CN114686396A - 一种抗幽门螺杆菌的凝结芽孢杆菌bc99及其应用 - Google Patents

一种抗幽门螺杆菌的凝结芽孢杆菌bc99及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及微生物技术领域,一种抗幽门螺杆菌的凝结芽孢杆菌BC99及其应用。本发明提供的凝结芽孢杆菌BC99具有较强的抑制幽门螺杆菌的能力,在与幽门螺杆菌共培养时,能有效减少幽门螺杆菌的活菌数,降低其生长量,还能显著降低其尿素酶活性。同时,凝结芽孢杆菌BC99具有较强的自聚能力以及与幽门螺杆菌的共聚能力,阻碍病原菌在机体的黏附,体现出凝结芽孢杆菌具有较强的病原菌清除能力。本发明提供凝结芽孢杆菌BC99在制备抗幽门螺杆菌产品以及治疗胃炎、胃溃疡或胃癌的产品上的应用。

Description

一种抗幽门螺杆菌的凝结芽孢杆菌BC99及其应用
技术领域
本发明涉及微生物技术领域,具体涉及一种抗幽门螺杆菌的凝结芽孢杆菌BC99及其应用。
背景技术
幽门螺杆菌是澳大利亚学者罗宾.沃伦(J.Robin,Warren)和巴里马歇尔(Barry,Marshall)在1983年首先分离发现。它是革兰氏阴性杆菌,菌体呈S形或弧形弯曲,一端的鞭毛可以使细菌穿过胃粘膜而定居在胃上皮细胞,能产生大量尿素酶,分解尿素在菌体周围形成弱碱性环境,免受胃酸杀死。幽门螺杆菌在人群感染率高达50%,幽门螺杆菌感染主要发生于胃十二指肠,是引起慢性胃炎、消化性溃疡的主要发病原因,与胃癌发生密切相关。世界卫生组织已把幽门螺杆菌列为胃癌的第一类致癌原。传统治疗幽门螺旋杆菌主要采用铋制剂或质子泵抑制剂加抗生素的三联疗法或四联疗法。而频繁使用抗生素会导致菌群失衡,引起胃肠道不适,腹痛、恶心、呕吐以及腹泻等症状,出现后续治疗依从性差,甚至会产生耐药菌株,病情反复出现。现存的一些根除治疗幽门螺杆菌的方法带来了一些副作用,对人体危害较大,影响了患者的正常生活。因此需要找到一种能有效抑制幽门螺杆菌安全、温和的方法,改善人们的日常生活。
微生态学的兴起,将人们预防、治疗幽门螺杆菌的注意力转向了益生菌,大量研究表明益生菌具有调节肠道菌群平衡,提高机体免疫力,降低抗生素治疗带来的副作用等功能。益生菌可通过代谢产生抑菌物质如细菌素,短链脂肪酸,过氧化氢等来抑制幽门螺杆菌,同时,作为主要益生菌的乳酸菌在代谢过程产生的乳酸有降低幽门螺杆菌尿素酶活性的能力。凝结芽孢杆菌作为益生菌新的研究热点,是一种既能产芽孢又能产乳酸的益生菌,凝结芽孢杆菌还能产生大量的有益代谢产物,如凝结素,短链脂肪酸从而能抑制大肠埃希氏菌,沙门氏菌等常见的肠道致病菌,由于能形成芽孢,耐酸耐胆盐,耐高温高压,因而进入机体后存活率高,更利于在机体发挥有益作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗幽门螺杆菌的凝结芽孢杆菌BC99及其应用。
本发明涉及的凝结芽孢杆菌BC99,其微生物保藏号为CGMCC No.21801;分类命名为:凝结芽孢杆菌Bacillus coagulans;保藏时间:2021年02月01日;保藏单位: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。
本发明提供的凝结芽孢杆菌BC99具有较强的抑制幽门螺杆菌生长的能力,在与幽门螺杆菌共培养时,能有效减少病原菌的活菌数,明显降低其生长量。
本发明提供的凝结芽孢杆菌BC99能有效降低尿素酶活性,可抵抗幽门螺杆菌感染。
本发明提供的凝结芽孢杆菌BC99具有较强的自聚能力以及与病原菌的共聚能力。自聚能力在24h达到65%以上,与幽门螺杆菌的共聚能力在24h时,达到64%以上。
本发明提供的凝结芽孢杆菌BC99制备成菌粉后的芽孢率可达90%,在中国专利申请202110285874.6中已公开。由于其高芽孢特性,BC99耐胃液耐胆盐能力强,保证其进入胃肠道后存活率高。
本发明提供的凝结芽孢杆菌BC99对青霉素类(青霉素、氨苄西林、苯唑西林和阿莫西林)、头孢菌素类(头孢克洛、头孢曲松和头孢噻吩)、氨基糖苷类(链霉素、庆大霉素和卡那霉素)、大环内脂类(新霉素、红霉素和阿奇霉素)、四环素类(四环素)、糖肽类(万古霉素)、磺胺类(甲氧嘧啶)、喹诺酮类(环丙沙星)、林克胺类(克林霉素)、利福霉素类(利福平)和其他类(新生霉素)10类的20种常见抗生素敏感,安全性高,首次在中国专利申请202110285874.6中公开。
本发明提供的凝结芽孢杆菌BC99能显著降低小鼠胃组织中幽门螺杆菌的含量,从而减少胃粘膜炎症的发生。
本发明提供的凝结芽孢杆菌BC99在制备抗幽门螺杆菌产品以及治疗胃炎、胃溃疡或胃癌的产品上的应用。
所述的产品包含但不限于食品或药品。食品使用形式可包括但不限于糖果,饮料,饼干。药品使用形式可包括但不限于胶囊,片剂,颗粒剂,丸剂等。
根据实施例,所述的产品,包括蛋白粉,也包括胶囊。
本发明提供的凝结芽孢杆菌BC99具有较强的抑制幽门螺杆菌的能力,在与幽门螺杆菌共培养时,能有效减少幽门螺杆菌的活菌数,降低其生长量,还能显著降低尿素酶活性。同时,凝结芽孢杆菌BC99具有较强的自聚能力以及与幽门螺杆菌的共聚能力,阻碍病原菌在机体的黏附,体现出凝结芽孢杆菌具有较强的病原菌清除能力。而且本发明的凝结芽孢杆菌BC99芽孢率高,芽孢状态进入机体后显示出较强的耐胃酸耐胆盐能力。另外所述凝结芽孢杆菌BC99对常见的抗生素敏感,安全性高。
附图说明
图1凝结芽孢杆菌BC99拮抗幽门螺杆菌抑菌圈图。
图2凝结芽孢杆菌BC99降低幽门螺杆菌的尿素酶活性图。
图3凝结芽孢杆菌BC99的自聚能力。
图4凝结芽孢杆菌BC99与病原菌的共聚能力。
图5凝结芽孢杆菌BC99与幽门螺杆菌共培养时幽门螺杆菌的活菌数。
图6凝结芽孢杆菌BC99对胃液和胆盐的耐受能力。
图7凝结芽孢杆菌BC99干预小鼠胃组织中幽门螺杆菌的含量检测。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细阐述,但本发明的实施方式不限于此。
本实施例中所用的幽门螺旋杆菌(ATCC 43504)来源于广东微生物菌种保藏中心。本实施例中所用普通培养基常规市场可购买,本实施例中哥伦比亚琼脂购自OXOID公司,BHI固体培养基和液体培养基购自青岛海博生物技术有限公司,无菌脱纤维羊血购自上海源叶生物科技有限公司。
下述实施例所使用的凝结芽孢杆菌培养基的配比为:葡萄糖0.1g,酵母浸粉5g,蛋白胨10g,氯化钠5g,加水定容至1000mL,pH调节至7.0,500mL三角瓶分装,每瓶300mL,按每瓶装量称琼脂粉18g/L于三角瓶中,塞好棉塞,牛皮纸外包扎,121℃灭菌20min。灭菌好的培养基冷却至45~50℃时,倒制平板培养基。
哥伦比亚血平板制备方法:将BHI固体培养基和哥伦比亚琼脂按1:3的比例混合后加入1L水,分装于500ml三角瓶中,121℃灭菌20min,冷却至50~55℃时,加入5%的无菌脱纤维羊血,混合均匀后倒板。
MRS培养基:蛋白胨10g、牛肉膏10g、酵母浸膏5g、葡萄糖20g、K2HPO4 2g、柠檬酸钠2g、Mg SO4·7H2O 0.2g、乙酸钠5.0g、MnSO4·4H2O 0.2g,吐温801m L,1000m L蒸馏水。121℃灭菌20min。
改良MRS培养基:胰蛋白胨10g、牛肉膏10g、酵母浸膏5g、葡萄糖20g、K2HPO42 g、柠檬酸钠2g、Mg SO4·7H2O 0.2g、Mn SO4·4H2O 0.2g,1000m L蒸馏水。121℃灭菌20min。
下述实施例中菌种的活化方法如下:
凝结芽孢杆菌活化:将凝结芽孢杆菌甘油管菌种划线接种至平板培养基中,42℃培养48~72h,挑取单菌落再次划线至斜面培养基42℃培养48~72h,用PBS洗脱收集菌体,调整菌液浓度为108CFU/ml。
鼠李糖乳杆菌LGG的活化:将鼠李糖乳杆菌甘油管划线接种至MRS平板培养基中,37℃培养48~72h,出现单菌落后挑取单菌落接种至改良MRS液体培养基中进行一代活化,37℃培养15~18h,转接二代至改良MRS液体培养基中37℃培养15~18h,得到鼠李糖乳杆菌菌悬液,调整浓度为108CFU/ml
幽门螺杆菌菌种制备:将幽门螺杆菌甘油管划线接种至哥伦比亚血平板中,于37℃三气培养箱中培养3~5天,其中三气培养箱的成分比例为:N2含量85%,CO2含量10%,O2含量5%,待单菌落出现后,挑单菌落再次密集划线至哥伦比亚血平板中,于37℃三气培养箱中培养3~5天,用3~5mlPBS收集平板菌体,调浓度为109CFU/ml,并检测活菌数。
实施例一 凝结芽孢杆菌BC99抑制幽门螺杆菌的能力检测
凝结芽孢杆菌BC99抑制幽门螺杆菌的实验:将哥伦比亚和BHI的混合固体培养基冷却至55℃左右,按100ml培养基加入5ml无菌脱纤维羊血,混合均匀,再取109CFU/ml的幽门螺杆菌菌悬液1ml加入上述混合均匀的培养基中,摇晃均匀,避免产生气泡,使体系病原菌活菌数在107CFU/mL数量级,然后迅速倾注于预先放置牛津杯的平板中,待培养基冷却凝固后,取出牛津杯,于每孔注入200μL的108CFU/ml凝结芽孢杆菌菌悬液,并设鼠李糖乳杆菌LGG为对照,设PBS和改良MRS液体培养基为空白对照,将平皿轻盖后正置于37℃三气培养箱中培养2~3天,并用游标卡尺测量抑菌圈直径,每个菌做三个平行。
表1凝结芽孢杆菌拮抗幽门螺杆菌的抑菌圈直径
Figure BDA0003428244790000041
Figure BDA0003428244790000051
如图1和表1所示6株不同的凝结芽孢杆菌对幽门螺杆菌的抑制作用,以LGG为对照,不同菌株表现出对幽门螺杆菌拮抗作用的差异性,其中凝结芽孢杆菌BC99对幽门螺杆菌的抑制能力最强。
实施例二 凝结芽孢杆菌BC99抑制幽门螺杆菌尿素酶活性的检测
将培养好的幽门螺杆菌用PBS重悬两次,用BHI调节幽门螺杆菌浓度为1x108CFU/mL。在96孔板中,取40μL幽门螺杆菌和10μL凝结芽孢杆菌BC99发酵上清液,放入三气培养箱中培养24h。然后取出加入150μL尿素酶测试液,用OD550nm的酶标仪震荡,测定吸光值。空白组为尿素酶指示剂,对照组为BHI培养基。
尿素酶指示剂:0.9%NaCl,20mmo1/L尿素,14ug/mL苯酚红。用HC1调pH至6.8,用分光光度计测OD550nm处的密度值。
结果如图2所示,凝结芽孢杆菌BC99发酵上清液能有效降低幽门螺杆菌尿素酶的活性,从而控制病原菌破坏胃部酸性环境,降低炎症及溃疡的发生。
实施例三 凝结芽孢杆菌BC99的自聚和与幽门螺杆菌的共聚能力
1、自聚能力:将培养好的凝结芽孢杆菌BC99菌液离心,收集菌体,用PBS缓冲液冲洗2次后,再用PBS重悬,调至OD600为0.6。取40mL细胞悬浊液于50mL离心管中,涡旋充分混合后置于37℃条件下孵育,菌悬液孵育2h、5h、21h、24h时后,分别小心吸取上层菌液2.5mL,测定菌悬液在600nm处的吸光值OD,计算菌株自聚力。自聚力%=1-(At/Ao),其中Ao=起始吸光值,At=取样时的吸光值。
2、共聚能力:将凝结芽孢杆菌按3%接种量取菌液接种于MRS液体培养基,37℃培养24h,菌液备用。幽门螺杆菌按5%接种量接种至含10%胎牛血清的BHI液体培养基中,于37℃三气培养箱中培养4天,得到幽门螺杆菌菌液。分别将培养好的凝结芽孢杆菌BC99和幽门螺杆菌离心,收集凝结芽孢杆菌菌体及病原菌菌体,用PBS缓冲液冲洗2次后,再用PBS重悬,调凝结芽孢杆菌BC99的OD600值为0.60,幽门螺杆菌的OD600值为0.4,充分震荡混匀,分别测定初始OD600的值Ax、Ay,凝结芽孢杆菌BC99与幽门螺杆菌各取20mL等体积至50mL离心管中混匀,涡旋震荡20S后37℃静置孵育,菌悬液孵育2h、5h、21h、24h时,分别小心吸取上层液体2.5mL,测定菌悬液在600nm处的吸光值(A),计算菌株与病原菌的共聚力。
共聚力%=[(Ax+Ay)/2-A(x+y)]/[Ax+Ay/2]×100,
其中x和y分别代表两种菌株,(x+y)代表混合物。
结果如图3、图4所示,凝结芽孢杆菌显示出较强的自聚能力,随着时间的延长,自聚能力增强,24h时自聚能力为65%以上。凝结芽孢杆菌与幽门螺杆菌的共聚能力,随着时间的延长,共聚能力增强,24h时共聚能力达到64%。说明凝结芽孢杆菌能够通过共聚方式去除病原菌,更有利发挥益生作用,促进机体的健康水平。
实施例四 凝结芽孢杆菌BC99与幽门螺杆菌的共培养
将活化好的新鲜幽门螺杆菌1x108CFU/mL)重悬在含有10%的胎牛血清BHI液体培养基中,加入10%凝结芽孢杆菌(活菌数1x108CFU/mL),于37℃三气培养箱培养48h,检测活菌数。
LGG活菌数使用MRS培养基检测计数,凝结芽孢杆菌活菌数采用PCA培养基检测计数,幽门螺杆菌采用选择性培养基计数,其中选择性平板培养基为哥伦比亚血琼脂加入1%混合抗生素(多粘菌素B 40mg、甲胺苄啶(TMP)60mg、两性霉素B 40mg、万古霉素50mg,将四种抗生素混合均匀后倒入200mL的无菌带塞容量瓶中,加入双蒸水定容,0.22μm除菌后转移到无菌带盖玻璃瓶中,4℃保存备用)。
结果如图5所示,和幽门螺杆菌纯培养相比,凝结芽孢杆菌BC99在与幽门螺杆菌共培养时,幽门螺杆菌的生长受到抑制,活菌数显著下降。
实施例五 凝结芽孢杆菌BC99的耐受能力测定
模拟胃液:配制0.5%生理盐水,加入0.3%胃蛋白酶,用1mol/L盐酸调节pH至2.5,充分溶解后用0.22μm微孔滤膜过滤除菌备用;
胆盐溶液:在MRS液体培养基中添加0.2%(w/v)的巯基乙酸钠,再加入终浓度为0.3%的胆盐,115℃、灭菌15min备用。
分别取凝结芽孢杆菌BC99的芽孢菌悬液1mL,离心6000rpm 6min,弃上清,加入PBS充分震荡均匀,离心10000rpm,2min小心弃去上清收集菌体。然后加入1mL的模拟胃液中,于37℃培养2.5h,用稀释平板法测定活菌总数(CFU/mL),并以0h测定值作为空白对照,计算存活率。
实验结果如图6显示,在胃液pH 2.5条件下37℃孵育2.5h后,凝结芽孢杆菌BC99活菌数存活率高达93.8%,在胆盐溶液中37℃孵育2.5h后,存活率高达97%。表明凝结芽孢杆菌BC99具有较强的耐受胃液和胆盐的能力,在进入机体后能有效发挥益生功效,调节肠道菌群平衡和机体免疫力。
实施例六 凝结芽孢杆菌BC99抗生素敏感性安全评价
将凝结芽孢杆菌划线接种于琼脂平板上,42℃培养48h后,得到单菌落。挑取单菌落至PBS中制备菌悬液,调整菌悬液浓度为108CFU/mL。取350μL菌悬液,用无菌棉签均匀涂布于整个MRS固体平板,将抗生素药敏试纸片按照一定间距有序置于平板表面37℃,培养适宜时间后观察,用游标卡尺测量抑菌圈直径,结果见表2。
表2凝结芽孢杆菌BC99抗生素敏感性实验安全评价
Figure BDA0003428244790000071
Figure BDA0003428244790000081
从表2可以看出,凝结芽孢杆菌BC99对20种抗生素都显示敏感,表明BC99是具有益生功能的安全性菌株。
实施例七 凝结芽孢杆菌BC99菌粉制备
菌种活化:将凝结芽孢杆菌冻干管或甘油管菌种在固体平板上划线,42℃恒温培养箱中培养48~72h,长出大小合适的单菌落。
摇瓶培养:平板上挑取合适的单菌落接入150mL/500mL摇瓶种子培养基中扩大培养,培养温度45℃,摇床转速250rpm,培养至菌液OD 600≥3.0,得到一级种子液。种子培养基配比如下:以重量百分比计为,葡萄糖2.0%、酵母浸粉1.0%、蛋白胨1.0%、MgSO4·7H2O0.03%、MnSO 40.01%、NaCl 0.05%、K2HPO40.1%、FeSO4·7H2 O 0.001%,CaCO30.05%,调节初始pH值为7.0±0.1,115℃灭菌30min。
种子罐扩培:将培养好的一级种子液接入装有种子培养基的种子罐中扩大培养,接种量为5%,培养至菌液OD 600≥6.0,得到二级种子液。
发酵罐发酵:将培养好的二级种子液移种至装有发酵培养基的发酵罐中,二级种子液移种至发酵罐时接种量为5%,发酵24h,得到高浓度凝结芽孢杆菌发酵液。
发酵液离心,喷雾:凝结芽孢杆菌发酵液经离心分离、菌体重悬,得到的浓缩菌悬液进行喷雾干燥,喷雾干燥控制条件为:喷雾干燥塔进风温度为160℃±2℃,出风温度为82℃±2℃,塔内真空度为-0.01MPa~-0.02MPa。收集喷雾干燥后所得的菌粉,即为BC99菌粉。
实施例八 凝结芽孢杆菌BC99干预幽门螺杆菌感染小鼠的实验
1.将凝结芽孢杆菌BC99菌粉用0.85%生理盐水重悬为2x109CFU/mL,灌胃小鼠时使用。
2.将冻存的幽门螺杆菌甘油管菌种在哥伦比亚血平板划线培养,活化两代后在哥伦比亚血平板中培养3天,用PBS洗下菌体,6000r/min离心5min,用生理盐水重悬,调整密度为1x109CFU/mL,立即用于接种动物实验。
3.幽门螺杆菌感染小鼠模型建立选40只C57BL/6雄性小鼠,体重18-20,同室分笼饲养。动物饲养室温度23±2℃,湿度50%±10%,12h/12h昼夜交替,,自由进食及饮水的条件下适应饲养3-5天后随机分组。随机分4组,每组10只,灌胃时,小鼠先禁食12h。第一组为空白组:灌胃量为每天0.5mL/只生理盐水;第二组为幽门螺杆菌感染组:每天灌胃0.5mL5%NaHCO3溶液1h后再接种培养好的具有活力的0.5ml幽门螺杆菌菌液(浓度为1x109CFU/ml),幽门螺杆菌隔天灌胃。第三组为BC99干预组:首先每日1次给每只小鼠灌胃0.5ml BC99菌悬液(浓度为1x109CFU/ml),连续2周后,按第二组的方式灌胃幽门螺杆菌菌液,同时灌胃BC99菌悬液直到检测。第四组为BC99益生菌组,BC99菌液灌胃量为每天浓度为1x109CFU/ml0.5ml的BC99菌悬液,直到检测。
小鼠胃组织中幽门螺杆菌含量的检测:
将小鼠胃组织的匀浆液,通过梯度稀释后,涂布至哥伦比亚血琼脂含1%混合抗生素(多粘菌素B 40mg、甲胺苄啶(TMP)60mg、两性霉素B 40mg、万古霉素50mg,将四种抗生素混合均匀后倒入200mL的无菌带塞容量瓶中,加入双蒸水定容,0.22μm除菌后转移到无菌带盖玻璃瓶中)平板中计数检测,37℃三气培养箱培养72h。
从图7可以看出,幽门螺杆菌感染组小鼠胃组织中幽门螺杆菌含量约在105~106CFU/g,空白组和BC99益生菌组未检测到幽门螺杆菌。BC99干预组,幽门螺杆菌的含量呈明显下降趋势,显示凝结芽孢杆菌在一定程度上抑制了幽门螺杆菌生长,维护机体的正常功能,能有效缓解幽门螺杆菌引起的胃组织炎症。
实施例九 凝结芽孢杆菌BC99在缓解胃炎蛋白粉中的应用
称取蛋白质粉700份,猴头菇粉20份,麦芽糊精60份,维生素B20.5份,维生素B60.5份,BC99菌粉10份混合均匀,再加入10倍重量的水混合均匀,60℃温度下搅拌10分钟,再加入10份蜂蜜搅拌,80℃混匀2小时,然后在75℃条件下烘干研磨成粉,过200目筛,包装即为产品。
实施例十 凝结芽孢杆菌BC99在胶囊产品中的应用
将凝结芽孢杆菌BC99菌液接种种子液培养10h后,按5%接种量接种发酵罐,45℃培养25h后,得到凝结芽孢杆菌BC99发酵液,将发酵液离心、喷雾干燥得到凝结芽孢杆菌BC99菌粉,取适量BC99菌粉与辅料混合装入胶囊中即得BC99胶囊产品。

Claims (6)

1.一种抗幽门螺杆菌的凝结芽孢杆菌BC99和在制备抗幽门螺杆菌产品以及治疗胃炎、胃溃疡或胃癌产品上的应用,凝结芽孢杆菌BC99,其微生物保藏号为CGMCCNo.21801;分类命名为:凝结芽孢杆菌Bacilluscoagulans;保藏时间:2021年02月01日;保藏单位: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。
2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述的产品包含食品或药品。
3.根据权利要求2所述的应用,其特征在于,所述食品包括糖果,饮料或饼干。
4.根据权利要求2所述的应用,其特征在于,所述药品包括胶囊、片剂、颗粒剂或丸剂。
5.根据权利要求2所述的应用,所述的产品为蛋白粉,其特征在于,称取蛋白质粉700份,猴头菇粉20份,麦芽糊精60份,维生素B20.5份,维生素B60.5份,BC99菌粉10份混合均匀,再加入10倍重量的水混合均匀,60℃温度下搅拌10分钟,再加入10份蜂蜜搅拌,80℃混匀2小时,然后在75℃条件下烘干研磨成粉,过200目筛,包装即为产品。
6.根据权利要求2所述的应用,所述的产品为胶囊,其特征在于,将凝结芽孢杆菌BC99菌液接种种子罐培养10h后,按5%接种量接种发酵罐,45℃培养25h后,得到凝结芽孢杆菌BC99发酵液,将发酵液离心,喷雾干燥得到凝结芽孢杆菌BC99菌粉,取适量BC99菌粉与辅料混合装入胶囊中即得BC99胶囊产品。
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