2020-08-07
期刊：《Food & Function》
影响因子：4.171
最近，派森诺生物与吉林体育学院合作，在《Food & Function》上发表论文，表明纳米气泡姜黄素提取物（NCE）能通过调节肠道菌群，从而影响小鼠的运动能力。
说到体育，我们一般会想到什么呢？张继科、孙杨、姚明、刘翔……那么，体育运动员和我们有什么不一样呢？直观的表现就在于运动能力。他们每天都要通过高强度的训练，均衡的饮食来提升自己的运动能力。今天分享的这篇关于改善运动能力的文章，就是从肠道菌群的视角，利用高通量测序技术来发掘出它们之间的“连接点”。
首先，必须夸赞一下纳米气泡和姜黄素这一组合。纳米气泡（NBs），它具有稳定性、高体积表面积、高气体转移、产生氧化剂等特性，也有研究表明纳米气泡水可显著提高水体的溶解氧浓度，有效促进植物、鱼类和小鼠的生长；可引起高氧和诱导高代谢状态，以维持较高的食物消化和吸收率。这一系列研究阐明了纳米气泡的强大优点。同时，姜黄素具有高生物利用度和氧化特性，能够减少运动引起的肌肉损伤，有证据表明姜黄素通过调节肠道屏障系统的细胞旁通透性来恢复肠道屏障功能。但是姜黄素的溶解性差，在肠道内的吸收能力差，代谢速度快，容易被系统清除，其应用受到了限制。那么，如果将纳米气泡和姜黄素结合起来，形成纳米气泡姜黄素，能否改善姜黄素的自身缺陷，并放大姜黄素的功效，做到事半功倍呢？接下来，我们就一起跟随本研究的脚步，带领我们走进姜黄素、肠道菌群和运动能力之间不得不说的故事。
研究方法
测序技术：Illumina高通量测序平台
测序模式：微生物组细菌16S rRNA基因V3V4区测序
实验对象：小鼠
实验设计
将雄性ICR小鼠分为3组，每组8只，饲养于24±2 ℃室温下、50±5%的湿度控制条件下，光照/暗循环12小时。每天口服0（对照组）、3.075（NCE-1 x）和15.375（NCE-5 x）g-1 kg-1 day-1 的纳米气泡姜黄素（NCE），持续6周。最后通过一系列的指标测定，反映NCE的添加和含量对于小鼠的肠道菌群变化以及运动能力的改变。
研究结果
1、补充6周NCE后对小鼠的一般特征的影响
利用HPLC-PDA对NCE进行色谱分析，发现NCE中姜黄素、去甲氧基姜黄素和双去甲氧基姜黄素的含量分别为8.53mg g−1、2.56mg g−1和2.45 mg g−1。表1展示了三组中小鼠的一般特征。初始体重（BW）、最终体重（BW）、食物摄取量和水摄取量菌均无显著差异，表明NCE的补充对小鼠的体重没有明显影响。各组小鼠肝脏、肾脏、心脏、肺、棕色脂肪组织和盲肠重量也无显著差异。但是，实验组小鼠的附睾脂肪垫重量显著降低，肌肉重量显著增加。也就是说，体重不变的情况下，小鼠的肌肉含量增加了。
2、对三组小鼠进行运动测试
NCE-1X小鼠和NCE-5X小鼠能坚持更久的时间，也比对照组有更强的握力。同时，我们还可以观察到前肢握力的增加具有剂量依赖效应。
随后，本研究对三组小鼠在15min游泳测试后，进行疲劳分析。通过检测乳酸、氨、葡萄糖、尿素氮（BUN）、肌酸激酶（CK）和乳酸脱氢酶（LDH）的水平，发现和对照组相比，乳酸、BUN、CK和LDH都显著降低，且有剂量依赖效应。氨的含量降低，而葡萄糖的含量升高且有剂量依赖效应。由此表明，补充NCE可以改善运动后乳酸和氨的清除率，从而减轻身体疲劳；BUN水平能反映蛋白质分解，而蛋白质分解对肌肉收缩和强度有不利影响，导致疲劳，补充NCE后BUN水平降低，表明NCE能够减轻急性运动引起的疲劳；NCE降低CK水平也表明，在运动过程中损伤诱导代谢物的积累减少，从而提高运动表现。此外，和对照组相比，肌糖原含量增加也具有剂量依赖效应，从而反映出NCE的添加可以为身体运动提供更多的能量。
3、NCE对肠道菌群的影响
对小鼠盲肠内容物进行多样性组成谱测序分析发现，三组小鼠肠道菌群的Beta多样性具有差异，补充NCE-5X可显著改变肠道菌群结构。虽然三组小鼠肠道菌群都以拟杆菌门、厚壁菌门和变形菌门为主（合计约占95%），然而，补充NCE-5X的小鼠拟杆菌门的比例降低，厚壁菌门的比例增加，同时每组小鼠中各自富集的菌群物种也有所不同。以上分析结果表明，NCE可改变肠道菌群的组成。
讨论
本研究指出，NCE发挥其生物活性的一个可能机制，是通过调节肠道微生物群，改变肠道微生物组成如促进乳酸杆菌家族的生长，从而提高运动能力，并影响代谢网络，进而减少身体疲劳、发挥益生作用。未来可以通过进一步的研究，以更好地了解营养补充背后的能量稳态。
小编使出洪荒之力，终于把“NCE—肠道菌群—运动性能”的前因后果交代清楚了，今天的分享到这里就暂告一段落啦，欲知后事如何，请听下回分解！
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本研究的测序和部分数据分析工作由上海派森诺生物科技股份有限公司完成。
文章索引：Yi-Ming Chen,Wan-Chun Chiu,Yen-Shuo Chiu et al. Supplementation of nano-bubble curcumin extract improves gut microbiota composition and exercise performance in mice
点击阅读原文：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/FO/C9FO02487E
