高脂饮食中添加菊粉对小鼠肠道菌群及其代谢产物的影响

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1、高脂饮食中添加菊粉对小鼠肠道菌群及其代谢产物的影响(申请清华大学理学硕士学位论文)培养单位：生命科学学院学科：生物学研究生：张璐指导教师：李蓬教授二○一七年五月MousegutmicrobiotacompositionandmetaboliteschangecausedbyinulinadditioninhighfatdietDissertationSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeof

2、MasterInBiologyByZhangLuDissertationSupervisor:ProfessorLiPengMay,2017摘要摘要肠道菌群是寄居在肠道系统中的微生物集合。菌群之间相互制约，相互依存，使菌群组成趋于平衡稳定状态。一方面菌群组成受饮食，抗生素，基因背景和外部环境的影响，一方面肠道菌群又通过代谢活动影响机体。影响肠道菌群组成的最重要的两个因素是饮食和基因背景，两者共同影响着肠道菌群从而影响着宿主的健康，而其中饮食对于肠道菌群的作用远大于宿主基因型的作用。高脂饮食的情况下，小鼠肠

3、道菌群发生明显改变，粪便菌群代谢组发生明显改变。小鼠粪便中乙酸、丙酸、丁酸浓度降低，支链短链脂肪酸异丁酸、异戊酸浓度升高。高脂饮食中分别加入10%短链、中链、中长链菊粉喂食小鼠，小鼠粪便菌群发生显著改变，其中中链菊粉和中长链菊粉的益生性质比较相近，短链菊粉与中链、中长链菊粉的益生性质差别较大。其中受菊粉添加变化最显著的是S24_7菌科，在三种链长的菊粉组中丰度均显著升高。尽管三种链长的菊粉对肠道菌群的影响存在差别，小鼠粪便代谢组的改变情况相似，高脂饮食中添加菊粉后粪便中的乙酸、丙酸、丁酸升高到与普通饮食相

4、近水平，异丁酸、异戊酸下降到与普通饮食相近的水平。粪便代谢组分析对小鼠粪便中的200多种已建库化合物进行相对定量，找到了100多种菊粉添加情况下显著变化的代谢产物，这些代谢产物在三种链长菊粉组中的变化较为一致。将显著改变的代谢产物进行通路富集和KEGG通路分析，并与菌群测序PICRUSt方法预测的KEGG通路变化进行比较分析，找出显著改变的代谢通路，主要是多种氨基酸代谢，维生素B族化合物代谢，脂肪酸的代谢受到影响。菊粉喂食的小鼠体重、血糖、血脂的改变均不明显，但机体基础代谢率升高，体脂下降，血液中的游离脂

5、肪酸水平显著降低，卡尼汀及卡尼汀衍生物水平显著升高，解剖可见小鼠的盲肠显著增大，肝脏，皮下脂肪和性腺脂肪的解剖称重无显著差别。关键词：菊粉；肠道菌群；代谢产物IAbstractAbstractGutmicrobiotaaremicroorganismsresidentintheintestinaltract,whichcompeteandcooperatewitheachotherandcometoabalance.Ontheonehand,gutmicrobiotacompositionisimpact

6、edbydiet,antibiotics,geneticbackgroundandexternalenvironment.Ontheotherhand,gutmicrobiotaaffecthostthroughmetabolicactivity.Thetwomostimportantfactorsbuildgutmicrobiotacompositionaredietandgeneticbackground,whichfunctiontogethertoimpactgutmicrobiotaandpla

7、yanimportantroleinhosthealth.Dietdominantgeneticbackgroundinshapinggutmicrobiotacomposition.Themousegutmicrobiotacompositionandmetabolomicshavesignificantchangeinhighfatdietconditioncomparedtonormaldietcondition.Thethreemainshortchainfattyacids,acetate,pr

8、opionateandbutyrateconcentrationdecrease,whilethebranchshortchainfattyacidisobutyrateandisovalerateincreaseinmousefeces.Mediumchainandmedium-longchaininulinhavesimilarprebioticsignature,whileshortchaininulinisdistin