非侵入性激光照射可以诱导细胞和组织的光生物调节效应。光生物调节(PBM)应用广泛, 特别是在抗微生物感染和改善炎症方面有着很好的效果。然而, 研究发现, PBM对细菌和炎症有双向调节现象, 抗菌-促菌和抑炎-促炎在不同的试验条件下会发生变化。近些年来, PBM的临床应用受到越来越多的关注, 特别是在抗菌领域, 因为它是一种无创的策略, 禁忌症少。然而, 由于双向调节效应, 研究人员仍然对PBM的应用方式存疑, 必须根据其临床应用进行光照波长、剂量等参数的修改。因此, 本文总结了PBM对细菌的双向调节效应, 分析了这种双向调节效应产生的影响因素及其分子机制。PBM对细菌的双向调节作用受光照波长、剂量、细菌类别及细菌状态的影响。更好地了解低强度激光治疗中双向剂量反应的程度能够探索PBM使用的最可靠机制, 并最终使各种疾病患者的治疗标准化, 这对于优化临床治疗是必要的。此外, 研究人员对PBM双向调节机制的合理利用使其可以达到促进或抑制细菌生长的作用, 这在微生物制造、菌群调节、改善和治疗疾病等领域有广阔的应用前景。

食用燕窝可以调节肠道菌群, 改善人体免疫。采用傅里叶变换红外光谱技术对鲜炖燕窝进行光谱扫描, 并用特征的光谱吸收峰与服用燕窝后的小鼠肠道菌群进行关联性分析, 解析燕窝中的功能因子与肠道菌群的关联, 为探讨燕窝调控肠道机理奠定研究基础。 结果表明, 服用仙炖燕窝后肠道菌在属水平上: 有益菌Lactobacillus和Lachnospiraceae_NK4A136_group呈现上升趋势, 有益菌Faecalibaculum和Akkermansia呈现下降趋势; 有害菌Desulfovibrio、 Enterorhabdus和Candidatus_Saccharimonas均呈现下降趋势。 两个产品燕窝的红外差异光谱主要集中在1 700～1 200 cm-1波段范围, 主要为酰胺键、 芳香CC键以及羧基CO基团的分布区, 这些官能团与有益菌Lactobacillus和Lachnospiraceae_NK4A136_group呈现正相关, 与有害菌Desulfovibrio和Enterorhabdus呈现负相关。 随后利用高分辨质谱对相应的鲜炖燕窝产品进行物质解析, 发现主要成分有氨基酸类, 脂类(磷酸酯类、 脂肪酰、 鞘氨醇等), 酯类和唾液酸等物质, 这些物质与肠道菌呈现不同的相关性, 总的来说脂类物质中特别是一些磷酸酯类(磷脂酸、 磷脂酰胆碱、 磷脂酰甘油、 磷脂酰乙醇胺)和脂肪酰类物质与有害菌呈现负相关, 与有益菌呈现正相关。 这些物质所含有的特征官能团也可以与红外结果相对应。 以上结果表明, 傅里叶变换红外光谱技术可为探讨燕窝中功能因子调控肠道菌群研究提供理论依据。

肠道菌群与诸多人类重大疾病相关, 研究在不同条件下的肠道菌群数据具有重要意义。由于菌群数据出现零膨胀现象, 采用成对比率几何平均值(GMPR)方法对其进行归一化。本研究以2型糖尿病数据集为例, 提出一种改进的Spectrum算法。首先, 使用基于特征加权的相似度矩阵, 避免忽视每个样本/特征所对应的不同特征值大小在该样本中所占据的权重; 其次, 将拉普拉斯矩阵替换为Hessian矩阵, 避免传统谱聚类的灵敏度问题, 将ISODATA聚类算法代替原本的K-means算法, 有效地调整聚类中心数K。试验结果表明, GMPR+改进Spectrum在2型糖尿病中的标准化互信息(NMI)为0.423, 戴维森堡丁指数(DBI)为4.751, Calinski-Harabasz指标(CH)为25.541, 兰德指数(RI)为0.835, 调整兰德指数(ARI)为0.019, 较改进前的效果有所提升, 并且该算法可以识别出不同类型患病人群在肠道菌群上的结构差异, 挖掘出肠道微生物组的关键细菌。

为进一步了解2型糖尿病合并腹泻患者肠道菌群与肝肾生化指标之间的相关性, 收集了26例2型糖尿病合并腹泻患者和26例2型糖尿病患者的菌群数据和肝肾指标数据。采用单因素方差 (one-way ANOVA) 分析两者的肝肾指标的差异, 采用线性回归分析肝肾指标与肠道微生物α多样性的关联, 采用PERMANOVA程序分析肠道菌群β多样性结构差异, 然后采用Spearman秩相关测试分析肝肾生化指标与肠道菌群的相关性。结果表明: 两类人群肝肾指标中的甘油三酯(TG)、血尿素氮(BUN)具有显著性差异(P=0.006, P=0.003); 2型糖尿病合并腹泻患者的血清胆红素的升高与肠道菌群的物种多样性的降低相关; 2型糖尿病合并腹泻患者的拟杆菌、毛螺菌、普雷沃氏菌的含量降低, 但瘤胃菌的含量明显增高; 毛螺菌和瘤胃菌含量与血清胆红素呈正相关, 与TG的降低有关, 与BUN的升高无关。2型糖尿病合并腹泻患者的肝肾指标与肠道菌群存在相关性, 可为治疗2型糖尿病合并腹泻提供新菌群靶点。

黄芩苷(baicalin)是由黄芩(Scutellaria baicalensis Georgi)根部分离而来的黄酮类物质, 为黄芩的主要活性成分。黄芩苷药理作用广泛, 具有良好的抗炎效果, 其主要机制包括调节肠道菌群、抑制核因子κB(NF-κB)核转位、增加相关microRNA的表达、抑制自噬、调节Treg/Th17平衡等。现综述黄芩苷抗炎症作用机制的最新研究进展, 为其深入研究及在临床上的应用提供依据。

为探讨海藻粉和抗菌肽不同添加水平对肉鸡生长性能、免疫器官指数和肠道菌群的影响。选取1日龄体重相近的AA肉鸡504羽, 随机分为7个处理, 每处理6个重复, 每重复12羽。对照组饲喂基础日粮, 试验组在基础日粮中添加不同水平(1.0%、3.0%、5.0%)的海藻粉和抗菌肽(300 mg/kg、600 mg/kg)。试验分前期(1~21 d)和后期(22~42 d)共42 d。结果表明: (1)添加不同水平的海藻粉对前期、后期和全期肉鸡的料重比有显著影响(P＜0.05); 对21日龄肉鸡的脾脏指数和胸腺指数及对42日龄肉鸡的法氏囊指数差异显著(P＜0.05); 降低了21日龄和42日龄肉鸡盲肠大肠杆菌的数量(P＜0.05), 增加了盲肠乳酸菌的数量(P＜0.05)。(2)添加不同水平的抗菌肽对后期和全期肉鸡的料重比有显著差异(P＜0.05); 对21日龄肉鸡的脾脏指数和胸腺指数及对42日龄肉鸡的法氏囊指数差异显著(P＜0.05); 降低了21日龄和42日龄肉鸡盲肠大肠杆菌的数量(P＜0.05), 增加了盲肠乳酸菌的数量(P＜0.05)。(3)海藻粉和抗菌肽交互作用对前期、后期和全期肉鸡的料重比有明显影响(P＜0.05); 对21日龄肉鸡的脾脏指数和胸腺指数及对42日龄肉鸡的法氏囊指数差异显著(P＜0.05); 降低了21日龄和42日龄肉鸡盲肠大肠杆菌的数量(P＜0.05), 增加了盲肠乳酸菌的数量(P＜0.05)。本研究得出以下结论, 海藻粉和抗菌肽能促进肉鸡生长, 提高肉鸡免疫器官指数和改善肠道菌群, 且二者间存在协同效应, 添加5%的海藻粉和300 mg/kg抗菌肽综合效果最佳。