隨著高熱量飲食與久坐不動等不良生活習慣的增多，全球范圍內超重與肥胖等健康問題逐年凸顯。肥胖的發生發展與腸道菌群密切相關，肥胖患者更容易發生腸道菌群失調，主要表現為腸道微生物多樣性下降和條件致病菌數量增加。腸道微生物能夠調控能量平衡、炎癥反應及腸道屏障的完整性，并整合來自外周與中樞神經系統的食物攝入調節信號。益生菌是腸道微生物的有益成員，益生菌不僅能減少肥胖小鼠的脂肪堆積，緩解體內炎癥，改善血脂異常狀況，還能調節脂質代謝過程，這都與腸道菌群的調節作用緊密相關。

河北省生態環境協同創新中心的趙涵一、彭麗萍*，河北師范大學公共體育教學部的王雁紅*等使用的副干酪乳酪桿菌N1115從內蒙古發酵乳制品中分離得到，具備較強的耐酸及耐膽鹽等優良特性，目前已有研究表明副干酪乳酪桿菌N1115可以預防新生小鼠腸道炎癥、改善非酒精性脂肪肝、便秘和糞便微生物群，因此本實驗選用該菌種聯合有氧運動對肥胖小鼠進行干預，探究聯合干預對肥胖小鼠的具體改善作用，以期為益生菌相關產品的開發與應用提供理論參考，并為肥胖引起的腸道屏障受損及學習記憶能力下降的臨床治療提供新的策略。

1

副干酪乳酪桿菌N1115與有氧運動對肥胖小鼠體質量的影響

各組小鼠飼養、造模以及干預的過程和時間進度如圖1A所示。由圖1B可知，與ND組相比，高脂飼料導致HFD組小鼠體質量極顯著上升（

P

＜0.01），而AE、LP、AE+LP組小鼠體質量在第17周發生了下降，均顯著低于HFD組（

P

＜0.05）。在第17周，與HFD組小鼠體質量（（37.00±2.20）g）相比，AE組小鼠體質量下降至（33.77±1.93）g，LP組下降至（35.03±2.37）g，AE+LP組下降至（33.27±0.63）g，表明副干酪乳酪桿菌N1115和有氧運動干預可顯著降低肥胖小鼠體質量，且聯合干預效果最為顯著。

2

副干酪乳酪桿菌N1115與有氧運動對肥胖小鼠肝臟脂肪的影響

通過油紅O染色檢測肝臟脂肪分布，紅色脂滴面積越大，小鼠肝臟脂肪含量越高。與ND組小鼠相比，HFD組小鼠的紅色脂滴在肝臟切片中分布廣泛。與HFD組相比，LP組和AE組小鼠的脂滴著色有所減輕，AE+LP組的脂滴沉積現象明顯減輕（圖2A）。如圖2B所示，HFD組的脂滴面積為（2.55±0.14）μm2的，AE、LP、AE+LP組的脂滴面積分別極顯著下降至（0.36±0.02）、（1.77±0.05）μm2和（0.21±0.01）μm2（

P

＜0.01），表明干預組能夠改善肥胖小鼠的肝臟脂肪過度積累。對脂肪合成過程中的固醇調節元件結合蛋白-1（sterol regulatory element binding protein-1，SREBP1）和脂肪酸合成酶（fatty acid synthase，FAS）蛋白水平進行檢測，結果如圖2C～E所示。與ND組相比，HFD組肝臟中的SREBP1和FAS蛋白相對表達水平分別升高至0.52±0.03和0.72±0.02。而各干預組中這兩種蛋白相對表達水平與HFD組相比顯著下降，AE組、LP組、AE+LP組的SREBP1蛋白相對表達水平分別下降至0.40±0.04、0.33±0.02、0.32±0.01，FAS蛋白相對表達水平分別下降至0.51±0.02、0.47±0.02、0.39±0.01（

P

＜0.01），因此副干酪乳酪桿菌N1115和有氧運動可以通過降低SREBP1和FAS的活性減少脂肪過度合成與積累，其中聯合干預的改善效果最顯著。

3

副干酪乳酪桿菌N1115與運動對肥胖小鼠胰島素耐量的影響

如圖3A示，HFD組小鼠的血糖濃度在30 min內仍保持較高水平，維持在12.3 mmol/L，且波動幅度較小；而各干預組小鼠對于胰島素的敏感性較高，注射胰島素后的30 min內血糖先迅速下降后緩慢上升，120 min時的血糖基本恢復到未注射前的水平。對胰島素耐量曲線下面積（area under curve，AUC）進行統計，發現HFD組的AUC為1 537 pmol/（L·min），而AE組、LP組、AE+LP組的AUC分別降低至857.5、1 117 pmol/（L·min）和733 pmol/（L·min）（

P

＜0.01）（圖3B）。因此，副干酪乳酪桿菌N1115和有氧運動都能明顯改善小鼠的胰島素敏感性，其中聯合干預的效果更佳。

4

副干酪乳酪桿菌N1115與運動對肥胖小鼠炎癥因子的影響

由圖4A、B可知，與ND組相比，HFD組小鼠血清中的炎癥因子LPS和IL-6質量濃度極顯著升高（

P

＜0.01），分別為（0.26±0.01）pg/mL和（0.12±0.09）pg/mL；與HFD組相比，3種干預處理均極顯著降低LPS和IL-6的質量濃度（

P

＜0.01），AE、LP、AE+LP組的LPS水平分別下降了28.46%、26.92%和38.46%，IL-6水平分別降低了25.00%、25.00%和41.67%。如圖4C所示，HFD組的抗炎因子IL-10質量濃度為（0.54±0.04）pg/mL，而AE、LP組的IL-10質量濃度分別增加至（0.70±0.06）pg/mL和（0.64±0.03）pg/mL（

P

＜0.05），AE+LP組增加至（0.81±0.01）pg/mL（

P

＜0.01）。由圖4D可知，與ND組相比，HFD組核因子κB（nuclear factor kappa B，NF-κB）蛋白相對表達水平極顯著上升至0.76±0.01（

P

＜0.01），而各干預組NF-κB蛋白相對表達水平相比于HFD組極顯著下降（

P

＜0.01），AE、LP、AE+LP組的NF-κB蛋白相對表達水平分別下降至0.54±0.01、0.62±0.01、0.39±0.02，以AE+LP組效果最為顯著。結果表明，高脂飲食誘導了肥胖小鼠的炎癥反應，而益生菌和有氧運動可以降低肥胖小鼠血清中的炎癥因子含量，提高抗炎因子水平，且聯合干預效果最好。

5

副干酪乳酪桿菌N1115與運動對小鼠學習記憶的影響

肥胖會通過增加體內炎癥因子水平，改變腸道微生物群的結構和芳香族氨基酸的代謝，導致記憶能力下降。如圖5A～C所示，與ND組相比，HFD組小鼠逃避潛伏期極顯著延長，穿臺次數極顯著減少，目標象限停留時間極顯著縮短（

P

＜0.01），表明肥胖小鼠的空間記憶能力顯著下降；各干預組相較于HFD組的逃避潛伏期極顯著縮短（

P

＜0.01），目標象限停留時間極顯著延長（

P

＜0.01），穿臺次數顯著提高（

P

＜0.05、

P

＜0.01），表明副干酪乳酪桿菌N1115和有氧運動干預具有改善肥胖小鼠空間學習記憶能力的潛能，且聯合干預效果最好。

cAMP是神經節突觸傳遞的重要因子，可以影響神經細胞的興奮性。與ND組相比，HFD組小鼠血清中的炎癥因子cAMP水平極顯著降低（

P

＜0.01），其質量濃度僅為（0.82±0.01）pg/mL，而各干預組的cAMP質量濃度極顯著升高（

P

＜0.01），AE組、LP組和AE+LP聯合干預組的cAMP質量濃度分別升高至（0.96±0.04）、（0.95±0.04）pg/mL和（1.17±0.04）pg/mL（圖5D）。如圖5E所示，與ND組相比，HFD組小鼠海馬體中的突觸后密度蛋白95（postsynaptic density protein-95，PSD95）相對表達水平極顯著下降（

P

＜0.01）。而相比于HFD組，AE、LP、AE+LP組PSD95蛋白相對表達水平分別極顯著升高至0.51±0.02、0.44±0.03、0.62±0.01（

P

＜0.01）。結果表明益生菌與運動的干預會增加cAMP含量與PSD95的表達水平，從而改善小鼠認知功能，其中以聯合干預效果最佳。

6

副干酪乳酪桿菌N1115與運動對肥胖小鼠腸道形態的影響

為了直觀地呈現不同干預對小鼠腸道屏障完整性的影響，進行小腸組織染色。如圖6A所示，ND組小鼠小腸絨毛結構完整、排列整齊；HFD組小鼠小腸絨毛受損、脫落，腸黏膜受損情況較為嚴重。與HFD組相比，各干預組小鼠小腸絨毛結構均有所改善，其中聯合干預的改善效果最為明顯。ZO-1蛋白是小腸緊密連接蛋白，能保護腸道屏障。利用免疫組化方法結合Aipathwell軟件，測定小腸組織中閉鎖小帶蛋白（zonula occludens-1，ZO-1）的表達量及分布，結果如圖6B、C所示。棕色和黃色區域代表ZO-1陽性表達區域，HFD組切片中著色明顯變淺，且著色區域面積明顯減少；與HFD組相比，各干預組切片著色均明顯加深，且著色區域明顯增多，說明ZO-1的表達提高，其中聯合干預的改善效果最明顯。由圖6D可知，與HFD組（0.013±0.002）相比，各干預組的ZO-1表達量均極顯著上升（

P

＜0.01），AE、LP、AE+LP組的ZO-1表達量分別升高至0.039±0.001、0.038±0.001、0.065±0.002，其中AE+LP組效果最顯著。

7

副干酪乳酪桿菌N1115與運動對肥胖小鼠腸道菌群的影響

對所有糞便樣本中的序列進行操作分類單元（OTU）聚類。各組共有序列為105 條，HFD組、AE組、LP組、AE+LP組與ND組的共有序列分別為201、308、252、299 條，其中AE組和AE+LP組共有序列最多，HFD組最少（圖7A）。此外，各組的Shannon指數稀釋曲線趨于平坦，表明測序結果能夠反映樣品中微生物的多樣性和分布情況（圖7B）。如圖7C～E所示，與ND組相比，HFD組的菌群組成呈現出明顯的偏移。而各干預組的菌群分布整體上與ND組更為接近。其中，AE組、AE+LP組的菌群分布與ND組有較多的重疊部分。結果表明，通過有氧運動和益生菌的干預能夠有效地重塑小鼠的腸道菌群結構。Aggarwal等研究發現，與正常食物喂養的小鼠相比，喂食高脂飼料小鼠的腸道菌群中厚壁菌門豐度增加、擬桿菌門豐度減少，各組小鼠腸道菌群門水平的優勢菌均為厚壁菌門和擬桿菌門。對厚壁菌門和擬桿菌門相對豐度（F/B）比值進行量化分析，結果如圖7F所示。與ND組相比，HFD組F/B值極顯著上升（

P

＜0.01），而各干預組F/B值均相較于HFD組極顯著下降（

P

＜0.01），其中AE+LP聯合干預組的改善效果最顯著。

8

副干酪乳酪桿菌N1115與運動對肥胖小鼠腸道菌群

多樣性指數的影響

各干預組的ACE指數和Chao1指數的趨勢基本一致（圖8A、B）。由圖8可知，HFD組的ACE指數、Chao1指數、Simpson指數相比于ND組顯著降低（

P

＜0.05），分別為527.31±32.90、541.42±54.86、4.59±0.45，Shannon指數極顯著降低（

P

＜0.01），為4.99±0.65，說明HFD組的腸道微生物多樣性明顯減少。相對于HFD組，AE組、LP組和AE+LP組的ACE指數、Simpson指數和Shannon指數極顯著升高（

P

＜0.01），ACE指數分別升高至661.96±32.52、659.32±35.16、684.03±10.31，Simpson指數分別升高至6.65±0.41、6.74±0.25、6.72±0.40，Shannon指數分別升高至6.45±0.48、6.66±0.26、6.84±0.15。AE組和AE+LP組的Chao1指數顯著升高（

P

＜0.05），分別升高至655.43±32.02和667.72±9.58。結果顯示，肥胖會使小鼠腸道菌群的物種豐富度和多樣性顯著降低，而有氧運動和副干酪乳酪桿菌N1115的干預會使小鼠腸道菌群物種多樣性在不同程度上得到提高。

9

肥胖已成為全球性的重大健康問題之一，與糖尿病、胰島素抵抗及認知功能衰退等多種疾病的發病有直接聯系，影響著人體健康。Larsen等[29]發現副干酪乳酪桿菌可以防止體質量增加，提高胰島素敏感性，并防止肥胖小鼠非酒精性脂肪肝的形成。Rodrigues等發現有氧運動可改善肥胖小鼠脂質代謝。也有研究表明，與單純依賴運動相比，將體育鍛煉與能量攝入控制的飲食方案相結合能夠帶來更顯著的體質量減輕效果。但目前關于益生菌和有氧運動聯合干預肥胖的研究較少，副干酪乳酪桿菌N1115具有耐酸性和耐膽鹽性，能夠很好地定植于腸道，進而發揮其益生作用，本實驗通過副干酪乳酪桿菌N1115和有氧運動聯合干預肥胖模型小鼠，結果表明二者聯合干預的效果明顯優于單一干預，證明這種聯合干預是治療肥胖的有效途徑。

Lv Xucong等發現副干酪乳酪桿菌FZU103進行干預后，肥胖小鼠的體質量增長及附睪白色脂肪組織的異常擴張被有效遏制，小鼠血清和肝臟中與脂質代謝相關的指標也得到改善。同時，有研究發現肥胖小鼠在經過跑臺跑步訓練后肝臟中的脂肪積累減少。本研究表明，通過益生菌和有氧運動的聯合干預后，模型小鼠的肝臟脂肪含量均明顯降低，且小鼠胰島素耐量AUC也顯著下降，表明二者聯合干預顯著改善了肥胖小鼠的胰島素抵抗情況。同時，二者聯合干預通過減少脂肪合成中SREBP1/FAS通路蛋白的表達量，抑制肥胖小鼠體內脂肪的合成，從而實現減少小鼠體內脂肪的累積。

炎癥是引發認知功能障礙的核心機制之一，現有研究表明，血液中的炎癥標志物與認知障礙之間存在著顯著的關聯。同時如果個體的飲食習慣中包含促進炎癥的成分，也有可能對認知功能構成潛在影響。研究表明，由LPS引起的炎癥反應能夠潛在地影響學習記憶能力，而益生菌具有抗炎及抗氧化的雙重作用，能夠有效緩解認知障礙癥狀并改善記憶力下降。Wang Mingzhu等研究發現，有氧運動可以通過多條信號通路有效改善2型糖尿病小鼠認知功能。本實驗結果顯示，肥胖會導致小鼠血清內炎癥因子LPS和IL-6含量顯著升高、抗炎因子IL-10顯著降低，在小鼠海馬體內由NF-κB蛋白被激活所引起的炎癥反應也會升高；Morris水迷宮行為學實驗顯示肥胖小鼠的逃避潛伏期顯著變長，穿臺次數顯著下降，表明其空間學習記憶能力明顯下降，血清中的學習因子cAMP水平顯著下降，突觸蛋白PSD95表達量顯著降低。在經過副干酪乳酪桿菌N1115和有氧運動干預后，模型小鼠體內的炎癥水平得到有效緩解，認知能力顯著恢復，治療效果以聯合干預為最佳，更接近ND組水平。

腸道菌群的失衡將導致代謝功能的紊亂，促進脂肪的過度積累，并降低胰島素敏感性，進而提升罹患代謝性疾病的風險。本研究表明肥胖會使小鼠腸道菌群結構發生變化，導致肥胖小鼠腸道菌群紊亂并引發炎癥等不良反應，同時會使小鼠腸道菌群門水平上優勢菌群厚壁菌門豐度升高，擬桿菌門豐度降低，導致F/B值極顯著升高。而副干酪乳酪桿菌N1115或有氧運動的干預降低了肥胖小鼠腸道菌群偏移情況，促使小鼠腸道菌群結構和門水平優勢菌群豐度更接近正常小鼠。

10

結 論

副干酪乳酪桿菌N1115和有氧運動聯合干預能夠降低肥胖小鼠的胰島素耐量及炎癥反應，提高肥胖小鼠的學習記憶能力，改善肥胖小鼠的腸道微生物多樣性和小腸絨毛結構，從而發揮顯著的減重效果。本研究揭示了運動與飲食的雙重干預是實現減重目標的有效途徑，不僅可為肥胖及其并發癥的治療提供新的思路，也可為開發減肥相關的益生菌產品奠定基礎。

作者簡介

第一作者：

趙涵一 碩士研究生

河北師范大學生命科學學院

學習經歷：

2018/9-2022/6，河北師范大學，生命科學學院，獲得學士學位；

2022/9-2025/6，河北師范大學，生命科學學院，研究生碩士。

獲得榮譽：

2023和2024年均獲得二等獎學金，2022年獲得三等獎學金；

2022年度、2023年度校級優秀共青團員；

2024年被評為校級優秀學生干部；

2023年被評為院級優秀學生干部；

2023、2024年被評為院級三好學生。

研究方向：

分子細菌學

科研成果：

以第一作者身份在中文核心期刊《食品科學》投稿發表1 篇文章；以第三作者身份在SCI二區期刊《Journal of Food Biochemistry》投稿1 篇文章；以第一負責人的身份主持校級研究生創新資助項目1 項。

本文《副干酪乳酪桿菌菌粉聯合有氧運動對肥胖小鼠的改善作用》來源于《食品科學》2025年46卷第12期202-212頁，作者：趙涵一，曹思佳，齊嘉寧，邊艷青，張家琪，郜宇琦，馮召揚，孫文靜，薛玉玲，王雁紅*，彭麗萍*。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240911-087。點擊下方閱讀原文即可查看文章相關信息。

實習編輯：梁雯菁；責任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網

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