CN113215012A - 一种降血尿酸的益生菌株、组合物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降血尿酸的益生菌株、组合物及其应用。首次提出在丰富培养基条件下筛选益生菌的降嘌呤能力,并且得到一种相对模拟人肠道的培养环境,获得罗伊氏乳杆菌KLR‑1,保藏编号为CGMCC No.18699、罗伊氏乳杆菌株为罗伊氏乳杆菌KLR‑3,保藏编号为CGMCC No.18700、罗伊氏乳杆菌株为罗伊氏乳杆菌KLR‑13,保藏编号为CGMCC No.19329。同时本发明提供的益生菌组合物包含上述至少一种。在动物模型中所述益生菌或组合物具有明显的降尿酸效果,且所述益生菌相互协调,组合物降血尿酸效果明显优于单个益生菌。作为降低血尿酸和痛风治疗的新手段,具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于高尿酸血症及痛风疾病的防治领域,具体涉及一种降血尿酸的益生菌株、益生菌组合物及其应用。
背景技术
高尿酸血症是一种慢性代谢性疾病,临床表现为血尿酸水平高于正常范围(男性>420μmol/L,女性>360μmol/L)。高尿酸血症患者除因尿酸结晶引发痛风外,还可能发展为肾病、尿路结石,动脉硬化症,心血管紊乱,脑血管紊乱等。据报道,我国高尿酸血症患者人数已达1.7亿,其中痛风患者超过8000万人,而且正在以每年9.7%的年增长率迅速增加。在中国,痛风已成为仅次于糖尿病的第二大代谢类疾病。
正常生理状态下,人体内尿酸总量约1200mg,尿酸的排泄主要有两种途径,2/3左右通过肾脏以尿液形式排出,1/3通过肠道以粪便形式排泄的。人体内尿酸,主要是嘌呤核酸类物质代谢产生的,嘌呤核酸的来源,主要有两个方面,一类是食源性嘌呤核酸的摄入,如富含嘌呤核酸的动物内脏,海鲜,以及啤酒等,均会导致血液尿酸的升高,还有一类是体内细胞新陈代谢过程中细胞凋亡后,嘌呤核酸物质被降解生成的尿酸,如实体瘤病人在放化疗过程中,肿瘤消亡会释放大量核酸物质,或者肠道炎症(如轮状病毒感染引起的急性肠炎),也会导致肠道细胞死亡释放核酸物质,从而代谢为尿酸后引起严重的高尿酸血症。对于非放化疗的高尿酸血症患者,尿酸产生过多,则多是与食源性的嘌呤核酸摄入增多密切相关。通过限制嘌呤摄入的饮食方式来防治高尿酸血症与痛风,在医学界已达成广泛共识,并作为基础的治疗方案写入《中国肾脏疾病高尿酸血症诊治的实践指南》。然而,在生活中严格限制这些嘌呤成分的摄入是非常困难的,因为饮食中非常美味的动植物细胞、食物调味剂中的呈味成分均含有嘌呤前体类成分(核苷酸,核苷等),特别是海鲜、动物的肉的嘌呤含量都比较高。严格限制嘌呤核酸摄入的饮食方式,将会严重影响病人的生活质量。
目前,临床上治疗高尿酸血症和痛风的主要策略有两种,一是抑制尿酸生成,此类药物多是黄嘌呤氧化酶的抑制物,如别嘌呤醇,非布司他等;二是增加尿酸的排泄,此类药物多是作用于尿酸转运蛋白等,如丙磺舒,苯溴马隆,等;此外还有部分镇痛抗炎药,如秋水仙碱,糖皮质激素等。然而,这些药物均对肝肾具有较大损害,不能多用,也不能长期使用,许多患者因无法忍受其副作用而放弃使用此类药物进行治疗。而且使用促尿酸排泄药物,虽然可降低血尿酸的水平,但是同时增加了尿液中尿酸的含量,因而增加了罹患尿酸结石的风险。虽然已有数个治疗高尿酸血症的重组尿酸氧化酶药物,然而该类药物均为注射用制剂,尚未有口服的尿酸氧化酶产品。注射用尿酸氧化酶由于是外源蛋白,免疫原性大,不能长期使用,而且该类药物生产工艺复杂,成本昂贵,售价也非常高,目前主要用于某些癌症患者在化疗过程中由于细胞的大量死亡导致的严重高尿酸血症。
益生菌作为人体肠道重要的菌群成员,在高尿酸血症治疗上与药物相比更有优势,如何筛选到具有降低血尿酸功能的益生菌株成为目前研究的热点。大冢制药公司的专利(CN1812801A)公布了一组发酵乳酸杆菌和一株酵母菌具有分解肌苷和鸟苷的功能和降低血尿酸的功能,然而该菌在降解肌苷和鸟苷时会产生尿酸,尿酸在肠道中的浓度升高同样可能会被肠道吸收导致高尿酸血症,因此不是理想的降低血尿酸的益生菌种。大连医科大学的杨殿斌等人,报告筛选到一株短乳杆菌(DM9218)具有降低肌苷和鸟苷的能力,然而,其并没有测试研究该菌对核苷酸是否有降解能力。众所周知,食物中的嘌呤前体物质绝大多数是以DNA(脱氧核糖核酸)和RNA(核糖核酸)形式存在。在进入人体消化道后,被肠道分泌的胰脱氧核糖核酸酶(DNase)和核糖核酸酶(RNase)水解为脱氧核苷酸与核苷酸,核苷酸进一步被核苷酸酶(Nucleotidase)分解为核苷和磷酸,核苷被核苷酶分解为碱基和戊糖。食源性的嘌呤前体(嘌呤核苷酸,脱氧嘌呤核苷酸,嘌呤核苷,脱氧嘌呤核苷,嘌呤碱基,等),被人体吸收后,一般不用于合成人体的核酸,而是代谢为尿酸排出体外,由于三种嘌呤前体的溶解度不同,其吸收效率也是不同的。Jun OGAWA的研究显示,相比嘌呤碱基,嘌呤核苷酸和嘌呤核苷更容易被细胞吸收(Jun OGAWA,Noda Institute for ScientificResearch GRANT,2006)。据研究显示,嘌呤核苷酸的溶解度是最大的,为嘌呤核苷的200倍以上,是嘌呤碱基的10万倍以上(举例:20℃条件下,鸟苷酸在水中的溶解度为20g/100ml;鸟苷在水中的溶解度为77.6mg/100ml;鸟嘌呤在水中的溶解度为0.17mg/100ml)。因此,核苷酸和脱氧核苷酸是最容易被吸收入血导致高尿酸血症的。要想减少食源性嘌呤的吸收,高效降解嘌呤核苷酸和脱氧嘌呤核苷酸是至关重要的一步。然而,公开的降嘌呤益生菌筛选研究中,多以核苷作为筛选底物,如日本大冢制药公司的专利(CN 200480017815.5)公开了一组降嘌呤的乳酸菌和酵母,其筛选时选择的嘌呤底物仅为肌苷和鸟苷。日本明治公司(专利号:CN102747004B)开发的一种格氏乳杆菌亦以肌苷和鸟苷为底物测试其分解能力,该乳酸菌株已开发为酸奶产品上市销售;然而,最近该菌种在高尿酸血症病人中的临床研究结果显示,其降血尿酸效果并不显著(Hisashi Yamanaka,MODERN RHEUMATOLOGY,2019,VOL.29,NO.1,146–150),推测可能与其不能高效降解嘌呤核苷酸相关。上海交通大学的杨虹等人的文章(金方,杨虹,微生物学通报,2018,45(8):1757-1769)与嘉兴益诺康公司的专利(CN108486007)均公开了一种降嘌呤核酸的干酪乳杆菌(ZM15),其具有降解核苷的作用(降解腺苷速率均为2.56mmol/(h·g),降解鸟苷速率均为2.57mmol/(h·g)),且在高尿酸大鼠模型上观察到了降低血尿酸的效果。此外,张彦新等人还将尿酸氧化酶构建进入乳酸菌,构建具有降尿酸能力的工程益生菌,以期望降低肠道中的尿酸含量,达到降血尿酸的效果。
然而,本申请发明人在分析已公开发表的降解嘌呤前体的益生菌研究结果时,发现大部分研究在表述降解能力时描述模糊(如表述为降解核苷的百分比,但是没有明确时间;或表述为降解底物的速度/g菌体,但是没有明确菌体是湿重还是干重,且所有研究中的反应条件也不尽相同),相互之间不具有可比性。此外还发现,绝大多数科学研究和专利在评估益生菌降解嘌呤前体时,采用的是将培养好的微生物经离心收集,将微生物菌体加入到只含有嘌呤前体(核苷或核苷酸)底物的缓冲液中,测试益生菌的降解核苷酸或核苷的能力。这种测试方法存在一个严重的缺陷,活的微生物每时每刻都需要营养物质维持自己的生存,在营养物质缺乏的环境中,微生物为生存,会被胁迫消化吸收某些正常状态下不利用的营养物质,然而,一旦当营养物质丰富时,微生物是不会优先利用这些营养物的,因此,通过这种只含有嘌呤前体底物的反应体系筛选到的益生菌,进入人体后,在肠道丰富的营养物质条件下,益生菌可能并不消化分解嘌呤前体(核苷,核苷酸,脱氧核苷,脱氧核苷酸,等)底物,因而筛选出的益生菌株在实际应用中可能不具有效果。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺陷,本发明的目的在于提供一种降血尿酸的益生菌株、益生菌组合物及其应用。所述菌株及组合物能够有效降低血尿酸含量。
为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
第一方面,本发明提供一种用于降低血尿酸的罗伊氏乳杆菌株(Lactobacillusreuteri),其具有降解嘌呤前体的能力,嘌呤前体物质包括但不限于肌苷/脱氧肌苷,肌苷酸/脱氧肌苷酸,鸟苷/脱氧鸟苷,鸟苷酸/脱氧鸟苷酸,腺苷/脱氧腺苷,腺苷酸/脱氧腺苷酸中的一种或一种以上。
优选地,上述用于降低血尿酸的罗伊氏乳杆菌株,降解嘌呤前体的平均速率≥50mg/OD·h·L,或≥100mg/OD·h·L,或≥150mg/OD·h·L,或≥200mg/OD·h·L,或≥250mg/OD·h·L,或≥300mg/OD·h·L,所述嘌呤前体物质,为包括肌苷/脱氧肌苷,肌苷酸/脱氧肌苷酸,鸟苷/脱氧鸟苷,鸟苷酸/脱氧鸟苷酸,腺苷/脱氧腺苷,腺苷酸/脱氧腺苷酸中的一种或一种以上。
优选地,上述用于降低血尿酸的罗伊氏乳杆菌株(Lactobacillus reuteri),所述罗伊氏乳杆菌株为罗伊氏乳杆菌KLR-1,保藏编号为CGMCC No.18699,或者所述罗伊氏乳杆菌株为罗伊氏乳杆菌KLR-3,保藏编号为CGMCC No.18700,或者所述罗伊氏乳杆菌株为罗伊氏乳杆菌KLR-13,保藏编号为CGMCC No.19329。
第二方面,本发明提供了一种降低血尿酸的益生菌组合物,包含上述方案所述的罗伊氏乳杆菌株中的至少一种。
优选地,上述益生菌组合物含有罗伊氏乳杆菌的活菌数如下:
所述罗伊氏乳杆菌KLR-1的活菌数为1*105~5*1011CFU/g组合物;
所述罗伊氏乳杆菌KLR-3的活菌数为1*105~5*1011CFU/g组合物;
所述罗伊氏乳杆菌KLR-13的活菌数为1*105~5*1011CFU/g组合物。
优选地,上述益生菌组合物包含罗伊氏乳杆菌KLR-3和罗伊氏乳杆菌KLR-1;或者上述益生菌组合物包含罗伊氏乳杆菌KLR-3和罗伊氏乳杆菌KLR-13。
优选地,上述益生菌组合物包括如下重量份的组分:上述方案所述的罗伊氏乳杆菌KLR-1菌粉的1-8份,罗伊氏乳杆菌KLR-3菌粉的1-8份,罗伊氏乳杆菌KLR-13菌粉的1-8份,
所述罗伊氏乳杆菌KLR-1的活菌数为1*109~1*1012CFU/g菌粉;
所述罗伊氏乳杆菌KLR-3的活菌数为1*109~1*1012CFU/g菌粉;
所述罗伊氏乳杆菌KLR-13的活菌数为1*109~1*1012CFU/g菌粉。
第三方面,提供上述降低血尿酸的罗伊氏乳杆菌株或组合物在制备预防和治疗高尿酸血症和/或痛风的药物或食品中的应用。
优选地,上述应用中,所述的药物是供口服的剂型。
优选地,上述应用中,所述剂型是选自于下列所构成的群组:溶液、悬浮液、乳剂、粉末、锭剂、丸剂、糖浆、口含锭、片剂、口嚼胶、浓浆以及胶囊。
优选地,上述应用中,所述的食品,包括普通食品,保健食品,或特殊医学用途配方食品。
本发明的优点和有益效果:
为了更有效的筛选在模拟肠道环境下降解嘌呤前体的益生菌,本申请首次提出了在丰富培养基条件下筛选益生菌的降嘌呤能力。通过优化培养条件和检测方法,得到了一种模拟人肠道的培养环境的筛选方法,并经多轮的筛选和优化,筛选到在只含嘌呤前体的无营养体系及同时含有嘌呤前体与碳氮源营养物质的丰富营养体系的两种测试条件下均具有显著的降嘌呤前体能力的益生菌,且较之前公开报道的来自日本的降嘌呤前体格氏乳酸菌益生菌和国内专利公开的降嘌呤前体的干酪乳杆菌,其能力显著增强(具体见实施例1),本申请筛选到的罗伊氏乳杆菌KLR-1和KLR-13除了能降解肌苷,鸟苷和腺苷,还能降解脱氧鸟苷和脱氧腺苷;KLR-3能降解肌苷酸,鸟苷酸和腺苷酸,还能降解脱氧鸟苷酸和脱氧腺苷酸。嘌呤前体的吸收效率顺序为:核苷酸/脱氧核苷酸>核苷/脱氧核苷>嘌呤碱基。在动物模型中降尿酸的效果试验显示,上述菌株具有明显的降尿酸效果,相同剂量的条件下,罗伊氏乳杆菌KLR-3效果优于KLR-1和KLR-13,说明高效降解嘌呤核苷酸和脱氧核苷酸为嘌呤碱基,而嘌呤碱基终产物的溶解度极大程度下降,可大幅度的降低食物来源的嘌呤前体在胃肠道中的可吸收浓度,进而减少食物中嘌呤前体的吸收。混合菌的效果优于单一的KLR-1/KLR-13或者KLR-3,说明同时降解核苷/脱氧核苷和核苷酸/脱氧核苷酸可以更好的降低食源性嘌呤的吸收。罗伊氏乳杆菌相较其他报道的降嘌呤前体益生菌,还具有独特的优势:肠道定植能力强,分泌的罗伊氏菌素可抑制肠道有害菌,增强免疫力,抑制肠炎的作用(庞洁,中国生物工程杂志,2011,31(5):131-137;唐佳,南方医科大学学报,2019,39(10):1221-1226)。缓解肠炎可降低肠道细胞的死亡,因而可以减少内源性尿酸的生成,协同降解饮食中嘌呤摄入,达到更好的降血尿酸的效果,因此,具有降解嘌呤前体的罗伊氏乳杆菌作为降低血尿酸和痛风治疗的新手段,在不降低生活品质(低嘌呤饮食)条件下,显著减少食源性嘌呤的吸收,达到低嘌呤饮食的效果;与临床化药治疗方式相比,无毒副作用,安全性更高,具有广阔的应用前景。
生物保藏说明
罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri),保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏地址北京市朝阳区北辰西路1号院3号,保藏机构简称:CGMCC,保藏日期为2019年10月17日,生物保藏编号为CGMCC No.18699,菌株编号:KLR-1。
罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri),保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏地址北京市朝阳区北辰西路1号院3号,保藏机构简称:CGMCC,保藏日期为2019年10月17日,生物保藏编号为CGMCC No.18700,菌株编号:KLR-3。
罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri),保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏地址北京市朝阳区北辰西路1号院3号,保藏机构简称:CGMCC,保藏日期为2020年1月10日,生物保藏编号为CGMCC No.19329,菌株编号:KLR-13。
附图说明
图1.不同嘌呤前体底物的检测浓度标准曲线;
图2.混合标准品的液质联用分析图;
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解,下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明,而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
除非另有说明,以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品,或者可以通过已知方法制备。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法。
实施例1:益生菌的筛选
将本实验室筛选并保存的待测试益生菌株(包含鼠李糖乳杆菌,瑞士乳杆菌,干酪乳杆菌,罗伊氏乳杆菌,植物乳杆菌,嗜酸乳杆菌,唾液乳杆菌,格氏乳杆菌,发酵乳杆菌等10种属130余株乳酸菌属益生菌株,动物双歧杆菌、长双歧杆菌,婴儿双歧杆菌,乳酸片球菌),进行活化,接种至MRS培养基中培养,在37℃下兼性厌氧(静置)或严格厌氧(氧浓度<0.5%)培养8~20h,离心收集菌体,用磷酸盐缓冲液(100mM,pH7.0)洗涤3遍后,调整至OD600=2.7(1OD约为2.0-3.0*108CFU/ml),分别加入含0.7mg/mL的腺苷酸,鸟苷酸,肌苷酸,腺苷,鸟苷和肌苷的磷酸盐测试缓冲体系(20mM,pH6.86)中,菌体终浓度为OD600=0.6,37℃孵育反应1h,8000g离心5min,取上清900μl,加入100mM高氯酸溶液100μl终止反应,0.22μm膜过滤,然后用高效液相色谱仪(HPLC)进行检测。
嘌呤前体底物的标准曲线配制过程:精确称取分析纯(纯度>95%)的腺苷,脱氧腺苷,肌苷,鸟苷,脱氧鸟苷,腺苷酸,脱氧腺苷酸,鸟苷酸二钠,脱氧鸟苷酸,肌苷酸二钠,加无菌水配制为不同梯度浓度的标准品,按照上述终止反应流程操作,并进HPLC检测,建立各底物的标准曲线,以鸟苷酸、鸟苷、脱氧鸟苷酸、脱氧鸟苷为例,如图1所示。
具体检测方法为:Sepax Bio C18色谱柱,流动相A:20mM磷酸二氢钾缓冲液(pH2.5),流动相B:甲醇,流速1.0ml/min,检测波长254nm,上样量20μl。
表1:HPLC的洗脱梯度
时间min | 0 | 20 | 21 | 25 | 26 | 26 |
流动相A(%) | 100 | 100 | 90 | 90 | 100 | 100 |
流动相B(%) | 0 | 0 | 10 | 10 | 0 | 0 |
表2:各嘌呤前体底物的保留时间
按照上述嘌呤前体检测方法,对待测试益生菌株进行降嘌呤前体测试筛选。经测定,各菌株降解嘌呤前体速率的结果如下:
表3:不同益生菌株降解嘌呤前体的速率
经过降嘌呤前体筛选,得到了具有降核苷优势(>100mg/OD·h·L)的益生菌株:发酵乳杆菌(KLfe-1,KLfe-5,Klfe-7,KLfe-8),罗伊氏乳杆菌(KLR-1,KLR-2,KLR-6,KLR-7,KLR-9,KLR-11,KLR-12,KLR-13,KLR-14,KLR-15),瑞士乳杆菌KLhe-9,植物乳杆菌(KLpl-22,KLpl-23),干酪乳杆菌KLca-9,乳酸片球菌(KPac-1,KPac-2,KPac-3),保加利亚乳杆菌(KLdB-1,KLdB-2,KLdB-3),动物双歧杆菌(KBla-16,KBla-18,KBla-25),长双歧杆菌(KBlo-2),婴儿双歧杆菌(KBin-1),嗜酸乳杆菌KLac-2,唾液乳杆菌KLsa-3;具有降解核苷酸优势(>100mg/OD·h·L)的益生菌株:罗伊氏乳杆菌(KLR-3,KLR-10)。来自日本明治降尿酸益生菌产品中分离筛选到的格氏乳杆菌(命名为PA-3),应用本实施例中的测试方法测定的格氏乳杆菌(PA-3)降解肌苷的能力与公开文献(Naruomi Yamada,et.al.Lactobacillusgasseri PA-3Uses the Purines IMP,Inosine and Hypoxanthine and Reduces TheirAbsorption in Rats,Microorganisms(2017),5,10)中报道的结果(约600pmol/min/L*109菌数)较接近。但是,其降肌苷的能力较本专利筛选到的罗伊氏乳杆菌及发酵乳杆菌差距非常明显。
食物中的DNA消化降解为脱氧核酸,因此对筛选到的优势益生菌株,进一步以脱氧核糖核苷(脱氧鸟苷,脱氧腺苷)及脱氧核糖核苷酸(脱氧腺苷酸,脱氧鸟苷酸)为底物进行筛选测试,测试效果如表4所示。筛选结果显示,降解核苷/核苷酸的优势益生菌在降解脱氧核苷酸/脱氧核苷的能力也较强,可以对食物中的DNA和RNA经肠道消化后的产物进行降解,减少食源性嘌呤前体吸收。
表4:益生菌对脱氧核苷和脱氧核苷酸的降解测试
实施例2:益生菌在有营养条件下的降解嘌呤前体的能力复筛
人体的肠道是一个丰富营养的环境,益生菌在仅含有核苷和核苷酸底物的无营养条件下降解嘌呤核苷和核苷酸,并不能保证在肠道丰富营养条件下有降解能力,因此,筛选一个含营养又不影响检测的筛选条件就非常的重要。本发明人经过筛选和优化,筛选到了一种既能保证菌体生长又不影响检测的含营养的测试体系,其组成为:20mM磷酸盐;0.2%葡萄糖,0.25%酵母粉和0.2%硫酸铵,pH6.86。将实施例1中筛选到的优势益生菌株,在上述含有营养的测试缓冲液中进行复筛。将候筛菌株调整到OD600为2.7,加入到测定反应体系中(调整菌体浓度OD600=0.3),反应3h终止反应时,再次测定OD600值,评估益生菌在反应过程中的增殖状况。反应结束后,离心取出900μl上清液,加入100μl高氯酸终止液,过0.22μm滤膜后上HPLC检测嘌呤前体的降解效率。同时将降解速率与实施例1中进行对比,评估益生菌在无营养物质的反应体系与含营养物质的反应体系中的差异性,结果如表5-7所示。
表5.益生菌株在含营养测试体系中的生长状况
表6.益生菌株在含营养测试体系中的降解嘌呤前体速率
表7.益生菌株在含营养培养基与无营养培养基中降解嘌呤前体速率的比值
表5的结果显示,在含有营养的测试缓冲液中,多数菌种的OD值是升高的,说明培养液中的营养成分可以保持菌种的存活,且可以使益生菌进行生长繁殖。表6与表7的筛选的结果发现,部分益生菌(如保加利亚乳杆菌KLdB-3;发酵乳杆菌KLfe-7;罗伊氏乳杆菌,KLR-6)在只含核苷酸和核苷的无营养条件下是可以降解嘌呤的,但是在有营养的条件下,降嘌呤的能力明显下降(至少有一个底物降解速率下降幅度≥30%)。本申请中优选的优势菌种,必须在两种测试条件下均具有显著的降嘌呤前体能力,如罗伊氏乳杆菌KLR-1,KLR-3,KLR-13。
实施例3.候选降嘌呤乳杆菌在不同pH条件下的降嘌呤筛选
人的肠道由十二指肠的pH 5.5左右,到大肠的pH 7.5不等,为了筛选到在整个肠道中均可以降解嘌呤前体的益生菌,我们将实施例2中筛选到的候选罗伊氏乳杆菌,在模拟人肠道环境pH(5.0-7.5)下进行降嘌呤的测试。选用鸟苷和腺苷作为底物进行测试。由于KLR-3和KLR-10的主要活性是降解核苷酸,因此其测试底物为鸟苷酸与腺苷酸,测试结果(表8)显示,罗伊氏乳杆菌KLR-1,KLR-13在不同pH环境中的降鸟苷和腺苷活性相对稳定,罗伊氏乳杆菌KLR-3在不同pH环境中的降鸟苷酸和腺苷酸活性相对稳定,而KLR-10在不同pH条件下,降鸟苷酸或腺苷酸活性波动比较大。
表8.罗伊氏乳杆菌在不同pH下的降解嘌呤前体速率
实施例4:益生菌降解嘌呤前体物质的产物鉴定与分析
根据实施例1-3中各种不同嘌呤前体底物的降解产物峰,采用液质联用(ThermoScientific Q Exactive)的方式进行了产物的鉴定与分析。HPLC条件与实施例1的液相条件相同,质谱条件如下:Spray Voltage:3200V;Capillary Temperature:300.00℃;SheathGas:40.00L/min;Aux Gas:15.00L/min;Max Spray Current:100.00mA;Probe HeaterTemp:350.00℃;S-Lens RF Level:50.00℃;Ion Source:ESI-ms。
标准品采用的是尿酸、次黄嘌呤、黄嘌呤、脱氧鸟苷、脱氧腺苷、鸟苷、腺苷组成的混合标品(图2),质谱结果显示分子量与标准品理论分子量的一致性很好。测试样品为鸟苷,脱氧鸟苷,腺苷,脱氧腺苷底物,经KLR-1菌种反应2h。鸟苷酸,脱氧鸟苷酸,腺苷酸,脱氧腺苷酸底物,经KLR-3菌株反应2h,离心去除菌体后的样品。降解产物经质谱鉴定结果如表9所示,结果显示,嘌呤前体底物经益生菌降解反应,主要产物为对应的嘌呤碱基,同时也在核苷酸/脱氧核苷酸的反应产物中发现了少量的核苷/脱氧核苷物质,推测益生菌的降解嘌呤前体反应过程是先将核苷酸或脱氧核苷酸降解为核苷或脱氧核苷,然后进一步降解为对应的嘌呤碱基。终产物(嘌呤碱基)的溶解度极大幅度下降,可大幅度的降低食物来源的嘌呤前体在胃肠道中的可吸收浓度,进而减少食物中嘌呤前体的吸收。
表9.益生菌降解嘌呤前体的终产物鉴定与分析
底物 | 终产物 |
鸟苷 | 鸟嘌呤 |
脱氧鸟苷 | 鸟嘌呤 |
鸟苷酸 | 鸟嘌呤 |
脱氧鸟苷酸 | 鸟嘌呤 |
腺苷 | 腺嘌呤 |
脱氧腺苷 | 腺嘌呤 |
腺苷酸 | 腺嘌呤 |
脱氧腺苷酸 | 腺嘌呤 |
实施例5:候选益生菌对胃肠道耐受能力的测试
分别配制pH 2.0,pH 3.0,pH 4.0的MRS液体培养基,用于候选罗伊氏乳杆菌耐胃酸性的测试,分别配制含0.1%,0.2%,0.3%胆盐的MRS培养基,用于候选益生菌株耐胆盐的测试,对照分别为未调节pH的MRS液体培养基或者和未添加胆盐的MRS液体培养基。按1.0%的接种量接入测试培养基,37℃静置培养,于0、2h,4h,6h时间点取培养液,测定菌液中的活菌数,试验重复两次。测试结果如表10,表11所示,结果显示,候选罗伊氏乳杆菌KLR-1,KLR-3,KLR-13具有良好的耐胃酸和耐胆盐的优势能力。
(1)胃酸耐受性实验
表10.罗伊氏乳杆菌在6h耐酸测试结果
在pH2.0、pH3.0培养基中培养6h的结果显示(如表10所示),pH越低,活菌数下降的速度越快,pH2.0时,活菌数降低显著(下降幅度95%以上),在pH3.0时活菌数虽然有所降低,但是数量级未发生变化;在pH4.0培养基中随着时间的延长活菌数没有明显下降,结果说明本筛选的菌种对胃酸具有较好的耐受性。
(2)胆盐耐受性实验
表11.罗伊氏乳杆菌在耐胆盐6h测试结果
在含0.1%,0.2%,0.3%培养基中培养6h的结果显示,随胆盐浓缩上升,活菌数下降的速度越快,在0.3%的胆盐中孵育6h时活菌数降低3个数量级;在0.1%胆盐下,菌落数基本无下降,结果说明本筛选的菌种对0.1%胆盐具有较好的耐受性。经口服用本专利筛选的益生菌株,经胃酸和胆盐破坏后,仍然具会有较高的活菌数进入肠道发挥作用。
实施例6:候选罗伊氏乳杆菌株的生长特性鉴定
对筛选到的候选罗伊氏乳杆菌株,使用乳酸菌生化鉴定条(包括七叶苷,纤维二糖,麦芽糖,甘露醇,水杨苷,山梨醇,蔗糖,棉子糖,菊糖,乳糖,马尿酸,购自青岛海博生物技术有限公司)按国标GB4789.35的方法进行生化鉴定。具体操作如下:用接种针从纯化培养的平板上挑取单菌落至2ml无菌生理盐水中,吹打混匀制成细菌悬液;取出生化鉴定条,撕掉覆盖膜,每孔加入100μl菌悬液,混匀,盖好盖子,放入底托中,置于37℃厌氧培养箱中培养24-48h,培养结束后,放在记录卡上观察,根据说明书的描述进行结果判定。鉴定结果如表12所示。
表12.罗伊氏乳杆菌的生长特性鉴定
实施例7:口服重组菌株对大鼠血清尿酸的影响
(1)高尿酸血症动物模型的建立
选体重在100g左右的雄性SD大鼠84只,每6只为一组,随机分成14组;先经过3天的适应性喂养后,开始造模。空白组的6只大鼠正常饮食,饮水30ml/24h,腹腔注射生理盐水;建模对照和测试益生菌各组正常饮食,每日饮水替换成20%的酵母粉水溶液,30ml/24h,同时腹腔注射氧嗪酸钾(250mg/(kg/d)),连续喂养5天进行构建高尿酸血症模型(建模期),后三天每24h尾部采血,检测血清尿酸,样本检测用武汉生之源生物工程有限公司尿酸检测试剂盒检测。检测结果见表13,结果表明获得了较稳定的高尿酸血症动物模型。
(2)益生菌株降尿酸效果验证
用MRS培养基分别培养实施例5筛选到的3种候选罗伊氏菌株(罗伊氏乳杆菌KLR-1,罗伊氏乳杆菌KLR-3,罗伊氏乳杆菌KLR-13),37℃培养约8-12h(处于生长曲线对数后期),12000rpm离心收集菌体,用无菌生理盐水清洗菌体3次,称量菌体湿重,用无菌生理盐水调节菌活约为5*108CFU/ml,5*109CFU/ml,5*1010CFU/ml,以及将三种菌按比例混合后,调节总活菌数约为5*108CFU/ml,5*109CFU/ml,5*1010CFU/ml。混匀后对建好的高尿酸血症的模型大鼠进行灌胃实验,实验组每只灌胃1ml,每天灌胃2次。连续灌胃7天进行治疗(治疗期),最后3天每24h尾部采血,检测血清尿酸。检测结果见表13。结果表明,通过口服不同剂量和不同罗伊氏乳杆菌菌株以及混合菌株(KLR-1,KLR-3,KLR-13的混合比例为3:5:2),能降低血清尿酸水平,但是存在差异。单一益生菌株中,同等剂量下KLR-3优于KLR-1和KLR-13,说明降解核苷酸比降核苷更有效,这可能与核苷酸的溶解度高于核苷的结论是一致的。混合菌的效果优于单一菌的效果,说明在降低食源性核酸的吸收上,降解核苷和核苷酸都非常重要。
表13.血清尿酸浓度变化
注:*与建模对照组比p<0.05;#与建模对照组比p<0.01
实施例8:口服罗伊氏乳杆菌菌株对高尿酸血症病人血尿酸的影响
将候选罗伊氏益生菌株(KLR-1,KLR-3)在符合益生菌生产标准的工厂,生产为益生菌固体饮料(混合罗伊氏菌固体饮料组KLR-1,KLR-3的混合比例1:1),低剂量产品活菌数约5*109CFU/袋,高剂量产品活菌数约5*1010CFU/袋,生产之后的产品放置于-20℃或4℃储存,确保菌粉在储存过程中的活力。征集了70名高尿酸血症病人(血尿酸>450μmol/L)做志愿者,随机分为7组,每组10人,分别应用罗伊氏乳杆菌1号(低,高剂量),罗伊氏乳杆菌3号(低,高剂量),混合罗伊氏乳杆菌(低,高剂量),1袋/次,2次/天,干预时间为30天。分别在干预前3天,干预后第28-30天测定血尿酸水平进行评价干预效果。
表14.血尿酸浓度变化
注:*:与空白对照比p<0.05;#:与空白对照比p<0.01;▲:与等剂量的KLR-1组比p<0.05;■:与等剂量的KLR-1组比p<0.01。
人体效果试验结果显示,罗伊氏乳杆菌KLR-3的降尿酸效果优于罗伊氏乳杆菌KLR-1(低剂量71vs 54;高剂量120vs 98),提示降解嘌呤核苷酸比降解嘌呤核苷效果更好;相同活菌数的混合罗伊氏乳杆菌粉的降血尿酸效果较单独的罗伊氏乳杆菌KLR-1、罗伊氏乳杆菌KLR-3的效果更好,且降尿酸效果随活菌剂量的上升而提高。试验结果提示我们,降低食源性的嘌呤前体吸收,降解核苷和核苷酸都非常重要,尤其是核苷酸,同时口服益生菌的不同剂量的效果显示,益生菌在经过胃环境时,会损失相当数量的活菌,高剂量有助于提高进入肠道中活菌的数量,从而效果更好,因此,口服益生菌产品的活菌数是其是否能发挥功效的一个重要因素。
实施例9:降解嘌呤益生菌酸奶粉产品的制备
酸奶是一种广泛受消费者喜好的含益生菌的健康食品,本实施例介绍的是一种简便的具有降血尿酸功能的酸奶粉产品的制备,及其发酵酸奶的操作流程。该酸奶粉产品的活菌数为≥1*105cfu/g,每份产品(约250g)的配方如下:全脂乳粉180g,木糖醇35g,低聚果糖10g,抗性糊精10g,水果粉15g,罗伊氏乳杆菌KLR-1冻干粉(活菌数1*1011cfu/g)1mg,罗伊氏乳杆菌KLR-3冻干粉(活菌数1*1011cfu/g)1mg。将上述一份酸奶粉产品倒入酸奶缸中,加约800ml纯净水或凉白开水,搅拌至完全溶解,继续加水至1L刻度线。放入酸奶机,在38-40℃条件下发酵8-12h,待酸奶凝固后,即可食用。4℃冷藏后,口味更佳。
实施例10:一种含降嘌呤益生菌的咀嚼片的制备
本实施例提供一种含有降嘌呤益生菌的咀嚼片的制备方法,咀嚼片具体配方如下:异麦芽酮糖40%,柑橘粉23%,罗伊氏乳杆菌KLR-1,KLR-3,KLR-13混合冻干粉(1*1012cfu/g)20%;羧甲基纤维素12%,硬脂酸镁5%。将各物料粉碎过60目筛网备用,按照配方称取对应的物料,进行混合均匀,将混合好的物料倒入压片机料筒进行压片,调整冲压压力,使益生菌咀嚼片的硬度在10-15kg,片重约2g/片,在洁净环境下分装至双层泡罩板或者高密度聚乙烯瓶中(高密度聚乙烯瓶中需加入干燥剂包)。该咀嚼片产品的活菌数≥1*108cfu/g。
实施例11:一种含降嘌呤益生菌的肠溶微丸的制备
本实施例提供一种含降嘌呤益生菌的肠溶微丸的制备方法,具体配方如下:将罗伊氏乳杆菌KLR-13冻干粉(1.5*1012cfu/g)30%,KLR-3冻干粉(1.5*1012cfu/g)30%,溶于葵花籽油中制成为悬浊液,菌粉含量30-40%,将含有益生菌的油溶液(芯材)与肠溶胶皮材料(含卡拉胶,海藻酸钠,明胶,普鲁兰糖,氯化钙等)经多层微丸机罐装为3层的肠溶微胶丸。经25℃风冷干燥后,装入防水的聚乙烯铝箔袋中。该微丸产品的乳酸菌活菌数≥1*107cfu/g。
实施例12:一种含降嘌呤益生菌的肠溶胶囊的制备
本实施例提供一种含降嘌呤益生菌的肠溶胶囊的制备方法,具体配方如下:低聚果糖35%,罗伊氏乳杆菌KLR-1冻干粉(1.5*1012cfu/g)30%,KLR-3冻干粉(1.5*1012cfu/g)30%,硬脂酸镁5%。将各物料过60目筛网备用,按照配方称取对应的物料,进行混合均匀,灌入肠溶空心胶囊壳中,用双层铝塑泡罩板封装。该胶囊产品的活菌数≥5*1011cfu/g。
实施例13:一种含降嘌呤益生菌的乳饮料的制备
本实施例提供一种含降嘌呤益生菌的含乳饮料的制备方法,具体配方如下:分别将活化好的罗伊氏乳杆菌KLR-1,KLR-3,KLR-13菌种接种至灭菌且冷却至37℃的发酵培养基(4%葡萄糖,2%低聚果糖,3%乳清蛋白,2%酵母粉,0.2%柠檬酸钠,0.2%硫酸铵,0.05%L-半胱氨酸),37℃发酵8h制备为乳酸菌原液。将3种乳酸菌原液按3:5:2的比例混合,无菌水调配至活菌数4*106-8*108cfu/g,再加入6%脱脂乳粉,7%食用葡萄糖,2%苹果胶,并添加枸橼酸和枸橼酸钠调整乳饮料pH至3.5-3.8,乳饮料活菌数≥1*106cfu/g,罐装至无菌的饮料瓶中,热塑封口,置于4℃运输和储存。
以上,对本发明的实施方式进行了说明。但是,本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于降低血尿酸的罗伊氏乳杆菌株(Lactobacillus reuteri),其特征在于,其具有降解嘌呤前体的能力,嘌呤前体物质包括但不限于肌苷/脱氧肌苷,肌苷酸/脱氧肌苷酸,鸟苷/脱氧鸟苷,鸟苷酸/脱氧鸟苷酸,腺苷/脱氧腺苷,腺苷酸/脱氧腺苷酸中的任一种,几种或全部。
2.如权利要求1所述的用于降低血尿酸的的罗伊氏乳杆菌,其特征在于,降解嘌呤前体的平均速率≥50mg/OD·h·L,或≥100mg/OD·h·L,或≥150mg/OD·h·L,或≥200mg/OD·h·L,或≥250mg/OD·h·L,或≥300mg/OD·h·L,所述嘌呤前体物质,为包括肌苷/脱氧肌苷,肌苷酸/脱氧肌苷酸,鸟苷/脱氧鸟苷,鸟苷酸/脱氧鸟苷酸,腺苷/脱氧腺苷,腺苷酸/脱氧腺苷酸中至少一种,几种或全部。
3.权利要求1或2所述的用于降低血尿酸的罗伊氏乳杆菌株(Lactobacillusreuteri),其特征在于,所述罗伊氏乳杆菌株为罗伊氏乳杆菌KLR-1,保藏编号为CGMCCNo.18699,或者所述罗伊氏乳杆菌株为罗伊氏乳杆菌KLR-3,保藏编号为CGMCC No.18700,或者所述罗伊氏乳杆菌株为罗伊氏乳杆菌KLR-13,保藏编号为CGMCC No.19329。
4.一种降低血尿酸的益生菌组合物,其特征在于,包括权利要求1-3所述的罗伊氏乳杆菌株中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的益生菌组合物,其特征在于,含有罗伊氏乳杆菌的活菌数如下;
所述罗伊氏乳杆菌KLR-1的活菌数为1*105~5*1011CFU/g组合物;
所述罗伊氏乳杆菌KLR-3的活菌数为1*105~5*1011CFU/g组合物;
所述罗伊氏乳杆菌KLR-13的活菌数为1*105~5*1011CFU/g组合物。
6.根据权利要求4所述的益生菌组合物,其特征在于,所述益生菌组合物包含罗伊氏乳杆菌KLR-3和罗伊氏乳杆菌KLR-1;或者上述益生菌组合物包含罗伊氏乳杆菌KLR-3和罗伊氏乳杆菌KLR-13。
7.根据权利要求4所述的益生菌组合物,其特征在于,所述益生菌组合物包括如下重量份的组分:罗伊氏乳杆菌KLR-1菌粉的1-8份,罗伊氏乳杆菌KLR-3菌粉的1-8份,罗伊氏乳杆菌KLR-13菌粉的1-8份,
所述罗伊氏乳杆菌KLR-1的活菌数为1*109~1*1012CFU/g菌粉;
所述罗伊氏乳杆菌KLR-3的活菌数为1*109~1*1012CFU/g菌粉;
所述罗伊氏乳杆菌KLR-3的活菌数为1*109~1*1012CFU/g菌粉。
8.权利要求1-3所述的降低血尿酸的罗伊氏乳杆菌株或权利要求4-7任一项所述的组合物在制备预防和治疗高尿酸血症和/或痛风的药物或食品中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用,其特征在于,所述的药物是供口服的剂型;所述剂型优选自:溶液、悬浮液、乳剂、粉末、锭剂、丸剂、糖浆、口含锭、片剂、口嚼胶、浓浆以及胶囊。
10.权利要求7所述的应用,其特征在于,所述的食品,包括普通食品,保健食品,或特殊医学用途配方食品。
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