随着高热量饮食与久坐不动等不良生活习惯的增多，全球范围内超重与肥胖等健康问题逐年凸显。肥胖的发生发展与肠道菌群密切相关，肥胖患者更容易发生肠道菌群失调，主要表现为肠道微生物多样性下降和条件致病菌数量增加。肠道微生物能够调控能量平衡、炎症反应及肠道屏障的完整性，并整合来自外周与中枢神经系统的食物摄入调节信号。益生菌是肠道微生物的有益成员，益生菌不仅能减少肥胖小鼠的脂肪堆积，缓解体内炎症，改善血脂异常状况，还能调节脂质代谢过程，这都与肠道菌群的调节作用紧密相关。

河北省生态环境协同创新中心的赵涵一、彭丽萍*，河北师范大学公共体育教学部的王雁红*等使用的副干酪乳酪杆菌N1115从内蒙古发酵乳制品中分离得到，具备较强的耐酸及耐胆盐等优良特性，目前已有研究表明副干酪乳酪杆菌N1115可以预防新生小鼠肠道炎症、改善非酒精性脂肪肝、便秘和粪便微生物群，因此本实验选用该菌种联合有氧运动对肥胖小鼠进行干预，探究联合干预对肥胖小鼠的具体改善作用，以期为益生菌相关产品的开发与应用提供理论参考，并为肥胖引起的肠道屏障受损及学习记忆能力下降的临床治疗提供新的策略。

1

副干酪乳酪杆菌N1115与有氧运动对肥胖小鼠体质量的影响

各组小鼠饲养、造模以及干预的过程和时间进度如图1A所示。由图1B可知，与ND组相比，高脂饲料导致HFD组小鼠体质量极显著上升（

P
＜0.01），而AE、LP、AE+LP组小鼠体质量在第17周发生了下降，均显著低于HFD组（
P
＜0.05）。在第17周，与HFD组小鼠体质量（（37.00±2.20）g）相比，AE组小鼠体质量下降至（33.77±1.93）g，LP组下降至（35.03±2.37）g，AE+LP组下降至（33.27±0.63）g，表明副干酪乳酪杆菌N1115和有氧运动干预可显著降低肥胖小鼠体质量，且联合干预效果最为显著。

2

副干酪乳酪杆菌N1115与有氧运动对肥胖小鼠肝脏脂肪的影响

通过油红O染色检测肝脏脂肪分布，红色脂滴面积越大，小鼠肝脏脂肪含量越高。与ND组小鼠相比，HFD组小鼠的红色脂滴在肝脏切片中分布广泛。与HFD组相比，LP组和AE组小鼠的脂滴着色有所减轻，AE+LP组的脂滴沉积现象明显减轻（图2A）。如图2B所示，HFD组的脂滴面积为（2.55±0.14）μm2的，AE、LP、AE+LP组的脂滴面积分别极显著下降至（0.36±0.02）、（1.77±0.05）μm2和（0.21±0.01）μm2（

P
＜0.01），表明干预组能够改善肥胖小鼠的肝脏脂肪过度积累。对脂肪合成过程中的固醇调节元件结合蛋白-1（sterol regulatory element binding protein-1，SREBP1）和脂肪酸合成酶（fatty acid synthase，FAS）蛋白水平进行检测，结果如图2C～E所示。与ND组相比，HFD组肝脏中的SREBP1和FAS蛋白相对表达水平分别升高至0.52±0.03和0.72±0.02。而各干预组中这两种蛋白相对表达水平与HFD组相比显著下降，AE组、LP组、AE+LP组的SREBP1蛋白相对表达水平分别下降至0.40±0.04、0.33±0.02、0.32±0.01，FAS蛋白相对表达水平分别下降至0.51±0.02、0.47±0.02、0.39±0.01（
P
＜0.01），因此副干酪乳酪杆菌N1115和有氧运动可以通过降低SREBP1和FAS的活性减少脂肪过度合成与积累，其中联合干预的改善效果最显著。

3

副干酪乳酪杆菌N1115与运动对肥胖小鼠胰岛素耐量的影响

如图3A示，HFD组小鼠的血糖浓度在30 min内仍保持较高水平，维持在12.3 mmol/L，且波动幅度较小；而各干预组小鼠对于胰岛素的敏感性较高，注射胰岛素后的30 min内血糖先迅速下降后缓慢上升，120 min时的血糖基本恢复到未注射前的水平。对胰岛素耐量曲线下面积（area under curve，AUC）进行统计，发现HFD组的AUC为1 537 pmol/（L·min），而AE组、LP组、AE+LP组的AUC分别降低至857.5、1 117 pmol/（L·min）和733 pmol/（L·min）（

P
＜0.01）（图3B）。因此，副干酪乳酪杆菌N1115和有氧运动都能明显改善小鼠的胰岛素敏感性，其中联合干预的效果更佳。

4

副干酪乳酪杆菌N1115与运动对肥胖小鼠炎症因子的影响

由图4A、B可知，与ND组相比，HFD组小鼠血清中的炎症因子LPS和IL-6质量浓度极显著升高（

P
＜0.01），分别为（0.26±0.01）pg/mL和（0.12±0.09）pg/mL；与HFD组相比，3种干预处理均极显著降低LPS和IL-6的质量浓度（
P
＜0.01），AE、LP、AE+LP组的LPS水平分别下降了28.46%、26.92%和38.46%，IL-6水平分别降低了25.00%、25.00%和41.67%。如图4C所示，HFD组的抗炎因子IL-10质量浓度为（0.54±0.04）pg/mL，而AE、LP组的IL-10质量浓度分别增加至（0.70±0.06）pg/mL和（0.64±0.03）pg/mL（
P
＜0.05），AE+LP组增加至（0.81±0.01）pg/mL（
P
＜0.01）。由图4D可知，与ND组相比，HFD组核因子κB（nuclear factor kappa B，NF-κB）蛋白相对表达水平极显著上升至0.76±0.01（
P
＜0.01），而各干预组NF-κB蛋白相对表达水平相比于HFD组极显著下降（
P
＜0.01），AE、LP、AE+LP组的NF-κB蛋白相对表达水平分别下降至0.54±0.01、0.62±0.01、0.39±0.02，以AE+LP组效果最为显著。结果表明，高脂饮食诱导了肥胖小鼠的炎症反应，而益生菌和有氧运动可以降低肥胖小鼠血清中的炎症因子含量，提高抗炎因子水平，且联合干预效果最好。

5

副干酪乳酪杆菌N1115与运动对小鼠学习记忆的影响

肥胖会通过增加体内炎症因子水平，改变肠道微生物群的结构和芳香族氨基酸的代谢，导致记忆能力下降。如图5A～C所示，与ND组相比，HFD组小鼠逃避潜伏期极显著延长，穿台次数极显著减少，目标象限停留时间极显著缩短（

P
＜0.01），表明肥胖小鼠的空间记忆能力显著下降；各干预组相较于HFD组的逃避潜伏期极显著缩短（
P
＜0.01），目标象限停留时间极显著延长（
P
＜0.01），穿台次数显著提高（
P
＜0.05、
P
＜0.01），表明副干酪乳酪杆菌N1115和有氧运动干预具有改善肥胖小鼠空间学习记忆能力的潜能，且联合干预效果最好。

cAMP是神经节突触传递的重要因子，可以影响神经细胞的兴奋性。与ND组相比，HFD组小鼠血清中的炎症因子cAMP水平极显著降低（

P
＜0.01），其质量浓度仅为（0.82±0.01）pg/mL，而各干预组的cAMP质量浓度极显著升高（
P
＜0.01），AE组、LP组和AE+LP联合干预组的cAMP质量浓度分别升高至（0.96±0.04）、（0.95±0.04）pg/mL和（1.17±0.04）pg/mL（图5D）。如图5E所示，与ND组相比，HFD组小鼠海马体中的突触后密度蛋白95（postsynaptic density protein-95，PSD95）相对表达水平极显著下降（
P
＜0.01）。而相比于HFD组，AE、LP、AE+LP组PSD95蛋白相对表达水平分别极显著升高至0.51±0.02、0.44±0.03、0.62±0.01（
P
＜0.01）。结果表明益生菌与运动的干预会增加cAMP含量与PSD95的表达水平，从而改善小鼠认知功能，其中以联合干预效果最佳。

6

副干酪乳酪杆菌N1115与运动对肥胖小鼠肠道形态的影响

为了直观地呈现不同干预对小鼠肠道屏障完整性的影响，进行小肠组织染色。如图6A所示，ND组小鼠小肠绒毛结构完整、排列整齐；HFD组小鼠小肠绒毛受损、脱落，肠黏膜受损情况较为严重。与HFD组相比，各干预组小鼠小肠绒毛结构均有所改善，其中联合干预的改善效果最为明显。ZO-1蛋白是小肠紧密连接蛋白，能保护肠道屏障。利用免疫组化方法结合Aipathwell软件，测定小肠组织中闭锁小带蛋白（zonula occludens-1，ZO-1）的表达量及分布，结果如图6B、C所示。棕色和黄色区域代表ZO-1阳性表达区域，HFD组切片中着色明显变浅，且着色区域面积明显减少；与HFD组相比，各干预组切片着色均明显加深，且着色区域明显增多，说明ZO-1的表达提高，其中联合干预的改善效果最明显。由图6D可知，与HFD组（0.013±0.002）相比，各干预组的ZO-1表达量均极显著上升（

P
＜0.01），AE、LP、AE+LP组的ZO-1表达量分别升高至0.039±0.001、0.038±0.001、0.065±0.002，其中AE+LP组效果最显著。

7

副干酪乳酪杆菌N1115与运动对肥胖小鼠肠道菌群的影响

对所有粪便样本中的序列进行操作分类单元（OTU）聚类。各组共有序列为105 条，HFD组、AE组、LP组、AE+LP组与ND组的共有序列分别为201、308、252、299 条，其中AE组和AE+LP组共有序列最多，HFD组最少（图7A）。此外，各组的Shannon指数稀释曲线趋于平坦，表明测序结果能够反映样品中微生物的多样性和分布情况（图7B）。如图7C～E所示，与ND组相比，HFD组的菌群组成呈现出明显的偏移。而各干预组的菌群分布整体上与ND组更为接近。其中，AE组、AE+LP组的菌群分布与ND组有较多的重叠部分。结果表明，通过有氧运动和益生菌的干预能够有效地重塑小鼠的肠道菌群结构。Aggarwal等研究发现，与正常食物喂养的小鼠相比，喂食高脂饲料小鼠的肠道菌群中厚壁菌门丰度增加、拟杆菌门丰度减少，各组小鼠肠道菌群门水平的优势菌均为厚壁菌门和拟杆菌门。对厚壁菌门和拟杆菌门相对丰度（F/B）比值进行量化分析，结果如图7F所示。与ND组相比，HFD组F/B值极显著上升（

P
＜0.01），而各干预组F/B值均相较于HFD组极显著下降（
P
＜0.01），其中AE+LP联合干预组的改善效果最显著。

8

副干酪乳酪杆菌N1115与运动对肥胖小鼠肠道菌群

多样性指数的影响

各干预组的ACE指数和Chao1指数的趋势基本一致（图8A、B）。由图8可知，HFD组的ACE指数、Chao1指数、Simpson指数相比于ND组显著降低（

P
＜0.05），分别为527.31±32.90、541.42±54.86、4.59±0.45，Shannon指数极显著降低（
P
＜0.01），为4.99±0.65，说明HFD组的肠道微生物多样性明显减少。相对于HFD组，AE组、LP组和AE+LP组的ACE指数、Simpson指数和Shannon指数极显著升高（
P
＜0.01），ACE指数分别升高至661.96±32.52、659.32±35.16、684.03±10.31，Simpson指数分别升高至6.65±0.41、6.74±0.25、6.72±0.40，Shannon指数分别升高至6.45±0.48、6.66±0.26、6.84±0.15。AE组和AE+LP组的Chao1指数显著升高（
P
＜0.05），分别升高至655.43±32.02和667.72±9.58。结果显示，肥胖会使小鼠肠道菌群的物种丰富度和多样性显著降低，而有氧运动和副干酪乳酪杆菌N1115的干预会使小鼠肠道菌群物种多样性在不同程度上得到提高。

9

肥胖已成为全球性的重大健康问题之一，与糖尿病、胰岛素抵抗及认知功能衰退等多种疾病的发病有直接联系，影响着人体健康。Larsen等[29]发现副干酪乳酪杆菌可以防止体质量增加，提高胰岛素敏感性，并防止肥胖小鼠非酒精性脂肪肝的形成。Rodrigues等发现有氧运动可改善肥胖小鼠脂质代谢。也有研究表明，与单纯依赖运动相比，将体育锻炼与能量摄入控制的饮食方案相结合能够带来更显著的体质量减轻效果。但目前关于益生菌和有氧运动联合干预肥胖的研究较少，副干酪乳酪杆菌N1115具有耐酸性和耐胆盐性，能够很好地定植于肠道，进而发挥其益生作用，本实验通过副干酪乳酪杆菌N1115和有氧运动联合干预肥胖模型小鼠，结果表明二者联合干预的效果明显优于单一干预，证明这种联合干预是治疗肥胖的有效途径。

Lv Xucong等发现副干酪乳酪杆菌FZU103进行干预后，肥胖小鼠的体质量增长及附睾白色脂肪组织的异常扩张被有效遏制，小鼠血清和肝脏中与脂质代谢相关的指标也得到改善。同时，有研究发现肥胖小鼠在经过跑台跑步训练后肝脏中的脂肪积累减少。本研究表明，通过益生菌和有氧运动的联合干预后，模型小鼠的肝脏脂肪含量均明显降低，且小鼠胰岛素耐量AUC也显著下降，表明二者联合干预显著改善了肥胖小鼠的胰岛素抵抗情况。同时，二者联合干预通过减少脂肪合成中SREBP1/FAS通路蛋白的表达量，抑制肥胖小鼠体内脂肪的合成，从而实现减少小鼠体内脂肪的累积。

炎症是引发认知功能障碍的核心机制之一，现有研究表明，血液中的炎症标志物与认知障碍之间存在着显著的关联。同时如果个体的饮食习惯中包含促进炎症的成分，也有可能对认知功能构成潜在影响。研究表明，由LPS引起的炎症反应能够潜在地影响学习记忆能力，而益生菌具有抗炎及抗氧化的双重作用，能够有效缓解认知障碍症状并改善记忆力下降。Wang Mingzhu等研究发现，有氧运动可以通过多条信号通路有效改善2型糖尿病小鼠认知功能。本实验结果显示，肥胖会导致小鼠血清内炎症因子LPS和IL-6含量显著升高、抗炎因子IL-10显著降低，在小鼠海马体内由NF-κB蛋白被激活所引起的炎症反应也会升高；Morris水迷宫行为学实验显示肥胖小鼠的逃避潜伏期显著变长，穿台次数显著下降，表明其空间学习记忆能力明显下降，血清中的学习因子cAMP水平显著下降，突触蛋白PSD95表达量显著降低。在经过副干酪乳酪杆菌N1115和有氧运动干预后，模型小鼠体内的炎症水平得到有效缓解，认知能力显著恢复，治疗效果以联合干预为最佳，更接近ND组水平。

肠道菌群的失衡将导致代谢功能的紊乱，促进脂肪的过度积累，并降低胰岛素敏感性，进而提升罹患代谢性疾病的风险。本研究表明肥胖会使小鼠肠道菌群结构发生变化，导致肥胖小鼠肠道菌群紊乱并引发炎症等不良反应，同时会使小鼠肠道菌群门水平上优势菌群厚壁菌门丰度升高，拟杆菌门丰度降低，导致F/B值极显著升高。而副干酪乳酪杆菌N1115或有氧运动的干预降低了肥胖小鼠肠道菌群偏移情况，促使小鼠肠道菌群结构和门水平优势菌群丰度更接近正常小鼠。

10

结 论

副干酪乳酪杆菌N1115和有氧运动联合干预能够降低肥胖小鼠的胰岛素耐量及炎症反应，提高肥胖小鼠的学习记忆能力，改善肥胖小鼠的肠道微生物多样性和小肠绒毛结构，从而发挥显著的减重效果。本研究揭示了运动与饮食的双重干预是实现减重目标的有效途径，不仅可为肥胖及其并发症的治疗提供新的思路，也可为开发减肥相关的益生菌产品奠定基础。

作者简介

第一作者：

赵涵一 硕士研究生

河北师范大学生命科学学院

学习经历：

2018/9-2022/6，河北师范大学，生命科学学院，获得学士学位；

2022/9-2025/6，河北师范大学，生命科学学院，研究生硕士。

获得荣誉：

2023和2024年均获得二等奖学金，2022年获得三等奖学金；

2022年度、2023年度校级优秀共青团员；

2024年被评为校级优秀学生干部；

2023年被评为院级优秀学生干部；

2023、2024年被评为院级三好学生。

研究方向：

分子细菌学

科研成果：

以第一作者身份在中文核心期刊《食品科学》投稿发表1 篇文章；以第三作者身份在SCI二区期刊《Journal of Food Biochemistry》投稿1 篇文章；以第一负责人的身份主持校级研究生创新资助项目1 项。

本文《副干酪乳酪杆菌菌粉联合有氧运动对肥胖小鼠的改善作用》来源于《食品科学》2025年46卷第12期202-212页，作者：赵涵一，曹思佳，齐嘉宁，边艳青，张家琪，郜宇琦，冯召扬，孙文静，薛玉玲，王雁红*，彭丽萍*。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240911-087。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

实习编辑：梁雯菁；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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