FSHW | 來自健康孕婦腸道的羅伊氏黏液乳桿菌具有預(yù)防小鼠妊娠期糖尿病的作用

本文系Food Science and Human Wellness原創(chuàng)編譯，歡迎分享，轉(zhuǎn)載請授權(quán)。

Introduction

妊娠期糖尿病（Gestational diabetes, GDM）是指妊娠期發(fā)病或首次發(fā)現(xiàn)的任何程度的葡萄糖耐受不良，典型表現(xiàn)為胰島素抵抗和糖耐量受損。GDM在中國的患病率為14.8%，由于其與羊水過多、剖宮產(chǎn)率增加、先兆子癇、肩難產(chǎn)和巨大兒等胎兒和母體的不良結(jié)局相關(guān)，造成了重大的健康負(fù)擔(dān)。目前的GDM治療包括胰島素注射、二甲雙胍和格列本脲，但胰島素治療需要患者的依從性，二甲雙胍和格列本脲可以穿過胎盤。GDM的預(yù)防主要側(cè)重于生活方式干預(yù)，如飲食調(diào)整和體育鍛煉。然而，在人群水平上，這些干預(yù)措施的依從性仍然很低。因此，開發(fā)孕婦可接受的食品預(yù)防策略是必要的，包括使用益生菌。

青島大學(xué)營養(yǎng)與健康研究院齊策教授等前期開展的人群調(diào)查研究顯示，GDM孕婦血漿脂多糖升高，伴有腸道分泌性免疫球蛋白A(SIgA)包裹菌群紊亂，SIgA包裹的羅伊氏黏液乳桿菌（L. reuteri）耗竭。他們團(tuán)隊從健康孕早期孕婦腸道分離到一株SIgA包裹的L. reuteri QS01。在體外研究中，將QS01補(bǔ)充進(jìn)GDM孕婦腸道菌群靜態(tài)發(fā)酵體系，可顯著降低菌群釋放游離脂多糖。本研究旨在探討QS01預(yù)防小鼠GDM的作用。

Results and Discussion

作者采用了低蛋白飼料誘導(dǎo)小鼠自發(fā)妊娠糖尿病模型，動物分為5 組：①健康對照組（正常飼料飼喂的F1代雌鼠，CON）；②GDM對照組（F0代低蛋白飼料飼喂產(chǎn)生的F1代雌鼠，GDM）；③二甲雙胍處理GDM組（藥物對照，MET）；④L. rhamnosus HN001處理GDM組（陽性菌對照，HN001）；⑤L. reuteri QS01處理GDM組（QS01）（圖1）。小鼠妊娠后進(jìn)行灌胃處理，持續(xù)整個妊娠期直至口服葡萄糖耐量實驗結(jié)束。結(jié)果顯示，與CON組相比，GDM組小鼠空腹血糖、血漿C反應(yīng)蛋白、腫瘤壞死因子α、白介素6、脂多糖、連蛋白等水平顯著升高（P < 0.05）。與GDM組相比，QS01組小鼠空腹血糖、血漿白介素6、LPS和連蛋白水平顯著降低（P < 0.05）。

圖1 自發(fā)GMD模型和分組

在小鼠在孕18天進(jìn)行口服葡萄糖耐量試驗。在灌胃葡萄糖溶液后的15 min和30 min，CON組與3 個干預(yù)組的血糖值均顯著低于GDM組（P < 0.01）。CON組及3 個干預(yù)組血糖曲線下面積、空腹血糖、胰島素抵抗指數(shù)明顯均顯著低于GDM組（P < 0.01）。CON（P < 0.001）、MET（P< 0.01）及QS01（P < 0.05）組β細(xì)胞質(zhì)量顯著高于GDM組（圖2）。

QS01組和HN001組白細(xì)胞介素-6水平顯著低于GDM組（P < 0.05），MET組（P < 0.05）和QS01組（P < 0.01）脂多糖結(jié)合蛋白水平顯著低于GDM組，3 個干預(yù)組脂多糖水平顯著低于GDM組，其中QS01組脂多糖水平最低（P < 0.01），MET組和QS01組連蛋白水平顯著低于GDM組（P < 0.01）（圖3）。說明補(bǔ)充QS01可強(qiáng)化腸黏膜屏障，抑制血漿炎癥因子的升高。

A．體質(zhì)量；B.體增質(zhì)量；C.口服葡萄糖耐量血糖曲線；D血糖曲線下面積；E.空腹血糖；F. 空腹血漿胰島素；G.胰島素抵抗指數(shù)；H.空腹胰高血糖素；I. 胰腺免疫熒光；J.β細(xì)胞質(zhì)量；K.胰腺胰島素?zé)晒鈴?qiáng)度。

圖2 羅伊氏黏液乳桿菌QS01對預(yù)防小鼠GDM的效果

A.血漿腫瘤壞死因子α；B. 血漿白介素6；C.血漿超敏C反應(yīng)蛋白；D.血漿脂多糖結(jié)合蛋白；E.血漿脂多糖；F.血漿連蛋白。

圖3 羅伊氏黏液乳桿菌QS01對GDM小鼠慢性炎癥和腸黏膜屏障損傷的改善作用

圖4 羅伊氏黏液乳桿菌QS01對GDM小鼠盲腸菌群β-多樣性的影響

加權(quán)UniFrac的PCoA表明，二甲雙胍和L. reuteri QS01的干預(yù)使得菌群的構(gòu)成與GDM組相比產(chǎn)生顯著的結(jié)構(gòu)變化（P < 0.01）。CON、MET和QS01組Firmicutes/Bacteroidetes比值顯著低于GDM組（P < 0.05）。在屬水平上，CON（4.35%）、MET（9.70%）和QS01（10.50%）組Desulfovibrio相對豐度顯著低于GDM組（30.13%，P < 0.05）（圖4）。

非靶代謝組分析顯示，GDM小鼠血漿L-Palmitoylcarnitine、Cholesteryl acetate和Tetracosanoic acid含量顯著高于CON組，N-Acetylputrescine、N-Acetylglutamic acid、Uridine和Tryptamine含量顯著低于CON組，QS01處理組這7 種代謝物的改變被顯著逆轉(zhuǎn)。

Conclusion

SIgA包裹的L. reuteri QS01可改善小鼠GDM，機(jī)制可能涉及：降低血清炎癥因子水平、改善腸道黏膜屏障損傷、調(diào)節(jié)腸道菌群紊亂以及血液與腸道色氨酸代謝等。

第一作者簡介

齊策，女，青島大學(xué)營養(yǎng)與健康研究院特聘教授，碩士生導(dǎo)師，中國營養(yǎng)學(xué)會營養(yǎng)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)分會委員。近年來主要從事腸道菌群與健康研究，致力于人源益生菌靶向分離、功能評價和人群轉(zhuǎn)化應(yīng)用。主持企業(yè)委托項目累計經(jīng)費300余萬，在Molecular Nutrition Food Research和Food and Function等權(quán)威期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文30余篇，獲得發(fā)明專利12 項和轉(zhuǎn)件著作權(quán)各1 項，指導(dǎo)研究生獲得全國互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽競賽獲得銀獎1 項。

通信作者簡介

孫進(jìn)，博士，青島大學(xué)營養(yǎng)與健康研究院特聘教授，中國營養(yǎng)學(xué)會益生菌與益生素分會委員，Imeta和Hlife期刊青年編委。主要從事靶向腸道菌群食品的開發(fā)和評價研究。曾主持國家自然基金（青年基金）、十二五支撐計劃子課題和國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）專題課題一項，主持企業(yè)委托項目累計經(jīng)費400余萬。在Molecular Nutrition Food Research和Food and Function等權(quán)威期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文80余篇，獲得發(fā)明專利12項和轉(zhuǎn)件著作權(quán)各1 項。

The protective effect of Limosilactobacillus reuteri against gestational diabetes mellitus through restoring intestinal microbiota homeostasis and attenuating inflammation in mice

Ce Qia,1, Haowen Zhanga,1, Zhenli Liub, Xiaolin Liub, Lintao Zhangc, Liangliang Youd, Jin Suna,*

a Institute of Nutrition and Health, Qingdao University, Qingdao 266023, China

b Taian Maternal and Child Health Hospital, Tai’an 271025, China

c Jiaozhou Maternity and Child Health and Family Planning Service Center, Qingdao 266308, China

d Qingdao Newhope Qinpai Dairy Co., Ltd., Qingdao 266399, China

1Ce Qi and Haowen Zhang contributed equally in this study.

*Corresponding authors.

Abstract

Limosilactobacillus reuteri QS01 is potential probiotic isolated from the intestinal microbiota of healthy women in early pregnancy. In the current study, we examined whether QS01 can prevent gestational diabetes mellitus (GDM) in an enhanced mouse model of the condition. Female C57BL/6J mouse offspring (F1 generation) born to dams fed a control (CON) or low-protein diet (GDM group) during gestation and lactation were used. Pregnant F1 mice fed a standard diet were randomly assigned to 5 groups: CON, GDM, and GDM mice treated with metformin, QS01 or Lacticaseibacillus rhamnosus HN001. An oral glucose tolerance test was performed before sacrifice at gestational day 17. Glucose tolerance was significantly ameliorated by all 3 treatments. QS01 supplementation fortified the intestinal mucosal barrier and inhibited the escalation of plasma inflammatory cytokines. QS01 treatment altered the cecal microbiota composition and function. Plasma and cecal metabolite profiles were modulated by QS01, prominently demonstrating significant upregulation of indole lactate and L-tryptophan in plasma and 5-hydroxy-tryptophan in the cecum, positively correlated with gut Lactobacillus abundance. In summary, QS01 plays a role in preventing GDM by remodeling the intestinal microbiota, reinforcing the intestinal mucosal barrier and alleviating chronic inflammation.

Reference:

QI C, ZHANG H W, LIU Z L, et al. The protective effect of Limosilactobacillus reuteri against gestational diabetes mellitus through restoring intestinal microbiota homeostasis and attenuating inflammation in mice[J]. Food Science and Human Wellness, 2025, 14(5): 9250112. DOI:10.26599/FSHW.2024.9250112.

本文編譯內(nèi)容由作者提供

編輯：王佳紅；責(zé)任編輯：孫勇

封面圖片：圖蟲創(chuàng)意

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