低脂切达干酪通过调节人源化小鼠肠道菌群组成与多样性揭示其益生功能

《Foods》：Low-Fat Cheddar Cheese Influences Gut Microbiota Composition and Diversity in Human Microbiota–Associated Mice

本研究首次利用人源菌群移植（HMA）小鼠模型，揭示低脂切达干酪（含乳酸乳球菌Lactococcus lactis和嗜热链球菌Streptococcus thermophilus）持续干预6周可显著提升肠道微生物α多样性（Shannon/Chao1指数），促进厚壁菌门（Firmicutes）增殖并降低拟杆菌门（Bacteroidetes）比例。研究证实干酪中的活性微生物可定植肠道，为干酪作为功能性食品（含益生菌Probiotics）通过菌群-宿主互作调节健康提供实验依据。

　　

低脂切达干酪对人源菌群移植小鼠肠道微生物组成及多样性的影响

引言

肠道菌群作为胃肠道内微生物及其互作基因的集合，在宿主健康中发挥核心作用。人类胃肠道定植约100万亿微生物，其中细菌为主导成员，主要包括厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、放线菌门（Actinobacteria）和变形菌门（Proteobacteria）。这些微生物通过形成抵御病原体的屏障、调节免疫反应及产生短链脂肪酸（SCFAs）等代谢物维持肠道稳态。饮食是调控菌群的关键因素，而干酪作为全球消费量第二的发酵乳制品，富含优质蛋白、矿物质、维生素及活性微生物，具备抗炎、抗菌等潜在益生功能。然而，以往研究多基于人群观察或单一成分分析，缺乏对完整干酪矩阵作用的实验验证。

材料与方法

研究采用人源菌群移植（HMA）小鼠模型：将20只雌性C57BL/6无菌小鼠接种健康人类粪便菌群（单一捐赠者，BMI 24.3，无药物史），稳定14天后随机分为对照组（AIN-95G基础饲料）和干酪组（基础饲料中添加7.5% w/w低脂切达干酪），干预6周。干酪由乳酸乳球菌亚种lactis（M58）和嗜热链球菌（TA61）发酵制成，活菌数达8 log CFU/g。采集基线、第1周和第6周粪便样本，通过16S rRNA基因V4区测序分析菌群变化，使用DADA2流程生成扩增子序列变异（ASVs），并通过Chao1、Shannon指数和Bray-Curtis距离评估α与β多样性。

结果与讨论

菌群定植成功性：人类菌群移植后，小鼠肠道成功建立且稳定维持人源菌群特征，厚壁菌门与拟杆菌门相对丰度与捐赠样本高度相似。

干酪微生物特征：干酪样本中99%菌群为乳酸乳球菌（61.8%）和嗜热链球菌（37.8%），与发酵剂组成一致。

生理指标：干酪干预未显著影响小鼠体重及器官重量，表明干酪在等热量设计下安全性良好。

菌群多样性变化：

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  α多样性：干酪组第6周Shannon和Chao1指数显著高于对照组（p < 0.01），表明干酪提升菌群丰富度和均匀度。
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  β多样性：NMDS分析显示干酪组与对照组菌群结构显著分离（R²= 0.2289, p = 0.003），证实饮食特异性调控作用。

菌群组成改变：

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  门水平：干酪组厚壁菌门相对丰度升至35.28%（对照组25.04%），拟杆菌门降至61.11%（对照组71.76%）（p < 0.05）。
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  属水平：干酪组显著富集链球菌科（Streptococcaceae）相关属（乳酸乳球菌和嗜热链球菌），且毛螺菌科（Lachnospiraceae）、瘤胃球菌科（Ruminococcaceae）等SCFAs产生菌增多。DESeq2分析识别12个差异ASVs，其中Oscillospira等菌属丰度降低，而Lachnoclostridium等免疫调节相关菌属增加。
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  活性微生物转移：指示物种分析证实干酪来源的乳酸乳球菌和嗜热链球菌可在小鼠肠道中定植（p = 0.001），体现其胃肠道存活及 transient colonization 能力。

功能启示：乳酸乳球菌和嗜热链球菌作为潜在益生菌，具备抗菌、抗炎及免疫调节特性，其富集可能介导干酪对肠道健康的积极影响。菌群多样性提升及SCFAs产生菌的增加进一步支持干酪作为功能性食品的潜力。

局限与展望：研究仅使用单一人类菌群捐赠者和雌性小鼠，未评估SCFAs等代谢功能。未来需结合宏基因组、代谢组学深入探讨机制，并拓展至临床验证。

结论

低脂切达干酪通过引入活性微生物及营养矩阵，显著优化HMA小鼠肠道菌群结构，增强多样性并促进益生菌定植。该研究为干酪作为膳食干预策略调节菌群-宿主互作提供理论基础，凸显其作为功能性食品的应用前景。