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        驢乳發(fā)酵乳源的植物乳桿菌L28鑒定及其對(duì)小鼠腸道菌群的影響

        2022-06-05 06:55:38肖會(huì)姣武麗輝
        中國(guó)乳業(yè) 2022年5期
        關(guān)鍵詞:灌胃乳酸菌菌群

        張 奇,肖會(huì)姣,武麗輝,賈 薇

        1 北京城市學(xué)院生物醫(yī)藥學(xué)部,北京 100094

        2 中馭(北京)醫(yī)學(xué)研究院,北京 101102

        3 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)藥檢定所,北京 100125

        0 引言

        人類腸道內(nèi)存在上千種、數(shù)以億計(jì)的微生物,它們參與了人體多種物質(zhì)代謝,并與人體健康密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn),疾病的發(fā)生通常伴隨著腸道微生態(tài)的改變,這越發(fā)引起了人們的關(guān)注。在某些因素致腸道微生態(tài)失衡的情況下,益生菌對(duì)肥胖[1]、糖尿病[2]、炎癥性腸病[3]、腫瘤[4]、動(dòng)脈粥樣硬化[5]、骨質(zhì)疏松[6]、代謝綜合征、非酒精性脂肪肝及過(guò)敏反應(yīng)等的發(fā)生具有潛在地促進(jìn)作用[7]。

        抗生素臨床治療感染性疾病時(shí),對(duì)患者的腸道微生物有多種不良影響,如減少有益微生物的數(shù)量、促進(jìn)潛在致病菌的定植、刺激細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性、穩(wěn)定微生物抗藥性等[8],進(jìn)而導(dǎo)致患者腸道菌群的組成和功能發(fā)生改變,從而影響健康。

        我國(guó)益生菌資源豐富,尤其是牧民傳統(tǒng)自制乳制品,可作為益生菌的寶貴來(lái)源,探索新發(fā)現(xiàn)的源于自然發(fā)酵乳制品的益生菌的功能具有一定的意義。前期研究表明,驢乳具有顯著的腸道微生態(tài)調(diào)理功能,其作用可能與其富含益生菌有關(guān)。本研究首先對(duì)從新疆驢乳發(fā)酵乳中篩選的菌種L28進(jìn)行鑒定,然后以抗生素致小鼠腸道菌群失調(diào)模型為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物,以L28為微生態(tài)調(diào)節(jié)劑,低聚果糖為陽(yáng)性對(duì)照物,采用平板計(jì)數(shù)法測(cè)定干預(yù)前后腸道內(nèi)腸桿菌、乳酸菌的含量和比例變化,并通過(guò)16S rDNA擴(kuò)增子測(cè)序技術(shù),分析干預(yù)前后模型動(dòng)物腸道菌群的多樣性,確證植物乳桿菌L28對(duì)腸道調(diào)理的益生功能。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)材料

        SPF級(jí)KM小鼠25 只,雄性,體重18~22 g,購(gòu)于北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司(SCXK(京)2016-0011);鹽酸林可霉素(貨號(hào):L8390)、頭孢唑啉鈉(貨號(hào):C9680)、氨芐西林鈉(貨號(hào):A8180)、低聚果糖(貨號(hào):F8370),購(gòu)于北京索萊寶科技有限公司;MC、MRS、VABR培養(yǎng)基,購(gòu)于北京陸橋技術(shù)股份有限公司;菌種L28,從新疆牧民自制傳統(tǒng)驢乳發(fā)酵乳中篩選獲得,產(chǎn)酸、接觸酶陰性、革蘭氏染色陽(yáng)性、桿狀;其他試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

        1.2 方法

        1.2.1 L28的培養(yǎng)

        取保存的L28菌種,MRS平板活化,挑取單菌落,MRS肉湯37 ℃培養(yǎng)24 h,將培養(yǎng)液離心去上清,PBS(0.02 mol/L,pH7.4)洗滌菌體2 次,然后將菌體分散于PBS中,配制濃度分別為1.0×105CFU/mL和1.0×109CFU/mL的菌液。

        1.2.2 L28菌種鑒定

        將上述菌種培養(yǎng)物進(jìn)行碳水化合物鑒定(API50CH)。同時(shí)對(duì)其16S rDNA和pheS基因進(jìn)行測(cè)序、分析、比對(duì)。

        1.2.3 腸道菌群失調(diào)動(dòng)物模型的建立

        隨機(jī)選取20 只KM小鼠,無(wú)菌條件下采集糞便,隨后灌服抗生素溶液(以無(wú)菌生理鹽水配制的鹽酸林可霉素、頭孢唑啉鈉及氨芐西林鈉的混合液,3 種抗生素的終濃度均為20 mg/mL,0.2 mL/只,每天2 次,連續(xù)3 天,然后收集灌胃小鼠糞便,采用平板計(jì)數(shù)法對(duì)乳酸菌和腸桿菌進(jìn)行檢測(cè),以乳酸菌菌落數(shù)顯著降低且降低程度高于腸桿菌為模型建立成功標(biāo)準(zhǔn)[9]。

        1.2.4 分組及干預(yù)

        將抗生素處理過(guò)的20 只小鼠隨機(jī)分為4 組,每組5 只:A組(模型自然恢復(fù)組,以PBS灌胃)、B組(L28低劑量組,1.0×105CFU/mL)、C組(L28高劑量組,1.0×109CFU/mL),D組(低聚果糖陽(yáng)性對(duì)照組,100 mg/mL的低聚果糖生理鹽水溶液),0.2 mL/只,每天2 次,連續(xù)6 天;未經(jīng)抗生素處理的5 只小鼠作為空白對(duì)照組(E組)。

        1.2.5 糞便采集及微生物計(jì)數(shù)

        于灌胃前(第0天)、灌胃3 天后(第3天)和灌胃6 天后(第6天)無(wú)菌采集小鼠糞便,經(jīng)稀釋后選擇適當(dāng)?shù)南♂尪?,分別涂布MC和VRBA培養(yǎng)基,37 ℃培養(yǎng)48 h后計(jì)數(shù).

        1.2.6 微生物多樣性分析

        為了進(jìn)一步證明L28對(duì)小鼠腸道紊亂模型腸道微生態(tài)的改善作用,在無(wú)菌條件下收集模型自然恢復(fù)組、空白對(duì)照組、低聚果糖陽(yáng)性對(duì)照組以及高、低濃度L28干預(yù)組6 天后的實(shí)驗(yàn)小鼠糞便,委托北京博云華康基因科技有限公司對(duì)糞便中的16S rDNA進(jìn)行測(cè)序,并進(jìn)行微生物菌群多樣性分析。

        1.2.7 統(tǒng)計(jì)方法

        以Excel對(duì)各組動(dòng)物腸道菌群進(jìn)行分析,計(jì)算x±s,比較各組之間差異。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 菌種鑒定

        將L28菌接種于37 ℃培養(yǎng)后,進(jìn)行碳水化合物利用研究(表1);同時(shí),進(jìn)行16S rDNA和pheS基因測(cè)序,基因序列見(jiàn)表2,經(jīng)序列同源性比對(duì),結(jié)果表明,L28菌株與Lactobacillus plantarumWCFS1(Sequence ID: NC_004567.2)的同源性達(dá)99%,結(jié)合理化性質(zhì)、碳水化合物利用,對(duì)比伯杰氏手冊(cè),綜合鑒定菌株L28為植物乳桿菌。

        表1 菌種L28 碳源利用鑒定

        2.2 動(dòng)物模型構(gòu)建

        無(wú)菌條件下收集20 只小鼠抗生素灌胃前后的糞便,以平板計(jì)數(shù)法檢測(cè)灌胃前后糞便中的乳酸菌和腸桿菌的變化,經(jīng)抗生素灌胃后,小鼠腸道中乳酸菌與腸桿菌含量均顯著降低(p<0.01),且抗生素灌胃小鼠糞便中乳酸菌含量降低更多,降低比例顯著高于腸桿菌,根據(jù)模型判斷標(biāo)準(zhǔn),判斷模型建立成功(表3)。

        表3 腸道紊亂模型構(gòu)建(x±s,log CFU/g,n=20)

        2.3 益生菌對(duì)腸道微生態(tài)干預(yù)

        分別對(duì)0 d、3 d和6 d各組動(dòng)物腸道內(nèi)乳酸菌和腸桿菌進(jìn)行平板計(jì)數(shù),結(jié)果見(jiàn)圖1,不同劑量乳桿菌灌胃組(B、C)及陽(yáng)性對(duì)照組(D)與模型自然恢復(fù)組(A)相比,3 d和6 d時(shí)腸道中的乳酸菌和腸桿菌均有顯著提升,與干預(yù)時(shí)間正相關(guān)(p<0.01),6 d時(shí),高劑量植物乳桿菌L28干預(yù)組的小鼠腸道內(nèi)乳酸菌恢復(fù)更快,含量可達(dá)正常空白對(duì)照組水平,與之相比無(wú)顯著差異(p>0.05),且存在劑量依賴關(guān)系。

        圖1 植物乳桿菌L28對(duì)腸道內(nèi)乳酸菌和腸桿菌的影響

        2.4 16S rDNA測(cè)序分析

        收集模型自然恢復(fù)組、低、高濃度植物乳桿菌L28組、陽(yáng)性對(duì)照組、空白對(duì)照組6 d后的小鼠糞便,測(cè)序分析其腸道微生物多樣性,組間Alpha多樣性如圖2所示,經(jīng)L28和低聚果糖干預(yù)后,observed species、Chao、ACE以及Shannon 指數(shù)提高,Simpson 指數(shù)下降,表明小鼠腸道菌群多樣性顯著提升,植物乳桿菌L28具備顯著的改善腸道微生態(tài)功能。

        圖2 組間Alpha多樣性盒形圖

        3 討論

        根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道選擇致腸道紊亂的抗生素種類[9],同時(shí)調(diào)整抗生素終濃度至20 mg/mL,灌胃KM小鼠,建立腸道菌群紊亂小鼠模型,經(jīng)檢測(cè),灌胃抗生素小鼠糞便中腸桿菌與乳酸菌均由1.0×108CFU/g降至約1.0×104CFU/g,且乳酸菌下降更多,含量低于腸桿菌,適合于腸道微生態(tài)干預(yù)恢復(fù)研究。

        腸道微生態(tài)與人體健康密切相關(guān),在某些因素致腸道微生態(tài)失衡的情況下,可導(dǎo)致多種疾病發(fā)生或提升患病風(fēng)險(xiǎn)[7]??股刂委煂?duì)宿主腸道微生物有諸多不良影響,如減少有益微生物的數(shù)量、促進(jìn)潛在致病菌的定植、刺激和穩(wěn)定細(xì)菌對(duì)抗生素的抗藥性等[8]。因此,抗生素使用后,采用益生菌制劑加速腸道微生態(tài)恢復(fù)對(duì)于機(jī)體健康而言具有重要意義。

        本研究對(duì)從新疆牧民傳統(tǒng)自制驢乳發(fā)酵乳中篩選獲得的潛在菌種L28進(jìn)行菌種鑒定,確認(rèn)其分類地位為植物乳桿菌——國(guó)家衛(wèi)健委可食用菌種目錄之一。隨后采用抗生素致小鼠腸道紊亂模型,在腸道菌群被破壞的情況下灌服L28,3 d后腸道內(nèi)乳酸菌顯著恢復(fù),6 d恢復(fù)至正常水平。為了證明模型小鼠腸道內(nèi)乳酸菌恢復(fù)為腸道功能恢復(fù),不是因植物乳桿菌L28灌服提升了乳酸菌總體含量,進(jìn)一步采用16S rDNA測(cè)序技術(shù)對(duì)各組小鼠的腸道菌群多樣性進(jìn)行分析,綜合比較observed species、Chao、ACE、Shannon及Simpson 指數(shù)變化,結(jié)果顯示干預(yù)后小鼠腸道菌群多樣性顯著提升,L28菌株具備顯著的改善抗生素致腸道紊亂小鼠模型的腸道微生態(tài)。

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