CN115433700B - 一株沙氏别样杆菌及其在制备防治炎症性肠病药物中的应用 - Google Patents

一株沙氏别样杆菌及其在制备防治炎症性肠病药物中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及微生物技术领域,具体涉及一株沙氏别样杆菌及其在制备防治炎症性肠病药物中的应用。本发明提供沙氏别样杆菌(Alistipes shahii)As360,其保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏编号为CGMCC No.40304。本发明提供的沙氏别样杆菌(Alistipes shahii)As360能够缓解肠道炎症,对于炎症性肠病具有防治功效,且耐酸、耐胆盐能力较强,具有较强的自聚集能力和疏水性,对于动物具有较高的安全性,可作为益生菌制剂用于缓解炎症性肠病,减轻肠道粘膜损伤和结肠炎症,为炎症性肠病的防治提供了新的策略,具有潜在的临床应用前景。

Description

一株沙氏别样杆菌及其在制备防治炎症性肠病药物中的应用
技术领域
本发明涉及微生物技术领域,尤其涉及一株沙氏别样杆菌及其在制备防治炎症性肠病药物中的应用。
背景技术
炎症性肠病(Inflammatory Bowel Disease,IBD)包括溃疡性结肠炎(UlcerativeColitis,UC)和克罗恩病(Crohn's Disease,CD),是一种肠道炎症性疾病,易复发且发病机制受多种因素综合作用,包括遗传易感性、肠屏障功能受损、肠道菌群失调和免疫反应紊乱等。目前炎症性肠病的主要疗法如糖皮质激素、氨基水杨酸酯、免疫抑制剂和手术切除等可能会出现严重不良反应,并损害生活质量。因此,亟需研发替代疗法。
研究表明,短链脂肪酸(SCFAs)对多种肠道局部免疫细胞具有免疫调节作用并在缓解IBD中扮演重要角色。沙氏别样杆菌( Alistipes shahii)是能产生SCFAs的革兰阴性专性厌氧肠道共生菌,且IBD患者肠道中沙氏别样杆菌的丰度显著下降。目前尚未见具有防治炎症性肠病功效的沙氏别样杆菌( Alistipes shahii)菌株的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一株沙氏别样杆菌及其应用。
具体地,本发明提供以下技术方案:
本发明提供沙氏别样杆菌( Alistipes shahii)As360,该菌株于2022年8月10日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC,地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号,中国科学院微生物研究所,邮编100101),分类命名为 Alistipes shahii,保藏编号为CGMCC No.40304。
沙氏别样杆菌( Alistipes shahii)As360为从健康人粪便中分离得到,经动物实验验证,该菌株具有防治炎症性肠病的功效,且具有较强的耐酸、耐胆盐能力和较强的自聚集能力与疏水性,适于作为益生菌制剂用于缓解炎症性肠病。
本发明提供一种菌剂,所述菌剂含有以上所述的沙氏别样杆菌( Alistipes  shahii)As360。
优选地,上述菌剂中沙氏别样杆菌( Alistipes shahii)As360以活菌形式存在。
上述菌剂可以为液体菌剂或固体菌剂。
本发明还提供以上所述的菌剂的制备方法,所述方法包括将沙氏别样杆菌( Alistipes shahii)As360经培养获得菌液的步骤。
优选地,所述培养使用的培养基为含脱纤维羊血的脑心浸液培养基(BHI);所述培养基中,脱纤维羊血的体积百分含量为4-6%。
优选地,所述培养为在37℃条件下厌氧培养。
在本发明的一些实施方式中,沙氏别样杆菌( Alistipes shahii)As360的培养方法为:使用含5%( v/v)脱纤维羊血的脑心浸液培养基,在37℃条件下厌氧培养。
上述获得的菌液可直接或加入微生物制剂领域允许的辅料制备为液体菌剂,也可收集菌液中的菌体与冻干保护剂等微生物制剂领域允许的辅料混合后经真空冷冻干燥制备为干粉菌剂。
基于沙氏别样杆菌( Alistipes shahii)As360的功能,本发明提供该菌株的以下应用:
本发明提供所述沙氏别样杆菌( Alistipes shahii)As360或所述菌剂在制备用于预防和/或治疗结肠炎的药物中的应用。
本发明提供所述沙氏别样杆菌( Alistipes shahii)As360或所述菌剂在制备用于预防和/或治疗炎症性肠病的药物中的应用。
优选地,所述炎症性肠病为溃疡性结肠炎或克罗恩病。
本发明还提供所述沙氏别样杆菌( Alistipes shahii)As360或所述菌剂在制备用于抵抗肠黏膜损伤的药物中的应用。
优选地,以上所述的药物的有效成分含有所述沙氏别样杆菌( Alistipes shahii)As360或所述菌剂。
所述药物中,沙氏别样杆菌( Alistipes shahii)As360优选以活菌形式存在。
以上所述的药物中,除含有沙氏别样杆菌( Alistipes shahii)As360外,还可包含其它对于炎症性肠病具有防治功效的有效成分,和/或,含有药学领域允许的载体或辅料。
在本发明的一些实施方式中,上述药物的有效成分中含有补充型沙氏别样杆菌( Alistipes shahii)As360菌液。
上述补充型沙氏别样杆菌( Alistipes shahii)As360菌液的制备方法包括:将在培养基中活化培养的沙氏别样杆菌( Alistipes shahii)As360制备为菌悬液。活化培养的时间优选为2-3 d。活化培养的条件优选为37℃环境中进行厌氧培养。
上述菌悬液可通过将沙氏别样杆菌( Alistipes shahii)As360菌体以PBS等缓冲液悬浮制得。菌悬液的OD600值优选为3-5。
本发明的有益效果在于:本发明提供的沙氏别样杆菌( Alistipes shahii)As360能够缓解肠道炎症,对于炎症性肠病具有防治功效,且耐酸、耐胆盐能力较强,能够耐受胃肠道环境,同时具有较强的自聚集能力和疏水性,对于动物具有较高的安全性,可作为益生菌制剂用于缓解炎症性肠病,减轻肠道粘膜损伤和结肠炎症,为炎症性肠病的防治提供了新的策略,具有潜在的临床应用前景。
经C57BL/6小鼠结肠炎模型实验验证,采用沙氏别样杆菌( Alistipes shahii)As360菌液进行7天预灌胃处理,菌株对实验动物无明显毒副作用;正式干预7天后,发现小鼠腹泻及血便等症状减轻,疾病活动指数显著下降,结肠缩短程度减轻,结肠组织病理学结果显示其肠黏膜结构破坏、杯状细胞丢失及炎性细胞浸润程度等特征得到明显缓解,证明该菌株可减轻结肠炎小鼠的肠黏膜损伤及炎症反应。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例3中,小鼠14天体重;以x±SD展示结果;*:P<0.05,N=10。
图2为本发明实施例3中七天DAI统计分析;以x±SEM展示结果;*:P<0.05;**:P<0.01;***:P<0.001,N=10。
图3为本发明实施例3中结肠长度及大体形态改变分析;***:P<0.001。
图4为本发明实施例3中小鼠肠黏膜组织的HE染色及病理评分统计分析;以x±SEM展示结果;*:P<0.05;N=10。
图1-4中,NC代表对照组,DSS代表模型组, As360代表CGMCC No.40304干预组。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明中的附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1 菌株的分离和鉴定
1、菌株分离
取适量冻存于-80℃冰箱中的健康人粪便样本置于冰上缓慢解冻,用PBS梯度稀释后,移取不同稀释度的样品悬浮液100μL至BHI+5%( v/v)脱纤维羊血培养基,均匀涂布,置于37℃、厌氧条件下培养4 d,挑取灰白色不透明单菌落进行传代纯化,连续转接3次,纯化菌株可用于实验或冷冻保藏。
本发明针对不同的健康人粪便样本进行了大量的菌株分离和筛选,并对分离得到的菌株进行耐酸和耐胆盐能力以及抗生素敏感性等评价,最终筛选得到一株耐酸和耐胆盐性能良好,且对所测抗生素均敏感的菌株(命名为As360),将筛选得到的菌株进行自聚集能力和疏水性以及缓解炎症性肠病的功效测试(所有测试方法参考实施例2-3)。以下列举另一株分离得到的菌株(命名为As364)的性能检测结果作为示例。
2、菌种保藏
以含20%甘油的BHI液体培养基作为保菌液进行菌种的冷冻保藏,方法如下:将容量为2mL的保菌管中加入1.5mL保菌液,经121℃,15min高压灭菌处理后以备使用;菌株在BHI+5%( v/v)脱纤维羊血的固体培养基上连续转接3次后,用无菌接种环刮取菌体至保菌管中并充分融入保菌液,混匀后于-80℃冻存。
3、菌株16S rRNA基因鉴定
粗提细菌基因组DNA,用16S rRNA基因通用引物扩增分离菌株16S rRNA基因,对PCR扩增产物进行测序,将测序所得序列在NCBI上进行BLAST比对,进行初步鉴定。PCR反应的条件和PCR体系(30μL)的组成如下:
PCR反应体系(30μL):Premix Taq,15μL;ddH2O,12μL;上下游引物,各1μL;基因组DNA,1μL。
PCR扩增条件:预变性 94℃,5min; 94℃变性、0.5min,55℃退火、0.5 min,72℃延伸、0.5min,30个循环;72℃,1min。
待测菌株测序结果在NCBI上进行BLAST比对后结果显示,待测菌株As360、As364与沙氏别样杆菌模式株JCM 16773的序列一致性分别为99.93%和99.86%,超过种间阈值98.75%,因此判定两株分离菌株均为沙氏别样杆菌菌株。
其中,沙氏别样杆菌( Alistipes shahii)As360已于2022年8月10日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC,地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号,中国科学院微生物研究所,邮编100101),分类命名为 Alistipes shahii,保藏编号为CGMCC No.40304。
实施例2 沙氏别样杆菌CGMCC No.40304的特性分析
1、沙氏别样杆菌CGMCC No.40304的生化特性
采用法国梅里埃公司生产的“BioMerieux”细菌系统生化鉴定卡API ZYM。结果如表1所示,沙氏别样杆菌CGMCC No.40304具有包括碱性磷酸酶等在内的14种酶活性。
表1 CGMCC No.40304的生化鉴定结果
2、沙氏别样杆菌CGMCC No.40304对酸和胆盐的耐受性
待活化三代的沙氏别样杆菌CGMCC No.40304和As364生长饱和后,以1×109CFU/mL的接种量接种于pH=3.0的BHI+20%血清培养基或含有0.3%胆盐的BHI+20%血清培养基中,在37℃环境中培养3 h或4 h;将菌悬液梯度稀释,每个梯度取10μL滴种于BHI血琼脂平板培养基上,经37℃厌氧培养48 h后,计数其存活细菌量并计算存活率。存活率(%)=(log CFUN1/log CFU N0)×100%,N1为培养后计数所得菌量,N0为初始菌量。
结果:通过模拟人体胃肠道环境考察菌株在pH=3.0和0.3%胆盐的BHI培养基中的存活情况,来评价菌株对胃肠道的耐受能力。结果显示沙氏别样杆菌CGMCC No.40304的耐酸和耐胆盐能力明显优于沙氏别样杆菌As364(表2)。
表2 沙氏别样杆菌CGMCC No.40304的耐酸、耐胆盐情况
注:*LGG为商用益生菌鼠李唐乳杆菌,作为阳性对照。
3、沙氏别样杆菌CGMCC No.40304的抗生素敏感性检测
依据临床和实验室标准协会(CLSI)M100标准,选用厌氧菌推荐测试抗生素,即阿莫西林/克拉维酸、克林霉素、亚胺培南、美罗培南、甲硝唑、青霉素、氨苄西林、头孢曲松、氯霉素和莫西沙星进行抗生素敏感性实验。 B. fragilis ATCC 25285作为质量控制菌株,采用抗生素浓度梯度法(E-test法),读取其最小抑制浓度(MIC)值。
结果如表3所示,其中,S代表敏感,R代表耐药,CGMCC No.40304菌株对10种选用抗生素均敏感,而As364则表现出克林霉素和莫西沙星耐药。考虑到菌株耐药性可以通过水平扩散或转移进入肠道病原体中,进一步加大抗生素耐药的严重程度及对病原体的治疗难度,因此候选益生菌菌株应当表现出很少或没有抗生素耐药性。综上,CGMCC No.40304菌株更适合作为益生菌对人体进行补充。
表3 沙氏别样杆菌CGMCC No.40304的抗生素敏感性结果
4、沙氏别样杆菌CGMCC No.40304的自聚集能力和疏水性
根据耐酸耐胆盐和抗生素敏感性结果,筛选出具有较高耐受性能力和抗生素敏感的CGMCC No.40304菌株进行自聚集能力和疏水性的测试,评估其在人体胃肠道中定植的可能性。
自聚集能力评价:将生长至饱和的CGMCC No.40304菌体悬浮于0.85% NaCl中,调节其麦氏浊度为1.0(OD0,约1×108 CFU),将菌悬液于37 ℃培养24 h后,测定其浊度(OD1)。
疏水性实验:在用PBS调节至麦氏浊度1.0(OD0,约1×108 CFU)的3mL菌悬液中加入1mL的二甲苯,涡旋混匀2 min后于37 ℃中孵育24 h,弃去有机溶剂层,测定其水相浊度(OD1)。
自聚集能力/疏水性(%)=(1-OD1/OD0)×100%。
结果如表4所示,CGMCC No.40304的自聚集能力与阳性对照菌LGG相当,而疏水性结果弱于LGG,说明CGMCC No.40304具有一定的肠道定植能力。
表4 沙氏别样杆菌CGMCC No.40304的自聚集能力和疏水性
实施例3 沙氏别样杆菌CGMCC No.40304改善DSS诱导小鼠结肠炎
采用C57BL/6小鼠构建的DSS结肠炎模型,予以CGMCC No.40304菌悬液灌胃干预(予以200μL/只灌胃,菌量约2×109 CFU)。实验设计:6周龄实验小鼠在25 °C、12 h光/暗循环的SPF环境适应3 d,予以普通啮齿类动物饲料和灭菌水喂养。随机分成3组(N=10),即对照组(NC组)、模型组(DSS组)和CGMCC No.40304干预组(As360组),进行预灌胃7 d(-7 ~ -1d),DSS组和As360组分别灌以200 μL PBS和CGMCC No.40304菌悬液;于两组小鼠的饮用水中添加3%( w/v)DSS,并继续灌胃7 d(0 ~ 6 d)。每日记录小鼠的体重、粪便性状和潜血状况,并根据表5中所示的评分标准计算疾病活动指数(DAI)。
表5 疾病活动指数评分标准
DAI=体重下降所得分数+粪便性状所得分数+潜血状况所得分数。
实验结束后,测量小鼠结肠长度,取远端结肠浸泡于4%多聚甲醛供后续组织病理学分析。病理评分标准如表6所示。
表6 病理评分标准
结果如表7、表8、表9和图1、图2、图3、图4所示,CGMCC No.40304菌株对实验动物无明显毒副作用,且能有效缓解小鼠急性结肠炎症状。表7和图1显示,予以CGMCC No.40304菌悬液预灌胃7 d(-7 ~ -1 d)未发现小鼠死亡情况,每日称重发现小鼠平均增长体重较为稳定,活动性及精神状态良好,干预组与对照组体重变化无差异;喂食DSS后(即0 ~ 6 d)出现了不同程度的体重减轻,而CGMCC No.40304可减缓小鼠体重的下降,从第5天开始小鼠体重减轻相比DSS组已有所缓解( P< 0.05)。表8和图2显示,与NC组相比,DSS组小鼠DAI评分第4天起显著升高( P< 0.05),且在第5、6天仍显著高于NC组;同时,As360组在第4 ~ 6天的DAI评分显著低于DSS组( P< 0.05)。
表7 每日体重统计表
注:与DSS组相比,*, P< 0.05;***, P< 0.001。
表8 DAI得分表
注:与DSS组相比,*, P< 0.05;**, P< 0.01;***: P< 0.001。
此外,图3和表9结果显示,DSS组和As360组结肠长度与NC组相比明显缩短,且As360组结肠显著长于DSS组( P< 0.01);同时,与NC组相比,As360组结肠无明显水肿且弹性恢复,肠内粪便呈颗粒状。组织病理学结果(图4和表9)显示,As360组评分显著低于DSS组( P< 0.05);同时结肠组织镜下观察表明,DSS模型组结肠组织可见弥漫性黏膜溃疡和反应性上皮增生,隐窝结构消失,偶见残留的隐窝异型性扩张,并可见嗜碱性絮状物,杯状细胞数量重度减少;炎症反应重度,侵及黏膜下层,可见大量的淋巴细胞浸润,偶见新生毛细血管出现;黏膜下层可见多灶性水肿,结缔组织疏松,并伴有少量淋巴细胞浸润。相较于DSS模型组,As360组显示出较轻的病理症状,隐窝损伤和脓肿、杯状细胞丢失及肠黏膜结构破坏等特征缓解;炎症反应较轻,可见少量淋巴细胞浸润。
表9 结肠长度及病理评分表
注:与DSS组相比,*, P< 0.05;***, P< 0.001。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.沙氏别样杆菌(Alistipes shahii)As360,其特征在于,其保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏编号为CGMCC No.40304。
2.一种菌剂,其特征在于,所述菌剂含有权利要求1所述的沙氏别样杆菌(Alistipes  shahii)As360。
3.权利要求2所述的菌剂的制备方法,其特征在于,所述方法包括将沙氏别样杆菌(Alistipes shahii)As360经培养获得菌液的步骤。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述培养使用的培养基为含脱纤维羊血的脑心浸液培养基;
所述培养基中,脱纤维羊血的体积百分含量为4-6%。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法,其特征在于,所述培养为在37℃条件下厌氧培养。
6.权利要求1所述的沙氏别样杆菌(Alistipes shahii)As360或权利要求2所述的菌剂在制备用于预防和/或治疗结肠炎的药物中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用,其特征在于,所述药物的有效成分含有权利要求1所述的沙氏别样杆菌(Alistipes shahii)As360或权利要求2所述的菌剂。
8.权利要求1所述的沙氏别样杆菌(Alistipes shahii)As360或权利要求2所述的菌剂在制备用于预防和/或治疗炎症性肠病的药物中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用,其特征在于,所述炎症性肠病为溃疡性结肠炎或克罗恩病。
10.根据权利要求8所述的应用,其特征在于,所述药物的有效成分含有权利要求1所述的沙氏别样杆菌(Alistipes shahii)As360或权利要求2所述的菌剂。
11.权利要求1所述的沙氏别样杆菌(Alistipes shahii)As360或权利要求2所述的菌剂在制备用于抵抗肠黏膜损伤的药物中的应用。
12.根据权利要求11所述的应用,其特征在于,所述药物的有效成分含有权利要求1所述的沙氏别样杆菌(Alistipes shahii)As360或权利要求2所述的菌剂。
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