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凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans)CGMCC 9951提升运动耐力作用的研究

作者：

杜钇呈1，邢嘉乐1，吴影1,2,3，田萍萍1,2，赵丽娜1,2，李欣1,2,3，张杰1,3，古绍彬1,2,3*

单位：

1．河南科技大学 食品与生物工程学院

2．河南省食品微生物工程技术研究中心

3．食品加工与安全国家级实验教学示范中心

基金项目：

河南省自然科学基金面上项目（222300420429）

摘要&关键词

摘要：该研究通过4周游泳训练构建小鼠运动模型，探究凝结芽孢杆菌CGMCC 9951对小鼠运动耐力的影响。将50只小鼠随机分为5组：安静对照（SC）组、运动模型对照（EC）组、凝结芽孢杆菌低剂量（LC）组、中剂量（MC）组、高剂量（HC）组。通过4周游泳训练建立小鼠运动模型，期间每天补充凝结芽孢杆菌CGMCC 9951，测量小鼠体重和主要脏器重量、游泳力竭时间、血清生化指标（血糖、乳酸、血氨、血尿素氮、乳酸脱氢酶、肌酸激酶）、肝糖原和肌糖原、炎症因子（白细胞介素-1、白细胞介素-10、肿瘤坏死因子-α）含量。与EC组相比，补充凝结芽孢杆菌CGMCC 9951能够显著延长小鼠游泳力竭时间，提升运动后血糖水平，提高肝糖原和肌糖原的储备量；血清中乳酸、血氨、血尿素氮含量显著降低，乳酸脱氢酶和肌酸激酶活性减弱；凝结芽孢杆菌CGMCC 9951能够显著降低促炎因子（白细胞介素-1、肿瘤坏死因子-α）和提高抗炎因子（白细胞介素-10）的含量。凝结芽孢杆菌CGMCC 9951可提高小鼠的运动耐力能力，显著降低血清炎症水平，缓解机体疲劳，在益生菌制剂的开发中具有良好的应用潜力。

关键词：凝结芽孢杆菌；运动耐力；游泳力竭时间；血糖；炎症因子

主要结论

1．凝结芽孢杆菌对小鼠游泳力竭时间和肝糖原、肌糖原的影响

实验分组：安静对照组(SC)、运动对照组(EC)和凝结芽孢杆菌低剂量组(LC)、中剂量组(MC)、高剂量组(HC)。

如图1所示，4周日常游泳训练后，EC组游泳时间是SC组2.2倍，说明日常训练能显著延长小鼠游泳力竭时间，提高小鼠耐力表现。而补充凝结芽孢杆菌CGMCC 9951的LC、MC、HC组的游泳力竭时间分别是EC组的1.2倍、2.0倍、3.3倍，具有显著性差异(P＜0.05)。肝糖原和肌糖原能够为机体提供运动所需要的能量，维持血糖水平。如图2所示，4周游泳训练后，与SC组相比，EC组小鼠肝糖原水平显著提升(P＜0.05)，肌糖原水平没有显著性差异(P＞0.05)。在小鼠游泳训练期间补充凝结芽孢杆菌CGMCC 9951，与EC组相比，小鼠肝糖原和肌糖原水平均随益生菌摄入剂量增加而显著提升(P＜0.05)，表明凝结芽孢杆菌CGMCC 9951可通过提高小鼠体内肝糖原和肌糖原储备，增强运动过程中能量的持续供应，维持运动后血糖水平。

图1 凝结芽孢杆菌CGMCC 9951对小鼠体重和游泳力竭时间的影响

Fig.1 Effects of Bacillus coagulans CGMCC 9951 on weight and swimming exhaustion time of mice

图2 凝结芽孢杆菌CGMCC 9951对小鼠肝糖原和肌糖原的影响

Fig. 2 Effect of Bacillus coagulans CGMCC 9951 on liver glycogen and muscle glycogen of mice

2.  凝结芽孢杆菌对小鼠血清生化指标的影响

4周游泳运动期间摄入凝结芽孢杆菌能够降低疲劳相关指标乳酸、血氨、血尿素氮水平，降低运动后血清乳酸脱氢酶、肌酸激酶活性（图3）。

图3 凝结芽孢杆菌CGMCC 9951对小鼠血清生化指标的影响

Fig. 3 Effect of Bacillus coagulans CGMCC 9951 on serum biochemical indexes of mice

3.  凝结芽孢杆菌对小鼠血清炎症因子的影响

如图4所示，4周游泳训练后，与SC组相比，EC组小鼠血清IL-1β水平降低没有显著性差异(P＞0.05)。与EC组相比，补充低剂量凝结芽孢杆菌CGMCC 9951的LC组小鼠血清IL-1β水平变化没有显著差异(P＞0.05)，而中剂量MC组和高剂量HC组的血清IL-1β水平显著降低(P＜0.05)。与SC组相比，EC组小鼠血清TNF-α水平显著下降(P＜0.05)，与EC组相比，MC、HC组小鼠血清TNF-α水平显著下降(P＜0.05)。与SC组相比，EC组小鼠血清IL-10水平变化没有显著性(P＞0.05)。与EC组相比，LC组小鼠血清IL-10水平变化没有显著性(P＞0.05)，而MC、HC组小鼠血清IL-10水平显著升高(P＜0.05)。表明运动期间补充凝结芽孢杆菌CGMCC 9951能够降低促炎细胞因子(IL-1β和TNF-α)和提高抗炎细胞因子(IL-10)的含量，进而达到增强小鼠运动耐力，缓解疲劳的作用。

图4 凝结芽孢杆菌CGMCC 9951对小鼠血清炎症因子的影响

Fig.4 Effect ofBacillus coagulans CGMCC 9951 on the expression inflammatory factors in mice

团队介绍

河南科技大学食品与生物工程学院食品微生物与生物技术团队，多年来一直致力于食品功能微生物资源挖掘、益生菌与肠道菌群及营养健康、功能食品开发等领域研究。

聚焦益生芽孢菌高通量分选技术研究，建立了细胞、线虫、动物模型和临床研究的益生菌多维功效评价体系，筛选获得了具有产酸、降糖降脂、降胆固醇、缓解压力抑郁、改善结肠炎、提高机体免疫、降低尿酸、提升运动功能、改善酒精性和非酒精性脂肪肝、睡眠剥夺等特性的优良菌株；利用多组学技术，基于“肠X轴”解析功能菌株在疾病干预中作用和分子机制；开展凝结芽孢杆菌、鼠李糖乳杆菌、嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌、干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌等功能性菌株的生长代谢特性和大规模工业化生产制备工艺研究；探究优良菌种的靶向递送体系和食品加工核心技术；研发功能性发酵乳、发酵杂粮、酸奶、益生菌粉、发酵果蔬、发酵中草药等制品，满足益生菌产业化应用需求。

团队负责人（通信作者）

古绍彬，教授，博士生导师，现任河南科技大学食品与生物工程学院院长，食品微生物河南省工程技术研究中心主任，河南省高校青年骨干教师，洛阳市优秀科技杰出人才；兼任河南省生物工程类专业教学指导委员会委员，河南省食品科学技术学会副理事长、河南省农产品加工与贮藏工程学会副理事长，河南省生物工程学会理事。河南省教学名师、河南省教育系统优秀共产党员、河南省优秀硕士学位论文指导教师、洛阳市优秀杰出人才、洛阳市优秀教师。主持河南省研究生优质课程、河南省一流课程、精品在线开放课程等，获河南省教学成果一等奖。

主持完成国家自然基金、省自然基金等省部级项目20余项。获河南省科技进步三等奖、中国商业联合会一等奖、中国轻工业联合会科技进步二等奖等奖励，河南省教学成果一等奖等。发表学术论文200余篇，其中SCI、EI收录80余篇，出版教材著作5部，申报国家发明专利40项，授权发明专利22项。

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