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随着肠道菌群在糖尿病发病中的作用逐渐被揭示,益生菌在防治糖尿病中的作用备受学者关注。前期课题组从分离自西北牧区传统发酵食品中的乳酸菌中,筛选出副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei subsp.paracasei)G15和副干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)Q14,初步证实副干酪乳杆菌G15和Q14对Ⅱ型糖尿病改善明显,并发现肠道菌群在其中起着关键的调控作用。据此,本研究将进一步揭示副干酪乳杆菌G15和Q14如何通过调控肠道菌群来发挥抗糖尿病的作用。采用高脂饮食结合链脲霉素建立Ⅱ型糖尿病(T2D)大鼠模型。实验共分为五组,分别为正常组(N)、糖尿病组(D)、二甲双胍治疗组(M)、G15治疗组(G)和Q14治疗组(Q)。整个实验历时13周。采用ELISA法测定血清学相关指标;气相色谱法测定短链脂肪酸;RT-PCR法测定肠道菌群、短链脂肪酸受体、紧密连接蛋白以及炎症因子;免疫组织化学和HE染色分析肠道通透性和屏障功能。副干酪乳杆菌G15和Q14对T2D大鼠体重、糖耐量、胰岛素抵抗以及血脂水平具有明显的改善作用。T2D模型组大鼠的体重明显下降,G15和Q14治疗组显著改善了糖尿病大鼠的体重减轻,二甲双胍也显示较明显的改善作用。T2D大鼠的葡萄糖耐受能力显著下降,各治疗组葡萄糖耐量有了不同程度的改善。此外,G15和Q14还显著改善了T2D引起的胰岛素以及胰高血糖素的增加,改善了糖尿病大鼠胰岛β细胞的受损症状。G15和Q14作用也缓解了Ⅱ型糖尿病大鼠模型血脂水平的增加。副干酪乳杆菌G15和Q14通过影响肠道菌群-短链脂肪酸-G蛋白偶联受体通路来发挥抗糖尿病的作用。结果显示:G15和Q14改善了大鼠的肠道菌群紊乱,增加了乙酸产生菌(乳酸菌、双歧杆菌)和丁酸产生菌(柔嫩梭菌、普利沃菌)的含量,并增加乙酸和丁酸的含量。G15和Q14进一步上调短链脂肪酸受体GPR43的表达而对GPR41受体无明显作用,并且促进GPR43下游胃肠激素GLP-1、PYY分泌。副干酪乳杆菌G15和Q14通过改善肠道粘膜结构、紧密连接蛋白体系、粘膜通透性以及炎性指标的炎性机制来发挥抗糖尿病作用。G15和Q14明显降低了革兰氏阴性菌(G-)、拟杆菌和肠杆菌的含量,并且伴随着T2D大鼠血浆内毒素(LPS)水平的降低。结肠粘膜病理学检查发现,糖尿病大鼠结肠上皮细胞连接破损、细胞部分被破坏,且杯状细胞数量减少;G15和Q14可不同程度的修复肠粘膜屏障的受损。G15和Q14显著改善了紧密连接蛋白(ZO-1、Occludin、Muc2)的表达。G15和Q14进一步降低了糖尿病大鼠IL-1β、IL-6和IL-8的表达。综上,副干酪乳杆菌G15和Q14能够改善Ⅱ型糖尿病大鼠的糖耐量以及胰岛素抵抗,其作用机制有如下两方面:(1)以肠道菌群为核心,副干酪乳杆菌G15和Q14通过肠道菌群-SCFA-G蛋白偶联受体通路发挥抗糖尿病的作用;(2)副干酪乳杆菌G15和Q14通过改善肠道粘膜结构、紧密连接蛋白体系、粘膜通透性以及炎性指标的炎性机制来发挥抗糖尿病作用。本研究进一步解析G15和Q14通过肠道菌群改善T2D大鼠的深入机制,为益生菌用于糖尿病的防治奠定了理论基础;并从饮食角度防控Ⅱ型糖尿病提供了新思路。