CN114317308A - 一种降嘌呤和尿酸的益生菌株、组合物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降嘌呤和尿酸的益生菌株、组合物及其应用。通过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筛选到均具有显著的降嘌呤前体能力的植物乳杆菌KLpl‑3,保藏编号为CCTCC NO:M 2020366。在高尿酸血症的鼠模型的降尿酸效果试验显示,上述菌株显示出明显的降血尿酸效果。因此,植物乳杆菌KLpl‑3作为降低血尿酸和痛风治疗的新手段,在不降低生活品质条件下,显著减少食源性嘌呤的吸收,达到低嘌呤饮食的效果;降低肠道中的尿酸,降低肠道尿酸吸收的同时增加血尿酸的肠道排泄,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。
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,具体涉及一种降嘌呤和尿酸的益生菌株、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以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,释放的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,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。
由于体内尿酸有1/3是通过肠道排泄的,增加尿酸的肠道排泄也是一个重要的降低血尿酸的途径。肠道排泄障碍是高尿酸血症的常见原因之一(Kimiyoshi Ichida,NatureCommunications,2012)。Paulina Szczurek等人的研究结果显示,通过口服尿酸氧化酶的方式降低肠道中的尿酸水平,可以降低高尿酸血症猪模型的血尿酸水平(PaulinaSzczurek,PLOS ONE,2017)。Zhao Ma等人的研究也显示,通过口服蒙脱石散吸附肠道中的尿酸,可以增加血尿酸向肠道的排泄,达到降低血尿酸的效果(Zhao Ma,Journal ofPharmacy and Pharmacology,2009)。王海涛等人的研究显示,通过序贯结肠透析,降低肠道尿酸浓度,也可以显著降低血尿酸水平(王海涛,中国中西医结合杂志,2007)。以上的研究结果显示,降低肠道尿酸,可促进血尿酸的肠道途径排泄。虽然上述多项研究提供了思路,但是其在临床应用中具有较大困难或者缺陷,口服尿酸氧化酶会在肠道中被消化酶降解失活,因而需要剂量大且效果不稳定,口服蒙脱石散会引起便秘等副作用,结肠透析,更是对患者带来很大的困恼,而且经济负担高。而且,目前临床上治疗高尿酸血症和痛风的药物,如抑制尿酸生成的别嘌呤醇,非布司他和增加尿酸的排泄的丙磺舒,苯溴马隆等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。
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化学药物相比更有优势。大冢制药公司的专利申请(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,且会阻碍血中尿酸向肠道的排泄,因此不是理想的降低血尿酸的益生菌种。张彦新等人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(张彦新,the International Symposium on Medical&PharmaceuticalBiotechnology,2009),但是基因工程改造的菌种,其安全风险未知,而且距离临床使用尚比较遥远。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,该菌种在健康志愿者高嘌呤饮食的临床研究中显示出降血尿酸的效果,但是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),提示在高尿酸血症患者中降低食源性嘌呤和通过降低肠道尿酸浓度增加肠道尿酸排泄两者结合可能会更有效。
然而,本申请发明人在分析已公开发表的降低血尿酸益生菌研究结果时,发现大部分研究针对降解的嘌呤前体,主要是降核苷的能力,没有关注益生菌在降低肠道尿酸的能力研究,尚未发现有同时具有降嘌呤前体和降尿酸能力的益生菌株。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株兼具降解嘌呤前体和尿酸能力的植物乳杆菌及其组合物与应用。
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,本发明提供一株植物乳杆菌株(Lactobacillus plantarum)KLpl-3,该菌株已于2020年7月28日保藏于中国典型培养物保藏中心,保藏编号为CCTCC NO:M2020366。
第二方面,本发明提供了一种降低血尿酸的益生菌组合物,其活性成分包含上述的植物乳杆菌株KLpl-3,KLpl-3的活菌数为1*106~2*1012CFU/g组合物。
第三方面,提供上述降低血尿酸的植物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。
第四方面,提供一种用于筛选降解嘌呤前体的益生菌的含营养的测定反应体系,其组成为:10-50mM磷酸盐;0.1-1.0%葡萄糖,0.1-0.75%酵母粉和0.1-0.5%硫酸铵,pH6.0-7.5。
第五方面,提供一种降解嘌呤前体的益生菌的筛选方法,包括如下步骤:
1)在只含嘌呤前体的无营养体系筛选益生菌降解嘌呤前体的能力:
a.在只含嘌呤前体的无营养体系筛选益生菌降核苷和核苷酸的能力:将待筛选菌株活化,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;
b.在只含嘌呤前体的无营养体系筛选益生菌降脱氧核苷和脱氧核苷酸的能力:将步骤1)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,测试条件同步骤1),然后用高效液相色谱仪(HPLC)进行检测;
2)在含嘌呤前体的有营养体系筛选益生菌降解嘌呤前体的能力:
在含嘌呤前体的有营养体系筛选益生菌降核苷和核苷酸的能力:将步骤1)获得的候筛菌株调整到OD600为2.7,分别加入含0.7mg/mL的腺苷酸、鸟苷酸、肌苷酸、腺苷、鸟苷和肌苷的含营养的测定反应体系中(调整菌体浓度OD600=0.3),反应3h终止反应时,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;所述含营养的测定反应体系的组成为:20mM磷酸盐;0.2%葡萄糖,0.25%酵母粉和0.2%硫酸铵,pH6.86;
b.在含嘌呤前体的有营养体系筛选益生菌降脱氧核苷和脱氧核苷酸的能力:将步骤1)获得的候筛菌株调整到OD600为2.7,分别加入含0.7mg/mL的脱氧腺苷酸,脱氧鸟苷酸,脱氧腺苷,脱氧鸟苷的含营养的测定反应体系中(调整菌体浓度OD600=0.3),反应3h终止反应时,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;所述含营养的测定反应体系其组成为:20mM磷酸盐;0.2%葡萄糖,0.25%酵母粉和0.2%硫酸铵,pH6.86。
第六方面,提供一种降尿酸的益生菌的筛选方法,包括如下步骤:
a.将测试菌株进行活化后,接种至MRS培养基中培养,在37℃下兼性厌氧(静置)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),取10μl点到含尿酸的琼脂平板上(尿酸4g/L,NaCl 0.5g/L,MgSO40.5g/L,K2HPO42.0g/L,KH2PO4 0.5g/L,琼脂1.5%,调至pH6.0-6.5),置于厌氧箱(氧浓度<0.5%)培养3-5天,观察尿酸降解产生的透明圈,根据透明圈的大小,初步判定尿酸的降解能力;
b.将步骤a)筛选到的有尿酸降解能力的益生菌株进行活化培养,离心收集菌体,然后接入灭菌的筛选培养基(含1.0g/L尿酸的MRS培养基),调整OD为1.0,厌氧培养箱静置培养24h,48h,取培养基离心去除菌体沉淀,取上清液测定剩余尿酸浓度,以确定其尿酸降解能力。
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,本发明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。
本发明筛选到的植物乳杆菌KLpl-3除了能降解嘌呤前体外,还具有降解尿酸的能力。在高尿酸血症的鼠模型的降尿酸效果试验显示,上述菌株显示出明显的降血尿酸效果。因此,同时具有降解嘌呤前体和尿酸能力的植物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;降低肠道中的尿酸,降低肠道尿酸吸收的同时增加血尿酸的肠道排泄,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
植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum),保藏于中国典型培养物保藏中心,保藏地址:中国.武汉.武汉大学,邮编:430072,保藏机构简称:CCTCC,保藏日期为2020年7月28日,生物保藏编号为CCTCC NO:M 2020366,菌株命名:植物乳杆菌KLpl-3。
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.尿酸琼脂糖平板筛选降尿酸菌株。
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:降嘌呤前体益生菌的筛选
将本实验室筛选并保存的27株植物乳酸杆菌,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 BioC18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,得到了具有降嘌呤前体优势(>100mg/OD·h·L)的益生菌株:KLpl-3,KLpl-22,KLpl-23,其中KLpl-3同时具有降解嘌呤核苷与嘌呤核苷酸的能力。
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。由于常规的MRS中含有酵母粉,蛋白胨等大分子营养物质,会影响到HPLC对嘌呤含量的检测,本发明人对用于测试的培养基成分和含量进行了筛选(表5),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:10-50mM磷酸盐;0.1-1.0%葡萄糖,0.1-0.75%酵母粉和0.1-0.5%硫酸铵,pH6.0-7.5。将实施例1中筛选到的优势益生菌株,在上述含有营养(表5培养基8)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6-8所示。
表5.测试体系的营养成分筛选菌株的生长效果及测试
表6.益生菌株在含营养测试体系中的生长状况
菌株 | 测试零点OD值 | 测试终点OD值 |
KLpl-3 | 0.3 | 1.032 |
KLpl-22 | 0.3 | 0.771 |
KLpl-23 | 0.3 | 0.742 |
表7.益生菌株在含营养测试体系中的降解嘌呤前体速率
表8.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6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7与表8的筛选的结果发现,植物乳杆菌KLpl-3在含核苷酸和核苷的无营养条件和有营养的条件下,降嘌呤的能力均比较稳定,没有明显下降。KLpl-22和KLpl-23的嘌呤降解能力主要是核苷,在两种测试体系下,核苷的降解能力均较稳定,由于两种菌的核苷酸的降解能力均很弱,因此其在富含营养的条件下降鸟苷酸速率下降情况并不会显著影响其总嘌呤降解能力。
实施例3.降解尿酸益生菌的筛选
将本实验室筛选并保存的待测试27株植物乳酸杆菌,进行活化,接种至MRS培养基中培养,在37℃下兼性厌氧(静置)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),取10uL点到含尿酸的琼脂平板上(尿酸4g/L,NaCl 0.5g/L,MgSO40.5g/L,K2HPO42.0g/L,KH2PO4 0.5g/L,琼脂1.5%,调至pH6.0-6.5),置于厌氧箱(氧浓度<0.5%)培养3-5天,观察尿酸降解产生的透明圈。根据透明圈的大小,初步判定尿酸的降解能力(如图2所示)。经平板筛选,结果(表9)显示,植物乳杆菌KLpl-3,KLpl-6,KLpl-11,KLpl-17,KLpl-23具有较明显的透明圈,初步判定为有尿酸降解能力。
表9:不同植物乳杆菌的降尿酸测试
菌株 | 透明圈直径(mm) | 菌株 | 透明圈直径(mm) |
KLpl-1 | 0 | KLpl-15 | 0 |
KLpl-2 | 0 | KLpl-16 | 0 |
KLpl-3 | 12 | KLpl-17 | 6 |
KLpl-4 | 0 | KLpl-18 | 0 |
KLpl-5 | 0 | KLpl-19 | 0 |
KLpl-6 | 10 | KLpl-20 | 0 |
KLpl-7 | 0 | KLpl-21 | 0 |
KLpl-8 | 0 | KLpl-22 | 0 |
KLpl-9 | 0 | KLpl-23 | 6 |
KLpl-10 | 0 | KLpl-24 | 0 |
KLpl-11 | 5 | KLpl-25 | 0 |
KLpl-12 | 0 | KLpl-26 | 0 |
KLpl-13 | 0 | KLpl-27 | 0 |
KLpl-14 | 0 |
实施例4.候选降尿酸菌株在液体培养基中的降尿酸能力确认
将实施例3中筛选到的有尿酸降解能力的植物乳杆菌株,在含尿酸的MRS培养基中进行复筛测试,以确定其尿酸降解能力。将KLpl-3,KLpl-6,KLpl-11,KLpl-17,KLpl-23菌株,进行活化培养,离心收集菌体,然后接入灭菌的筛选培养基(含1.0g/L尿酸的MRS培养基),调整OD为1.0,厌氧培养箱静置培养24h,48h,取培养基离心去除菌体沉淀,上清液用于测定剩余尿酸浓度。尿酸浓度采用武汉生之源生物工程有限公司尿酸检测试剂盒检测,结果如下:
表10.候选降尿酸益生菌的能力验证
结果(表10)显示,KLpl-3,KLpl-6具有较好的降尿酸能力。实施例1-4结果显示,植物乳杆菌KLpl-3同时具有降解嘌呤前体和尿酸的能力,具有降血尿酸的应用前景。
实施例5.候选植物乳杆菌在不同pH条件下的降嘌呤前体和尿酸筛选
人的消化道的酸碱度具有显著的差别,人的胃环境是强酸环境,很少有微生物存在于胃环境中,食物经过胃的消化后,进入肠道中。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和尿酸的益生菌,将实施例2-4中筛选到的同时可降解嘌呤前体和尿酸的植物乳杆菌KLpl-3,在模拟人肠道环境pH(5.0-7.5)下进行降嘌呤的测试。选用鸟苷和尿酸作为底物进行测试,测试方法参照实施例1和实施例4。测试结果(表11)显示,植物乳杆菌KLpl-3在不同pH环境中的降鸟苷活性相对稳定,降解尿酸的能力在pH6.0-7.5比较稳定,在pH<6.0时有下降,推测与尿酸在偏酸性条件下的溶解度降低相关。肠道除十二指肠外,其余部位的pH均>pH6.0,因此KLpl-3可以在肠道环境下较高效稳定的降解尿酸。
表11.植物乳杆菌在不同pH下的降解鸟苷速率
实施例6: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,用于植物乳杆菌KLpl-3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。测试结果如下表12所示,结果显示,植物乳杆菌KLpl-3具有良好的耐胃酸和耐胆盐的优势。
(1)胃酸耐受性实验
表12.植物乳杆菌KLpl-3在的6h耐酸测试结果
在pH2.0、pH3.0培养基中培养6h的结果显示,pH越低,活菌数下降的速度越快,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13.植物乳杆菌在的耐胆盐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2个数量级;在0.1%胆盐下,菌落数基本无下降,如表13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,仍然会有较高的活菌数进入肠道发挥作用。
实施例7:候选植物乳杆菌株的生长特性鉴定
对筛选到的候选植物乳杆菌株,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14所示。
表14.植物乳杆菌KLpl-3的生长特性鉴定
实施例8: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36只,每6只为一组,随机分成6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3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15,表明获得了较稳定的高尿酸血症动物模型。
(2)益生菌株降血尿酸效果验证
用MRS培养基分别培养筛选到的兼具降解嘌呤前体和降解尿酸能力的植物乳杆菌KLpl-3菌株与仅有降解嘌呤前体能力的植物乳杆菌KLpl-22,37℃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体5*108CFU/ml(低剂量组),5*1010CFU/ml(高剂量组)。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15。结果表明,植物乳杆菌KLpl-3和KLpl-22均具有降血尿酸的效果,但是,同等剂量下植物乳杆菌KLpl-3优于KLpl-22,提示在降低食源性嘌呤前体的基础上,降尿酸可能具有进一步将血尿酸的效果,高剂量组优于低剂量组,说明益生菌降低血尿酸的效果与进入肠道的活菌数有较大的关系。
表15.血清尿酸浓度变化(单位:μmol/L)
注:*:与建模对照组比p<0.05;#:与建模对照组比p<0.01
实施例9:口服植物乳杆菌菌株对高尿酸血症病人血尿酸的影响
将候选植物益生菌株(KLpl-3,KLpl-22)在符合益生菌生产标准的工厂,生产为益生菌固体饮料,活菌数≥1*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。空白安慰剂产品,为装有等量的麦芽糊精。征集了30名高尿酸血症病人(血尿酸>420μmol/L)做志愿者,随机分为3组,每组10人,分别服用植物乳杆菌KLpl-3益生菌固体饮料(测试组1),植物乳杆菌KLpl-22益生菌固体饮料(测试组2)或麦芽糊精固体饮料(安慰剂组),每天两次(早餐后,晚睡前各一次),干预时间为30天。分别在干预前1天,和第30天测定血尿酸水平进行评价干预效果。
表16.血尿酸浓度变化(单位:μmol/L)
表17.表16各组血尿酸浓度变化的结果比较(单位:μmol/L)
组别 | 干预前 | 干预后 | 血尿酸变化值 |
安慰剂组 | 578.5±83.9 | 575.5±72.1 | 3.0±15.5 |
KLpl-3测试组 | 599.0±78.0 | 498.2±57.7 | 100.8±39.52# |
KLpl-22测试组 | 593.5±63.9 | 525.6±58.6 | 67.9±28.3# |
注:*:与安慰剂组比p<0.05;#:与安慰剂组比p<0.01
人体效果试验结果显示,植物乳杆菌KLpl-3益生菌固体饮料测试组血尿酸平均下降幅度100.8μmol/L,植物乳杆菌KLpl-22益生菌固体饮料测试组的血尿酸平均下降幅度67.9μmol/L,安慰剂组的血尿酸平均幅度下降只有3μmol/L。试验结果提示,益生菌通过降解食物中的嘌呤前体,减少食源性嘌呤吸收,可以降低血尿酸水平,同时具有嘌呤前体降解能力和尿酸降解能力的KLpl-3比仅具有嘌呤前体降解能力的KLpl-22的降尿酸水平更优(100.8μmol/L vs 67.9μmol/L),提示降低肠道尿酸有助于进一步降低血尿酸水平。
实施例10:降解嘌呤前体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,植物乳杆菌KLpl-3冻干粉(活菌数1*1011cfu/g)1mg。将上述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,带酸奶凝固后,即可食用。4℃冷藏后,口味更佳。
实施例11:一种含降嘌呤前体益生菌的咀嚼片的制备
本实施例提供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%,植物乳杆菌KLpl-3冻干粉(1*1012cfu/g)20%;羧甲基纤维素12%,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,将混合好的物料倒入压片机进行压片,调整冲压压力,使益生菌咀嚼片的硬度在10-15kg,在洁净环境下分装至双层泡罩板或者高密度聚乙烯瓶中(高密度聚乙烯瓶需加入干燥剂包)。该咀嚼片产品的活菌数≥1*108cfu/g。
实施例12:一种含降嘌呤前体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:将植物乳杆菌KLpl-4冻干粉(1.5*1012cfu/g)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13:一种含降嘌呤前体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%,植物乳杆菌KLpl-4冻干粉(1.5*1012cfu/g)60%,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14:一种含降嘌呤前体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:将活化好的植物乳杆菌KLpl-4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。用无菌水调配乳酸菌原液至活菌数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)
1.一株植物乳杆菌株(Lactobacillus plantarum)KLpl-3,其特征在于,该菌株已于2020年7月28日保藏于中国典型培养物保藏中心,保藏编号为CCTCC NO:M 2020366。
2.一种降低血尿酸的益生菌组合物,其特征在于,所述益生菌组合物的活性成分包含权利要求1所述的植物乳杆菌株KLpl-3。
3.根据权利要求1所述的益生菌组合物,其特征在于,所述益生菌组合物含有植物乳杆菌株KLpl-3的活菌数为1*106~5*1012cfu/g组合物。
4.权利要求1所述的植物乳杆菌株KLpl-3或权利要求2或3所述的降低血尿酸的益生菌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。
5.根据权利要求4所述的应用,其特征在于,所述的药物是供口服的剂型。
6.根据权利要求5所述的应用,其特征在于,所述剂型是选自: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。
7.根据权利要求4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。
8.一种用于筛选降解嘌呤前体的益生菌的含营养的测定反应体系,其组成为:10-50mM磷酸盐,质量百分比为0.1-1.0%葡萄糖,0.1-0.75%酵母粉和0.1-0.5%硫酸铵,其余为水,pH6.0-7.5。
9.一种降解嘌呤前体的益生菌的筛选方法,包括如下步骤:
1)在只含嘌呤前体的无营养体系筛选益生菌降解嘌呤前体的能力:
a.在只含嘌呤前体的无营养体系筛选益生菌降核苷和核苷酸的能力:将待筛选菌株活化,接种至MRS培养基中培养,在37℃下兼性厌氧或氧浓度<0.5%的严格厌氧条件下静置培养8~20h,离心收集菌体,用100mM,pH7.0磷酸盐缓冲液洗涤3遍后,调整至OD600=2.7,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20mM,pH6.86磷酸盐测试缓冲体系中,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进行检测;
b.在只含嘌呤前体的无营养体系筛选益生菌降脱氧核苷和脱氧核苷酸的能力:将步骤1)筛选到的优势益生菌株进一步以脱氧鸟苷,脱氧腺苷及脱氧腺苷酸,脱氧鸟苷酸为底物进行筛选测试,测试条件同步骤a),然后用高效液相色谱仪进行检测;
2)在含嘌呤前体的有营养体系筛选益生菌降解嘌呤前体的能力:
a.在含嘌呤前体的有营养体系筛选益生菌降核苷和核苷酸的能力:将步骤1)获得的候筛菌株调整到OD600为2.7,分别加入含0.7mg/mL的腺苷酸、鸟苷酸、肌苷酸、腺苷、鸟苷和肌苷的含营养的测定反应体系中,调整菌体浓度OD600=0.3,反应3h终止反应时,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;所述含营养的测定反应体系的组成为:20mM磷酸盐,0.2%葡萄糖,0.25%酵母粉和0.2%硫酸铵,其余为水,pH6.86;
b.在含嘌呤前体的有营养体系筛选益生菌降脱氧核苷和脱氧核苷酸的能力:将步骤1)获得的候筛菌株调整到OD600为2.7,分别加入含0.7mg/mL的脱氧腺苷酸,脱氧鸟苷酸,脱氧腺苷,脱氧鸟苷的含营养的测定反应体系中,调整菌体浓度OD600=0.3,反应3h终止反应时,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;所述含营养的测定反应体系其组成为:20mM磷酸盐,0.2%葡萄糖,0.25%酵母粉和0.2%硫酸铵,其余为水,pH6.86。
10.一种降尿酸的益生菌的筛选方法,包括如下步骤:
a.将测试菌株进行活化后,接种至MRS培养基中培养,在37℃下兼性厌氧条件下静置培养8~20h,离心收集菌体,用100mM,pH7.0磷酸盐缓冲液洗涤3遍后,调整至OD600=2.7,取10uL点到含尿酸的琼脂平板上,所述尿酸的琼脂平板的组成为:尿酸4g/L,NaCl 0.5g/L,MgSO40.5g/L,K2HPO42.0g/L,KH2PO4 0.5g/L,琼脂1.5%,其余为水,调至pH6.0-6.5,置于氧浓度<0.5%的厌氧箱培养3-5天,观察尿酸降解产生的透明圈,根据透明圈的大小,初步判定尿酸的降解能力;
b.将步骤a)筛选到的有尿酸降解能力的益生菌株进行活化培养,离心收集菌体,然后接入灭菌的含1.0g/L尿酸的MRS培养基,调整OD为1.0,厌氧培养箱静置培养24h,48h,取培养基离心去除菌体沉淀,取上清液测定剩余尿酸浓度,以确定其尿酸降解能力。
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