GF小鼠——无菌小鼠 SPF小鼠——无特定病原体小鼠,拥有正常菌群 14SM小鼠——只拥有少量和有限的肠道微生物的小鼠,包括阿克曼菌等14种细菌。
FF饮食——无纤维饮食 IN饮食——用菊粉替代了FF中10%的葡萄糖的饮食 FS饮食——用粗纤维替代了FF中10%的葡萄糖的饮食,粗纤维是自于苹果、小麦、燕麦、豌豆和洋车前子的等量粗纤维混合物。 SC饮食——标准饮食。SC1和SC2来自不同厂家,除了膳食纤维种类的差别,其他营养成分相同。
肠道细菌定植状态和饮食都对宿主免疫产生了明显影响,包括肠道固有层、脾脏和肺的免疫细胞类群,当然对肠道的影响最大。另外菌群的影响还要强于饮食。 原本相同饮食的SPF小鼠,40天不同饮食后,标准饮食(SC饮食)的小鼠肠道中富集了降解纤维的菌,比如Prevotellaceae、Lachnospiraceae、Muribaculaceae 和 Eubacterium 。而无纤维饮食(FF饮食)的小鼠肠道中富集了降解黏液蛋白的菌,比如瘤胃球菌科和阿克曼菌。两组小鼠的肠道免疫细胞类群不同,FF饮食小鼠的特征是肥大细胞、CD11c 细胞、总ILC、总T细胞、CD62LCD44 T细胞、LyC6CD8 T 细胞(CD44 +)和CD4 T细胞增加。 原本相同饮食的SPF小鼠,40天不同饮食后,肠道微生物发生了明显区别,菊粉饮食(IN饮食)小鼠肠道富集了大量产生丁酸的细菌。与FF饮食小鼠相比,IN饮食和FS饮食(粗纤维饮食)小鼠肠道免疫细胞类群明显不同,脾脏和肺的免疫细胞类群也不相同。比如脾脏中的Th(辅助性T细胞)和Treg亚群随纤维类型而变化,其中Th17细胞、Tbet-Treg 和 RORgt+Treg 在菊粉饮食组中富集,而Th2细胞和 GATA3-Treg则在 SC2 和FS组中富集;与标准饮食SC1组相比,FF饮食组肺中总T细胞和各种亚群(即 CD44++-CD62L、CD5和CD8)水平升高。 与其他4种纤维饮食相比,无纤维饮食(FF饮食)小鼠的短链脂肪酸(SCFA)合成能力受损。与 SC1组相比,FF组的盲肠乙酸盐、丁酸盐和丙酸盐明显降低,而异丁酸酯和异戊酸酯(即支链氨基酸微生物代谢衍生的支链脂肪酸)显著增加增加。且FF组小鼠盲肠中次级胆汁酸显著减少。 5种饮食组相比,在微生物组和盲肠代谢组方面,菊粉饮食(IN饮食)与两种标准化饮食组更为相似。IN饮食和两种标准化饮食组的B族维生素明显增加,而在FF和FS喂养的小鼠中,B族维生素的浓度降低或不存在。具体而言,SC1、SC2 和IN组核黄素(维生素 B2)、烟酸酯(维生素 B3 )、泛酸酯(维生素 B5)和维生素B6的浓度较高,而FS和FF组几乎不存在。 宏代谢组学分析显示,FF组小鼠盲肠B族维生素合成减少而消耗增加。与IN组相比,FF组叶酸和B12合成能力减小,而B2、B3、B7利用能力增加。与FF组相比,IN组B1、B2、B3、B7和B12的参与合成/利用比率更高; SC2组B2、B3、叶酸/B9和B12的合成/利用比率更高。在这三组中,负责合成和降解维生素的微生物种类明显不同。