在最近发表在《科学报告》杂志上的一项研究中，研究人员使用小鼠模型研究了益生元菊粉对肠道微生物组装以及骨骼肌分解代谢的影响。菊粉是一种天然存在的储存碳水化合物，存在于 36,000 多种植物中，例如龙舌兰、芦笋、香蕉、菊苣、大蒜、菊芋、洋葱和小麦。

实验大鼠遭受超过其全身表面积（TBSA）30%的三度烧伤，并分为假手术组、病例组和对照组。实验方法包括用于烧伤和萎缩可视化的免疫荧光 (IF) 染色、免疫组织化学 (IH) 和 TUNEL 染色，以及用于肠道微生物组表征和评估的蛋白质印迹、qRT-PCR 和宏基因组测序。

研究结果表明，烧伤会导致持续和严重的肌肉萎缩、体重减轻和蛋白质分解。这些观察结果可以追溯到肠道微生物群，特别是厚壁菌门和拟杆菌门丰度之间的典型比率（F/B比率）的变化。研究发现菊粉可以支持和增加厚壁菌门，并减少Distasonis 副拟杆菌的丰度，稳定肠道微生物群，逆转烧伤引起的体重减轻和骨骼肌萎缩。

肠道微生物组可以治疗烧伤吗？

众所周知，烧伤，尤其是严重的三度烧伤，会导致严重且持续的骨骼肌退化，最近发现，烧伤对肠道微生物群落具有深远和长期的影响。骨骼肌消耗是烧伤病理生理学中影响恢复时间和恢复后症状严重程度的核心因素之一。压力、全身炎症反应和体力活动水平降低会加剧这种消耗，导致烧伤愈合延迟。

肠道微生物组，也称为“肠道菌群”和“肠道微生物群”，是指栖息在动物消化道中的细菌、细菌、古细菌、真菌和病毒的完整组合。肠道微生物组在健康中发挥着至关重要的作用，群落组成的变化会产生重大影响，特别是在神经元、消化系统和心血管系统中。最近的研究揭示了烧伤在改变肠道微生物群多样性和丰度变化方面的作用，导致益生菌属显着减少，机会性病原体相应增加。

先前的动物模型实验表明，烧伤会导致微生物群落失调和肠道屏障功能障碍。不幸的是，目前还没有研究探索微生物失调和烧伤引起的肌肉萎缩之间的联系，导致这种相互作用的机制基础尚不清楚。

菊粉是天然存在的糖（多糖）的一个分支，属于果聚糖（水果糖）类。先前的研究报道了这些化合物在调节拟杆菌和双歧杆菌微生物群中的调节作用。另一项研究阐明了菊粉潜在的抗炎和减少肌肉损失的特性，强调它是一种可能安全且自然的干预措施，可以改善烧伤患者的生活质量 (QoL)。

关于该研究

本研究旨在研究补充菊粉对烧伤大鼠肠道微生物群失调和肌肉萎缩的影响。雄性 Sprague-Dawley 大鼠（平均年龄 = 7 周；平均体重 = 195 克）。将大鼠分为四个实验组，即1.假烧伤组(S)、2.烧伤组(B)、3.干预组(I)和4.验证组(V)。所有组（除S组外）均进行麻醉，然后对全身表面积（TBSA）的30%的三度烫伤创面进行麻醉。

实验四天后，对大鼠实施安乐死以进行组织化学评估。这些评估包括免疫荧光 (IF) 染色，以检测胫骨前肌 (TA)、趾长伸肌 (EDL) 和腓肠肌 (GAS) 的肌纤维边界。然后进行免疫组织化学 (IH) 研究，以估计切除组织样本中 ZO-1、occludin 和 claudin 蛋白的相对表达水平。

采用TUNEL（末端脱氧核苷酸转移酶dUTP缺口末端标记）染色法检测细胞凋亡末期DNA断裂时形成的DNA断裂。分别使用高分辨率摄影和 ImageJ 记录和分析凋亡细胞特征。

采用蛋白质和宏基因组测序分析来表征实时肠道微生物组成和代谢物分泌物，并监测研究期间的任何变化。其中包括定量实时聚合酶链反应 (qRT-PCR)、蛋白质印迹和酶联免疫吸附测定 (ELISA)。

研究结果

对大鼠每日体重、食物摄入量、肌肉重量和脂肪重量的检查显示，B组和V组在烧伤手术后的前六天内体重明显减轻，随后观察到体重逐渐上升。 B 组体重减轻最多，占基线体重的 7.28%。相比之下，菊粉被证明对体重减轻有保护作用，I 组在同一时期内体重仅减轻了 2.94%。假（无）燃烧后，S组体重呈现缓慢上升趋势。

食物摄入量评估报告了 B、I 和 V 组的消费趋势不断增加。菊粉的益处进一步明显，I 组的食物消耗量最高，这表明糖可能会间接加速烧伤恢复。基因和蛋白质水平检测发现，与假手术组相比，烧伤组中肌肉萎缩相关 F-box (MAFbx) 和肌肉萎缩相关 F-box (MuRF1) 的表达几乎高出三倍。然而，发现 I 组的 MuRF1 和 MAFbx 水平显着低于其他烧伤组，这表明菊粉减弱了泛素蛋白酶体信号通路中的蛋白质表达。

补充菊粉进一步改变了细胞因子和肠道紧密连接（TJ）的表达水平。研究发现，严重烧伤会导致肠道 TJ、occludin 和 ZO-1 表达水平显着降低，但这些值显着减弱，并且与 I 组中的 S H 评分相当。稀疏分析通过强调菊粉增加肠道微生物群落的α多样性并帮助那些经历菌群失调的人恢复到基线来阐明这一现象。

“与烧伤组相比，菊粉增加了干预组中厚壁菌门和放线菌的相对丰度（分别为 30% 和 3.3%），并降低了变形菌门的丰度（9.7%）。我们观察到物种相对丰度存在显着差异跨治疗组。这些结果表明不同治疗组大鼠肠道微生物群落的差异。”

与京都基因和基因组百科全书 (KEGG) 数据库相比，肠道微生物群落的功能分析表明，菊粉能够改变肠道微生物群的功能注释，从而导致氨基酸生物合成中涉及的代谢途径的更高表达。菊粉通过改变磷脂酰肌醇 3-激酶/蛋白激酶 B (PI3K/AKT) 信号传导进一步促进骨骼肌蛋白合成。

结论

本研究调查了肠道微生物群落与严重烧伤后骨骼肌萎缩之间的关联。研究结果表明，烧伤对肠道微生物组合具有强大的破坏作用，导致全身水平的蛋白质表达发生改变。菊粉是一种植物来源的多糖，被证明可以逆转这些不利影响，促进烧伤愈合并减轻骨骼肌萎缩。

“这些见解代表了关键的第一步，并强调需要评估针对肠道微生物群的干预措施是否可以成为治疗烧伤骨骼肌萎缩的策略。鉴于当前疗法的疗效有限以及骨骼肌萎缩对预后和预后的巨大影响，为了提高烧伤患者的生活质量，迫切需要缓解骨骼肌萎缩的创新策略。”