维生素B12对肠道菌群紊乱的代谢调控机制研究

作     者：夏燕婷 

作者单位：浙江工商大学 

学位级别：硕士

导师姓名：朱炫

授予年度：2023年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083201[工学-食品科学] 

主      题：维生素B12 肠道菌群紊乱 消化酶 毒素 神经递质 

摘      要：在环境污染问题及社会压力的影响下,人体肠道微生态出现失衡问题,并导致神经系统疾病和机体损伤。前期研究表明维生素B12具有促进肠道健康作用,不同类型维生素B12对肠道菌群和代谢产生差异影响。为了解不同形态维生素B12对肠道微生物及其代谢流变化影响,本研究利用CDMN体外发酵系统和线虫模型,通过16S rRNA基因测序技术和宏转录测序技术研究甲钴胺和氰钴胺两种类型的VB12对肠道紊乱后菌群丰度的影响,检测消化酶和毒素含量并探究相关代谢的调控及作用机制。得到主要结论如下:(1)肠道微生物受到PM2.5干扰后,出现严重的菌群生态变化,加重有害物质如LPS积累。通过甲钴胺及氰钴胺干预,能增强肠腔和黏膜菌群的丰富度和多样性,其中甲钴胺表现出更好的干预效果。甲钴胺主要减少了炎症菌群丰度,提升了抑炎症相关菌群丰度;氰钴胺却部分促进了炎症代表菌属(埃希氏大肠杆菌属)生长。甲钴胺及氰钴胺均增加短链脂肪酸产量,甲钴胺更显著促进了乙酸盐和正戊酸盐的产生,并且显著增强酶活性和降低毒素水平。甲钴胺和氰钴胺干预对肠道紊乱后KEGG代谢途径的变化具有恢复作用,甲钴胺干预更明显降低了人类疾病相关的代谢。(2)在肠道模拟发酵液及微生物发酵液中发现,甲钴胺更多转化成羟钴胺,且腺钴胺转化率也保持在高位,表明甲钴胺代谢流转化更容易而氰钴胺转化代谢并不顺利。单菌VB12分布也表明,氰钴胺代谢仅仅在肠杆菌属(炎症菌株)和拟杆菌属中比较多,说明氰钴胺利用存在菌属差异,该结果也在转运酶表达量中得到相似结果。与此同时,高浓度的甲钴胺能更好抑制革兰氏阴性菌毒素产生,提升消化酶活性。在混菌培养时不同类型与浓度VB12的影响与单菌培养差异较大,作用机制更为复杂。(3)甲钴胺干预可以缓解固体颗粒物(PM2.5)刺激导致的秀丽隐杆线虫神经毒性,促进了神经递质的产生,延长线虫寿命并增强其运动和学习记忆能力。综上所述,甲钴胺能更有效缓解肠道菌群紊乱,调控微生物代谢避免产生有害代谢物质,并增加神经递质和降低神经系统相关疾病风险。本研究对于维生素B12功能食品设计具有指导意义,对不同人群如何正确摄入维生素B12及通过膳食结构的调整精准把控营养摄入以保持机体健康具有现实意义。