3.5
拟杆菌给药后		10.6±2.6	13.5±3.0	14.6±4.5	20.5±6.8
普氏菌给药前		1.7±1.7	0.2±0.1	1.3±3.3	0.1±0.1
普氏菌给药后		1.6±1.5	0.1±0.0	3.3±3.2	0.1±0.1
双歧杆菌属给药前		2.1±0.6	1.6±0.4	1.3±0.3	2.9±0.8
双歧杆菌属给药后		3.4±1.3	1.8±0.4	1.9±0.6	2.7±1.2
leptum梭状芽胞杆菌给药前分组		18.4±2.8	17.0±2.6	17.2±2.8	12.5±2.6
leptum梭状芽胞杆菌给药后分组		19.0±2.7	18.2±2.4	17.7±4.4	16.3±2.2
球菌样的梭状芽胞杆菌给药前分组		6.7±1.8	12.5±3.8	12.1±6.9	4.3±0.9
球菌样的梭状芽胞杆菌给药后分组		8.2±2.4	16.8±3.6	10.8±1.8	9.2±2.7
管理前的其他人		52.2±2.1	53.2±6.5	53.5±5.4	67.9±4.5
管理后的其他		57.3±4.0	49.6±4.7	51.8±8.2	51.1±8.8
值表示平均值和扫描电镜(n= 7)

对照组，糊精6.25 g;益生菌组,双歧杆菌lactis10⁹CFU /天;益生元组，聚葡萄糖6.25 g/d;共生,双歧杆菌lactis10⁹CFU/天+聚葡萄糖

凳子上的参数

大便参数见表2。益生菌组和益生元组在大便频率、数量和布里斯托尔量表上没有观察到显著的主效应或相互作用。然而，两者之间的相关性显著拟杆菌2周后，仅在合成组(r= 0.90,p< 0.05)。其他细菌的比例与粪便数量之间没有显著的相关性。

能量和营养摄入

能量和营养摄入见表4。合成组有2名受试者能量摄入较低，但各组平均能量和营养摄入差异无统计学意义。的比例变化之间存在显著的相关性双歧杆菌属膳食纤维(r= 0.40,p< 0.05)。

表3。多葡糖和双歧杆菌lactis大便的频率、数量和特征(布里斯托量表)。

	控制	益生菌	生命起源以前的	共生
大便次数(第1周)	1.1±0.2	1.0±0.2	1.0±0.1	1.0±0.1
大便频率(第二周)	1.1±0.2	1.0±0.2	1.1±0.1	1.1±0.1
大便量(第1周)	2.0±0.5	1.7±0.4	1.4±0.2	2.0±0.3
大便量(第二周)	1.9±0.5	1.7±0.5	1.6±0.3	1.9±0.3
布里斯托量表(第1周)	3.6±1.0	3.1±0.6	3.2±0.8	3.1±0.5
布里斯托量表(第二周)	3.9±1.2	3.0±0.7	3.9±0.7	3.1±0.5

值表示平均值和扫描电镜(n= 7)

粪便量通过计数鸡蛋数来表示(最小单位= 0.5个鸡蛋)

布里斯托鳞片:1、分离硬块，如坚果;2、香肠状但块状;像香肠或蛇，但表面有裂缝的;像香肠或蛇，光滑柔软;5、柔软的斑点，边缘清晰;6、毛绒绒的，边缘粗糙，凳子糊状;7、水状，无固体。

表4。试验期间的能量和营养摄入

	控制			益生菌		生命起源以前的		共生
能源(千卡/天)	1837	±464		2009	±410	1937	±560	1417	±324
碳水化合物(克/天)	225.0	±	57.1	252.3	±36.0	243.1	±71.1	179.7	±26.1
蛋白质(克/天)	74.3	±	20.5	71.3±19.6		65.8±20.8		48.2±10.5
脂肪(克/天)	65.5	±23.1		76.8±25.3		71.6±30.0		49.9±15.5
膳食纤维(克/天)	11.4	±	4.7	13.8	±3.1	14.2	±6.1	10.3	±4.2
矿物质(g /天)	16.3	±	5.4	18.1	±4.4	17.7±10.0		12.0	±3.1

值表示平均值和扫描电镜(n= 7)

讨论

连续两周每天食用益生元和合成食物，可显著增加拟杆菌PDX在小肠中不被人体消化酶水解，在进入结肠的过程中保持完整，在结肠中被内源性微生物群逐渐和部分发酵，约60%随粪便排出体外[22,23]。最近的研究表明，肥胖者的肠道微生物群中拟杆菌门的比例可能比厚壁菌门的比例要小。拟杆菌门与厚壁菌门的比例随着脂肪量的减少而增加。因此，拟杆菌门(拟杆菌种虫害和普氏菌)至厚壁菌(球菌样的梭状芽胞杆菌和leptum群体)可能对人类健康起到有益的作用。据报道，PDX的摄入量(8 g/d)增加了leptum梭状芽胞杆菌集团和梭状芽胞杆菌簇I和簇II[10]。然而，数量拟杆菌本研究未采用定量PCR分析。在最近一项针对健康成年男性的随机、双盲、安慰剂对照研究中，研究人员报道了膳食中添加PDX (21 g/天)对粪便代谢物、细菌分类群和细菌元基因组的影响。与安慰剂组相比，PDX的摄入显著抑制了厚壁菌门(12%)的数量，显著增加了拟杆菌门(12%)的数量。我们的数据支持这一结果。

大便参数(频率、数量和布里斯托尔量表)不受PDX和BL摄入的影响。益生菌和益生元食物的影响可能未被检测到，因为受试者是健康的年轻女性，并且在基线时排便健康。据报道，PDX (8 g/d)对粪便重量和粪便含量没有影响双歧杆菌在健康的志愿者中。然而，在本研究中，检测到的比例显著相关拟杆菌两周后，合成菌组的粪便量(r= 0.90)。因此，益生菌和益生元的联合摄入可能会通过增加粪重的比例来增加粪重拟杆菌需要进一步的研究来阐明膳食中添加合成制剂对中度便秘患者粪便参数的影响。

本研究未发现摄入BL的影响。可能很难检测到变化，因为比例双歧杆菌属spp相对较低(1.3-3.4%)。据报道，摄入量双歧杆菌longum(4 × 10)⁹持续一个月的CFU可调节肠道菌群组成，但粪便的个体间差异较大双歧杆菌属数量相当大。定量分析(以CFU/g粪便计)双歧杆菌属需要进一步阐明它们作为益生菌对微生物群的影响。在本研究中，观察到的比例显著相关双歧杆菌属和膳食纤维的摄入在合成组中，两名受试者的能量和营养摄入量较低。需要进一步研究膳食纤维摄入量与粪便之间的关系双歧杆菌属计数。

结论

连续2周摄入PDX可提高粪便比例拟杆菌属。益生菌和益生元的联合摄入可以通过诱导增加粪便的比例来增加粪便量拟杆菌在粪便微生物群中。

作者和贡献者

S.A.进行实验，分析数据，并起草手稿。T.N.和S.O.设计了这项研究。

资金

这项研究由丹尼斯克日本公司资助。

相互竞争的利益

与本研究相关的两位作者是日本东京丹尼斯科公司的员工。作者声明本文不存在任何利益冲突。

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