CN115960742B - 具有延长真皮成纤维细胞寿命、抗皮肤老化功能的发酵乳杆菌xjc48及其应用 - Google Patents
具有延长真皮成纤维细胞寿命、抗皮肤老化功能的发酵乳杆菌xjc48及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了具有延长真皮成纤维细胞寿命、抗皮肤老化功能的发酵乳杆菌XJC48及其应用。发酵乳杆菌(Limosilactobacillus fermentum)XJC48,是经筛选得到的具有抗皮肤老化作用的发酵乳杆菌,具体表现为:1、提高UVA损伤后人真皮成纤维细胞存活率49.62%;2、分别降低1.40倍、11.64倍UVA损伤后人真皮成纤维细胞中的MMP‑1和MMP‑2的表达水平;3、能调节IGF‑1/Akt/FOXO细胞寿命调节通路,延长真皮成纤维细胞寿命;4、抑制皮肤致病菌。本发明提供一种更安全有效地改善皮肤光老化问题的方法,具有广阔的市场发展空间和较高的市场价值。
Description
技术领域:
本发明属于微生物领域,具体涉及具有延长真皮成纤维细胞寿命、抗皮肤老化功能的发酵乳杆菌XJC48及其应用。
背景技术:
自臭氧空洞出现至今,过量的紫外辐射(ultraviolet radiation,UV radiation)产生的生化效应已造成严重的环境危害,正严重影响环境以及人类的自身健康。皮肤是接受UV辐照最直接且面积最大的人体器官,过量的UV辐照对其造成的损伤最为严重。UV辐照导致的皮肤损伤被称为光老化,而光老化是导致皮肤细胞提早衰老死亡的主要因素,80%以上的面部老化均由光老化引起。光老化主要表现为皮肤松弛、下垂和皱纹加深,主要机制是光老化皮肤真皮层中的成纤维细胞数量减少,真皮细胞外基质(extracellular matrix,ECM)造成明显的损伤。真皮ECM最重要及含量最高的物质是胶原、弹性蛋白和糖胺聚糖,这些蛋白的主要功能是维持皮肤的强度、弹性和水分。研究指出,光老化导致皮肤粗糙、松弛、起皱与皮肤中基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMPs)增加密切相关。MMPs是一类依赖于锌离子的内肽酶家族,其主要生理作用是降解ECM中的各种蛋白质成分。
UV辐照对皮肤的损害与波长密切相关:中波长UVB的诱变性很强,可以直接导致DNA和RNA损伤从而损伤皮肤细胞,长波长UVA是一种微弱的诱变剂,但它具有很强的穿透能力,可以影响真皮甚至皮下组织区域。当在相同辐照剂量时,暴露于UVB对皮肤的损伤比暴露于UVA大得多,但是因为太阳中UVA辐射实际上没有被大气层吸收所以皮肤受到UVA的损伤也是不可忽视的。
随着人们越来越关注皮肤健康,追求健康年轻的皮肤,美容护肤逐渐成为人们关注的热点,无时无刻的UV辐照成为皮肤衰老的主要元凶。目前抗光老化是国内外讨论的热点问题,近年来相关的研究呈指数型增长。因此,寻找有效、安全的修复皮肤UVA损伤、缓解炎症、延长光照后真皮细胞寿命、预防皮肤光老化方法具有重大的应用研究价值。
乳酸菌(Lactic acid bacteria,LAB)是一类利用糖类发酵产生乳酸的无芽孢、革兰氏阳性细菌。乳酸菌被美国FDA认证为安全微生物,是与人类关系最为密切的微生物之一。乳酸菌可以保持肠道微生态平衡,抑制肠内有害菌生长,控制内毒素,减少腐败物质产生,制造营养物质,刺激组织发育等。近年来,乳酸菌的抗光老化活性被发现,文献报道了嗜酸乳杆菌KCCM 12625可以通过减少皮肤衰老过程中产生的MMP-1、MMP-9的表达,同时增加了前胶原蛋白的表达,减少真皮层胶原蛋白流失;干酪乳杆菌B9-1的胞外多糖作用于UV损伤的皮肤细胞后可下调MMP-1、MMP-2、MMP-3、MMP-9和MMP-10表达水平,从而增强皮肤细胞中抗胶原酶、抗弹性蛋白酶活性,可有效减少光照后的胶原蛋白降解。上述研究证明益生菌可以通过降低MMPs、保护真皮成纤维细胞等方式修复紫外受损皮肤。
国内外对具有抗皮肤光老化功能因子的研究,目前主要集中于多肽类、多糖类和黄酮类物质。现今化妆品市场从植物提取物时代进入微生态护肤时代,在化妆品行业也出现许多与益生菌相关的护肤品。因此,寻找具有抗皮肤衰老能力的益生菌,可以延长皮肤真皮细胞寿命、修复紫外损伤的皮肤,有利于更安全有效地改善皮肤光老化问题,具有广阔的市场发展空间和较高的市场价值。
发明内容:
本发明的第一个目的在于提供一株发酵乳杆菌(Limosilactobacillusfermentum)XJC48。本发明的发酵乳杆菌XJC48在体内、体外均明显减低UV诱导的真皮成纤维细胞的MMPs表达水平、延长真皮细胞寿命,有效抗皮肤老化。
本发明的发酵乳杆菌(Limosilactobacillus fermentum)XJC48,其于2022年5月27日保藏于广东省微生物菌种保藏中心(GDMCC),保藏地址:广东省广州市先烈中路100号大院59号楼5楼,邮编:510070,保藏编号为GDMCC No:62495。
本发明的第二个目的提供上述发酵乳杆菌XJC48在制备预防和/或治疗皮肤老化问题如皱纹增多、感染等药品中的应用。
本发明的第三个目的是提供一种预防和/或治疗皮肤老化的药品,其含有发酵乳杆菌XJC48作为活性成分。
优选,所述的发酵乳杆菌XJC48是以发酵乳杆菌XJC48的活菌菌体、菌体破碎物、发酵液或发酵上清液的形式使用。
进一步优选,所述的药品含有发酵乳杆菌XJC48、药物载体和/或药物辅料。
本发明的第四个目的是提供一种鉴别发酵乳杆菌XJC48的引物对,引物对包括如SEQ IDNo.3和SEQ ID No.4所示的核苷酸序列。
本发明的第五个目的是提供一种鉴别发酵乳杆菌XJC48的方法,其是以上述引物对作为扩增引物对待测菌进行PCR反应扩增,如果扩增出479bp的产物,则为发酵乳杆菌XJC48,如果没有扩增出479bp的产物,则不是发酵乳杆菌XJC48。
本发明的第六个目的是提供了一种对样本中发酵乳杆菌XJC48进行定量检测的方法,采用SEQ ID No.3和SEQ ID No.4作为qPCR扩增反应的引物进行qPCR反应扩增,在空白对照不存在荧光信号前提下,如果产生荧光信号,说明样品中含有发酵乳杆菌XJC48;如果不产生荧光信号,则样品中不含有发酵乳杆菌XJC48。
本发明与现有技术相比,本发明具有以下优点:
1、本发明中的发酵乳杆菌XJC48来源于阳光充足的新疆奶酪,为本土来源的优良菌株。
2、与传统抗光老化的化学药物相比,本发明具有对生态环境无毒副作用、无残留风险,绿色安全。
3、本发明使用方便、安全,在基因、细胞多水平证实均无对人体有潜在的危害,具有安全、高效的优点。
4、本发明的发酵乳杆菌XJC48是具有良好的抗皮肤老化作用的乳杆菌,具体体现为:
a、提高UVA损伤后人真皮成纤维细胞存活率49.62%;b、分别降低1.40倍、11.64倍UVA损伤后人真皮成纤维细胞中的MMP-1和MMP-2的表达水平;c、能调节IGF-1/Akt/FOXO细胞寿命调节通路,延长真皮成纤维细胞寿命;d、抑制皮肤致病菌。
因此,发酵乳杆菌XJC48在制备修复或治疗皮肤老化的药品中,具有巨大的应用前景。
Limosilactobacillus fermentum XJC48于2022年5月27日保藏于广东省微生物菌种保藏中心(GDMCC),保藏地址:广东省广州市先烈中路100号大院59号楼5楼,邮编:510070,保藏编号为GDMCC No:62495。
附图说明
图1是乳杆菌延长皮肤真皮细胞寿命的能力评估;
a)图为不同UVA辐照剂量对人真皮成纤维(Human Dermal Fibroblasts,HDF)细胞存活率的影响;b)图为有效修复UVA损伤HDF细胞的乳杆菌发酵上清液;c)图为不同分子量发酵上清液对HDF细胞存活率的影响;其中NC为空白对照,MRS是模型组,XJC48、R60、C64是不同的发酵乳杆菌;
图注:*p<0.05,**p<0.01,***p<0.001与正常对照组(NC)原液组相比,#p<0.05,##p<0.01,###p<0.001与正常对照组(NC)<10KDa组相比。
图2是乳杆菌发酵上清液对UVA损伤的HDF细胞因子的影响;
a)图为乳杆菌发酵上清液对UVA损伤的HDF细胞MMP-1表达水平的影响;
b)图为乳杆菌发酵上清液对UVA损伤的HDF细胞MMP-2表达水平的影响;
图注:*p<0.05,**p<0.01,***p<0.001与模型组(MRS)组相比,其中NC为空白对照,MRS是模型组,P69、P87、P27、Q5、R60、XJC48、C64和C60分别是不同的发酵乳杆菌。
图3是发酵乳杆菌XJC48的延长细胞寿命机制探究;
图a)是寿命调节通路;图b)是发酵乳杆菌对UVA损伤HDF细胞mRNA表达水平的影响;
图注:*p<0.05,**p<0.01,***p<0.001与模型组(MRS)组相比。
图4是发酵乳杆菌XJC48的基因组信息和安全性评价。
图5是发酵乳杆菌(Limosilactobacillus fermentum)XJC48的分子靶标验证;
图注M为DNA marker,1为发酵乳杆菌XJC48经分子靶标序列(SEQ ID NO.3和SEQID NO.4)扩增后的PCR产物电泳图,2-94为其他乳杆菌经分子靶标序列扩增后的PCR产物电泳图。
图6是本发明对含发酵乳杆菌XJC48菌落数样品的检测灵敏度评价;
采用本发明提供的qPCR检测方案对含发酵乳杆菌XJC48菌落数样品进行定量检测:A.结果提示当样本中菌落浓度≥1×104CFU/mL时,样本可检测出荧光信号,B.本发明对含发酵乳杆菌XJC48菌落样本的定量检测效果良好,对标准曲线的拟合度高。
具体实施方案
下面结合具体实施例对本发明进行进一步的阐述。
下述实施例中涉及的培养基如下:
MRS琼脂平板(g/L):蛋白胨10.0g/L、牛肉膏5.0g/L、酵母膏粉4.0g/L、葡萄糖20.0g/L、吐温80 1.0ml/L、K2PO4·3H2O 2.0g/L、乙酸钠5.0g/L、柠檬酸三胺2.0g/L、MgSO4·7H2O 0.2g/L、MnSO4·4H2O 0.05g/L、琼脂20g/L,溶剂为水,配制方法是将各成分混合均匀灭菌制得。液体培养基不添加琼脂。
高产胞外多糖的MRS肉汤培养基(g/L):蛋白胨10.0g/L、牛肉膏10.0g/L、酵母膏粉5.0g/L、柠檬酸三胺2.0g/L、乙酸钠5.0g/L、MgSO4·7H2O 0.2g/L、MnSO4·4H2O 0.05g/L、蔗糖20.0g/L、吐温80 1.0g/L,溶剂为水,配制方法是将各成分混合均匀灭菌制得。
实施例1乳杆菌的分离、保藏、鉴定
1.1益生菌的分离及菌种库保藏
采集中国新疆维吾尔自治区发酵食品作为样本,共204份。在无菌环境下,取0.1g奶酪样本加入10ml MRS液体培养基,震荡混匀后于37℃厌氧条件下富集培养24h,吸取0.5ml菌液做梯度稀释。加入生理盐水制成10-1至10-5稀释梯度菌悬液,选取10-3、10-4、10-5三个梯度菌悬液,分别吸取100μL至MRS琼脂培养基,使用涂布棒涂抹均匀,再于37℃厌氧条件下培养48h。挑取平板上形态典型的菌落至MRS琼脂培养基上进行划线纯化,纯化后挑取单菌落接种入MRS液体培养基中,37℃厌氧培养48h,30%甘油保藏于-80℃超低温冰箱中。从204份发酵食品样品中,共分得805株菌,最终总计保藏756株益生菌。
1.2乳杆菌的鉴定
采用细菌DNA提取试剂盒(Mabio,CHINA)进行细菌DNA提取,后采用2×PCR mix(Dongshengbio,CHINA)进行PCR扩增。PCR扩增引物采用16S rRNA基因通用引物,上游引物序列为27F:5’-AGA GTT TGA TCC TGG CTC AG-3’;下游引物序列为1492R:5’-CTAC GGCTAC CTT GTT ACG A-3’。PCR反应条件为:预变性95℃ 5min;95℃ 30s,56℃ 30s,72℃1min 30s共35个循环,72℃退火延伸10min。对PCR产物进行切胶回收,后进行一代测序(由苏州金唯智生物科技有限公司完成)。将获得的16S rRNA基因序列比对NCBI数据库(https://blast.ncbi.nlm.nih.gov),结果显示与乳杆菌同源性最高。对于比对结果中Identity和Coverage均与已知乳杆菌相似度大于99%的菌株,可确定为乳杆菌。
经鉴定后,756株益生菌中有515株乳杆菌。其中本专利所要求保护的菌株16SrRNA基因序列如SEQ ID No.1所示(ATGCGCTTATTAGGATTAGACGTTGGCTCCAAGACGGTGGGGGTGGCGGAAAGCGATCCCTTGGGCTGGACGGCCCAAGCCGTGGAAATCATCCCCATTGATGAGGAAGCGGAGGTCTTTGGCTTAGAGCGGGTGGCGGAACTGGTTAAATCCCGTCAGGTCGCTGGCTTTGTGCTCGGCCTACCCAAGAACATGAATAACACGGAGGGACCACGGGTTGAAGCGGCACGCCATTACGGTGAGCTCTTGGAGGAGCGGTTTGGTTTGCCAATCGACTATCAAGATGAGCGCTTAACCACGGTCCAAGCCCACCGGATGTTAGTCGAAGAGGCTGACGTTTCCCGGCGCAAACAAAAAAAGGTGATCGACGAATTGGCGGCCACCTTAATCTTACAGAATTACTTGGATCGCCACGGTAAGTTGTGCGCCAAGCTATAG)。将该序列比对NCBI数据库(https://blast.ncbi.nlm.nih.gov),结果提示其与发酵乳杆菌同源性最高,命名为发酵乳杆菌(Limosilactobacillus fermentum)XJC48,于2022年5月27日保藏于广东省微生物菌种保藏中心(GDMCC),保藏地址:广东省广州市先烈中路100号大院59号楼5楼,邮编:510070,保藏编号为GDMCC No:62495。
发酵乳杆菌XJC48的菌体呈短杆状,在MRS琼脂平板该菌菌落呈淡黄色圆形、边缘光滑,该菌在37℃厌氧环境下于MRS培养基中培养8小时即达稳定期,异型发酵,代谢葡萄糖产酸产气。
实施例2发酵乳杆菌XJC48的培养及乳杆菌发酵液的制备
将发酵乳杆菌XJC48从甘油管中接种至MRS琼脂平板上,于37℃厌氧培养48h,挑取单菌落接入高产胞外多糖的MRS肉汤培养基中,于37℃厌氧培养48h。采用10000g×4℃离心5min,获取发酵上清,采用1mol/L NaOH将发酵液pH调整至7.35-7.45。采用0.22μm滤膜过滤调整pH值后的发酵上清液,获得发酵乳杆菌XJC48发酵的无细胞上清液,冻存于-80℃待用。其他乳杆菌的发酵上清液也参照此方法制作。
实施例3发酵乳杆菌XJC48发酵上清抗皮肤细胞UVA损伤能力的评估
3.1细胞培养
人真皮成纤维细胞(human dermal fibroblasts,HDF)细胞在37℃,5% CO2的细胞培养箱中,使用HDF完全培养基(Procell,CHINA)培养。待HDF细胞在T25培养瓶中生长达到80%的密度时,加入0.25%胰酶反应1min进行消化。消化后加入完全培养基进行中和,用一次性无菌吸管将细胞从培养瓶壁上冲洗下来,并将含细胞的培养基混合液转移至15mL离心管。离心1000r/min 5min收集沉淀的细胞,用培养基重悬获得单细胞悬液。
3.2建立UVA辐射的HDF光损伤细胞模型
采用人真皮成纤维细胞HDF(Procell,CHINA)作为研究对象,采用完全培养基对HDF细胞进行培养。将传代HDF细胞种于孔板中,当细胞增殖覆盖孔板80%面积时,进行UVA辐射。UV辐照的条件为:采用UVA灯管(川谷照明科技,中国),分别给予0、15、30、45、60min的UVA照射,辐射剂量为0、0.819、1.638、2.457、3.276mJ/cm2。
3.3不同剂量UVA照射HDF细胞的存活影响
HDF细胞培养至对数期,收集细胞。96孔板内设正常对照、不同剂量处理组,以1×104个/mL每孔接种100μL细胞悬液,每组均设3个实验孔。边缘孔用无菌PBS填充,细胞培养板置于5% CO2,37℃培养箱培养24h。培养24h细胞长至单层后,吸走培养基,用无菌PBS清洗3次,清除原有培养基后,每孔加入100μL无菌PBS。正常对照组用锡纸包裹,避免受到UVA照射。不同剂量处理组分别给予0、15、30、45、60min的UVA照射,辐射剂量为0、0.819、1.638、2.457、3.276mJ/cm2。照射后吸走PBS后每孔加入100μL完全培养基继续培养。培养24h后,用CCK-8法测定细胞存活率。
如图1a,随着UVA照射剂量的增加,HDF细胞的存活率下降。在UVA辐射时间45min,辐照剂量累计为2.46J/cm2,HDF细胞存活率达到50%,选此剂量作为UVA损伤HDF细胞模型的剂量。
3.4乳杆菌发酵上清液对UVA损伤的HDF细胞存活率的影响
HDF细胞培养至对数期,收集细胞。96孔板内设正常对照、模型、阳性对照和处理组,以1×104个/mL每孔接种100μL细胞悬液,每组均设3个实验孔。边缘孔用无菌PBS填充,细胞培养板置于5%CO2,37℃培养箱培养24h。
培养24h细胞长至单层后,吸走培养基,用无菌PBS清洗3次,清除原有培养基后,每孔加入100μL无菌PBS。正常对照组用锡纸包裹,避免受到UVA照射。处理组给予45min的UVA照射,辐射剂量为2.46J/cm2。
照射后处理组每孔加入100μL体积分数10%乳杆菌发酵上清液的完全培养基(即将实施例2的上清液按照体积比1:9的比例加入到完全培养基中)继续培养,阳性对照组是加入100μL体积分数10%干酪乳杆菌(Lactobacillus casei strain Shirota)发酵上清液的完全培养基。模型组加入100μL体积分数10%MRS培养基继续24h后,用CCK-8法测定细胞存活率。
如图1b结果所示,乳杆菌的发酵上清液对UVA损伤的HDF细胞的存活率高于模型组,且有统计学意义。如图1c结果所示,为了进一步确定发酵乳杆菌中具有抗UVA能力的组分,对发酵乳杆菌发酵上清液用10kDa超滤膜进行分离,发现在发酵乳杆菌XJC48发酵上清液的<10kDa组分与原液具有同样水平的修复UVA损伤的HDF细胞的能力。
实施例4发酵乳杆菌XJC48发酵上清对UVA损伤的HDF细胞因子的影响
(1)6孔板内设正常对照、模型、阳性对照和处理组如实验例3中培养,细胞计数后将细胞悬液浓度调整至5×105个细胞/孔接种于6孔板中,并生长24h以达到80%的细胞密度。
(2)培养24h细胞长至单层后,弃去培养基,用PBS清洗3次,清除原有培养基后,每孔加入2mL无菌PBS。空白对照组用锡纸包裹,避免受到UVA照射。处理组给予45min的UVA照射。
(3)照射后处理组每孔加入2mL含最小无毒性浓度乳杆菌发酵上清液的完全培养基、模型组每孔加入2mL体积分数10%MRS培养基、阳性对照组是加入2mL体积分数10%干酪乳杆菌(Lactobacillus casei strain Shirota)发酵上清液的完全培养基继续培养24h后,用0.25%含EDTA的胰酶收集孔内细胞,用等体积PBS清洗2次。
(4)使用HiPure Total RNA Mini Kit提取、HDF细胞的RNA。根据试剂盒的说明,使用Evo M-MLV逆转录酶从1μg总RNA合成cDNA。用于定量RT-PCR的MMP-1、MMP-2、IGF-1、Akt、FoxO-4和GAPDH的引物由苏州金唯智生物科技有限公司合成(表2)。使用LightCycler96使用以下条件进行qPCR测定:95℃30s;95℃5s、60℃30s共40个循环;95℃5s、60℃60s、95℃1s。使用LightCycler96 SW软件分析数据得出扩增循环数值(cycle threshold,ct),按照ΔΔct方法计算得到各基因的表达水平。
表2 RT-PCR所用引物
由图2可知,UVA损伤模型组(MRS组)显著上调了HDF细胞中的MMP-1、MMP-2mRNA的表达水平,而8株有抗UVA能力的菌株作用后大部分能显著下调MMP-1、MMP-2的mRNA表达水平。其中发酵乳杆菌XJC48的效果最为明显,下调MMP-1mRNA水平3.07倍、下调MMP-2mRNA水平10.14倍。结果表明,与其他乳杆菌相比,发酵乳杆菌XJC48的发酵上清液具有最强的降低UVA辐照导致HDF细胞中MMPs的表达水平的能力,具有较强的抗UVA损伤能力。
实施例5发酵乳杆菌XJC48发酵上清修复UVA损伤细胞的机制研究
5.1细胞样品制备
(1)6孔板内设UV组和XJC48组,均设3个实验平行孔,细胞如实施例3中培养,细胞计数后将细胞悬液浓度调整至5×105个细胞/孔接种于6孔板中,并生长24h以达到80%的细胞密度。
(2)弃去培养基,用无菌PBS清洗3次,每孔加入100μL无菌PBS。阳性对照组用锡纸包裹,避免受到UVA照射。处理组给予45min的UVA照射。
(3)照射后每孔加入100mL的10%发酵乳杆菌XJC48发酵上清液的完全培养基继续培养24h后,放入-80℃冰箱保存。
5.2RNA抽提
转录组测序实验主要由上海美吉生物医药科技有限公司完成。采用TRIzol(Invitrogen,USA)法提取样本中的总RNA,并使用DNase I(TaKara,Japan)去除基因组DNA。分别用2100Bioanalyser(Agilent Technologies,USA)、ND-2000(NanoDropTechnologies,USA)方法检测RNA样品的质量,以保证使用合格的样品(OD260/280=1.8~2.2,OD260/230≥2.0,RIN≥6.5,28S:18S≥1.0,total RNA>1μg)进行转录组测序。
5.3文库的建立和测序
RNA文库的建立采用TruSeqTM RNA sample preparation Kit(Illumina,America)试剂盒,并按说明书进行操作。经TBS380定量后,文库使用Illumina Nextseq测序平台(Illumina,America)进行高通量测序,测序读长为PE150。
5.4测序数据质量控制及比对分析
使用SeqPrep(https://github.com/jstjohn/SeqPrep)去除接头序列、修剪低质量碱基等。使用软件HiSat2将质控后的原始数据与参考基因组比对,并对测序覆盖度、基因覆盖度等进行分析。使用软件edgeR进行差异表达计算;使用软件KOBAS进行KEGG PATHWAY富集分析。
在寿命调节通路中涉及胰岛素信号通路、P13K-Akt信号通路、叉头盒O类(Forkhead box O,FoxO)信号通路。目前研究表明这三个通路在调控衰老中的具有重要作用:抑制酵母和果蝇中胰岛素信号通路中的关键因子可以延长寿命;FOXO信号通路也被发现在全球百岁老人群体起着重要作用,而P13K-Akt信号通路连接胰岛素信号通路和FOXO信号通路。
如图3a所示,在寿命调节通路中,胰岛素信号通路是指胞外的类胰岛素一类生长因子(insulin-like growth factors-1,IGF-1)和胞膜上的受体(IGF-1R)结合,激活底物胰岛素受体亚基(Insulin receptor substrate,IRS);PI3K-Akt信号通路是指上游被激活的IRS促进胞内磷脂酰肌醇激酶PI3K的活性,PI3K催化PIP3生成,从而激活Akt;在FoxO信号通路中在细胞核中的FoxO调控DNA转录,影响SOD、CAT的表达,从而解除ROS的毒性。若上游激活的Akt促进FoxO磷酸化,从而抑制FoxO入核,抑制其功能。
本研究的转录组测序结果表明,在发酵乳杆菌XJC48干预之后,不同程度地激活了HDF细胞中的涉及胰岛素信号、PI3K-Akt信号和FoxO信号的寿命调节通路中的多个重要基因,包括IGF-1和P13K基因表达量显著增加,推测发酵乳杆菌XJC48通过调节IGF/P13K-Akt通路而影响HDF细胞寿命。
如图3b,发酵乳杆菌XJC48使UVA损伤的HDF细胞中IGF-1的mRNA转录水平上调4.76倍、Akt上调了1.82倍、FoxO-4上调了3.82倍。这一结果验证了上一节差异基因涉及的信号通路分析的结果,表明发酵乳杆菌XJC48可通过调节细胞寿命通路IGF-1/Akt/FoxO通路而修复UVA对HDF造成的损伤。
实施例6发酵乳杆菌XJC48对皮肤常见致病菌的抑菌效果评价
大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、蜡样芽胞杆菌等致病菌是导致皮肤炎症、皮肤感染的常见致病微生物。采用牛津杯法评估发酵乳杆菌XJC48的抑菌效能,具体操作如下:将大肠杆菌ATCC 25922、金黄色葡萄球菌ATCC 25923、蜡样芽胞杆菌ATCC 14579的单菌落分别接种于LB液体培养基(环凯,中国)中,37℃,200r/min培养6h,调节浓度至1×108CFU/mL,进行抑菌实验。取100μL菌液分别均匀涂布于营养琼脂平板(环凯,中国)上,用灭菌的镊子将无菌牛津杯放置于平板中,每只牛津杯加入100μL发酵乳杆菌XJC48的发酵上清,以MRS培养基作为空白对照。将平皿置于4℃冰箱8h待发酵乳杆菌XJC48发酵上清均匀扩增,后转至37℃培养箱培养18h,后测量抑菌圈直径。测量可知,加入MRS培养基的大肠杆菌ATCC 25922抑菌圈直径为10.00±0.00mm,加入发酵乳杆菌XJC48发酵上清的抑菌圈直径为17.07±0.23mm,抑菌圈直径明显大于对照(p<0.001);加入MRS培养基的金黄色葡萄球菌ATCC 25923抑菌圈直径为10.00±0.00mm,加入发酵乳杆菌XJC48发酵上清的抑菌圈直径为16.43±0.82mm,抑菌圈直径明显大于对照(p=0.005);加入MRS培养基的蜡样芽胞杆菌ATCC 14579抑菌圈直径为10.00±0.00mm,加入发酵乳杆菌XJC48发酵上清的抑菌圈直径为17.27±0.12mm,抑菌圈直径明显大于对照(p<0.001)。可见发酵乳杆菌XJC48对皮肤常见致病微生物有较好的抑菌作用,可抑制皮肤常见致病菌,减少皮肤炎症、缓解炎症所致的皮肤衰老。
实施例7发酵乳杆菌XJC48基因组及表型的安全性评价
7.1乳杆菌的基因组特征及安全性评估
采用Illumina Nextseq 550二代测序及Nanopore MinION三代测序平台对515株乳杆菌进行全基因组测序。细菌基因组DNA提取方法同前。二代测序采用AMT Rapid DNA-Seq Kit for Illumina(CISTRO,CHINA)建库,采用High Output v2.5 kit(Illumina,USA)试剂盒测序。三代测序采用Rapid Barcoding Sequencing Kit(Nanopore,UK)建库,后采用R9.4.1芯片(Nanopore,UK)测序。下机数据分别采用Trimmomatic(v0.39)及Filtlong(v0.2.0)软件进行质控,后采用Unicycler(v0.4.8)软件进行组装。组装后乳杆菌的基因组采用Quast(v5.0.2)软件进行基因组质控评估,采用Abricate(v0.8.13)软件查找并注释毒力基因及耐药基因。
经测序获得图4发酵乳杆菌XJC48基因组完成图,对发酵乳杆菌XJC48进行测序后发现该菌株基因组总长度1,910,530bp,GC含量为51.71%。采用prokka软件注释发现XJC48基因组一共有2118个蛋白质编码基因、58个tRNA基因和7个rRNA基因。采用Abricate软件比对VFDB(Virulence Factor Database)、ARG-Annot(Antibiotic Resistance Gene-ANNOTation)、CARD(the Comprehensive Antibiotic Research Database)、Resfinder数据库,均未发现发酵乳杆菌XJC48含有毒力基因或耐药基因。
7.2乳杆菌对抗生素的敏感性
根据欧盟食品安全局(European Food Safety Authority,EFSA)标准,使用微量肉汤稀释法检测本专利发酵乳杆菌XJC48对8种抗生素的敏感性。该8种抗生素为:氨苄西林、庆大霉素、卡那霉素、链霉素、红霉素、克林霉素、四环素和氯霉素。将生长至对数生长期的乳杆菌悬液调整至0.5麦氏浊度,后加入不同浓度的抗生素稀释剂(浓度从0.5-64μg/mL),37℃厌氧培养48h。48h后读取菌株对每种抗生素的最小抑菌浓度(minimal inhibitconcentration,MIC),发酵乳杆菌XJC48对8种抗生素的MIC如表3,可知该菌对EFSA规定的8种抗生素菌敏感。
表3发酵乳杆菌XJC48对抗生素的MIC
7.3乳杆菌的溶血试验
在无菌环境下,用接种环接种目标乳杆菌于血平板上,37℃培养48h,观察溶血现象。图3b可知,48h后观察发酵乳杆菌XJC48菌落周围未出现溶血现象,而阳性对照溶血葡萄球菌ATCC6538菌落周围出现透明溶血环,表明发酵乳杆菌XJC48不具有溶血风险。
实施例8发酵乳杆菌XJC48的特异分子靶标识别
8.1乳杆菌的特异分子靶标挖掘
采用Prokka(v1.11)、Roary(v3.11.2)软件对发酵乳杆菌XJC48及NCBI数据库内其他94株发酵乳杆菌及其它1400株乳杆菌的全基因组进行泛基因组分析。获得核心基因组后,采用Gubbins(v2.4.1)识别包含碱基取代密度较高的基因。基于泛基因组分析获得的发酵乳杆菌XJC48有别于其它乳杆菌的特异序列。采用Oligo(v7)软件针对特异序列进行引物设计,获得识别该菌的特异性分子靶标序列引物SEQ ID No.3(5’-CTTGGAAGTGCTGCGTCATT-3’)和SEQ ID No.4(5’-CTCCACAGAAAAGGCGTGTG-3’)。
8.2.乳杆菌特异分子识别靶标有效性验证
采用聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction,PCR)及琼脂糖电泳验证发酵乳杆菌XJC48的特异分子识别靶标序列的有效性。检测模板为细菌的DNA,DNA提取方法同前。
PCR反应体系配置如下:
以下为PCR反应条件:
PCR结束后取5-10μl PCR产物进行1.5%琼脂糖电泳。若发酵乳杆菌XJC48能在479bp处形成单一特异条带,而其他乳杆菌不能形成479bp的单一条带,则说明该对靶标具有良好识别发酵乳杆菌XJC48的效能。
如图5和表4所示,除发酵乳杆菌XJC48的DNA加入引物SEQ ID No.3和SEQ.ID No.4扩增后形成479bp的特异性扩增产物外,其余乳杆菌分离株均未见特异扩增产物形成。结果提示分子靶标序列SEQ ID No.2(ATGCAAACGGATAATGAAAAGTACAATGAAACTGTACAGCCGAATACTGCTTTCTTAAATGAACTTAAAGCAAAGCTGCCTGAATTCTTTACCAAGGAAGGATCTTTTGATTTAGATAAGTTTAGGAACCAACTAAAAGATAAGAATATTAATGAGCTGAGTGAGGGTTATCAGCTAGATTTCATTGGTAAGGATTATGCTCGTCGCCAGGCTGGTGAAATGCCGAGTACTGTAATTGTCCCCGATGAAAAGCAAAATCAAGGTGAAGGAAAAGATAGTAAGAACCTCTTTTTCACCGGTGATAACTTGGAAGTGCTGCGTCATTTGCAAAACAATTATCAAAATAAGATTGATGTTATTTACATTGATCCGCCGTATAACACAGGCAGCGATGGCTTTGTTTATCCAGATTCTTTTGAATACAGTGATGAGAAACTAAAAGATATGTTTGGCCTTGATGATGATCAAGTTGAACGATTGAAGAGTATTCAGGGAAAAGCTAGTCATTCTGCTTGGCTAACCTTTATGTATCCAAGATTATCTTTAGCGAAAAAGTTGTTATCGGGTGAAGGAATTATCTTCATTTCTATAGATGATAATGAAAAAGACAATTTATCAGAAATTATGGATGAATTGTATGGTGAAAGTAATTTTATAACTAATTTTGTTTGGGAGAAAAAGAAAAAACCGTCTTTTTTAAACGGAAATGTAGGTCAAAAGTTTGAATATGTAGCGTGTTATTCAAAAAATAGAAAAAAAACACACGCCTTTTCTGTGGAGCAGACGGAAAGAGGAAAAAAGTATCCGTTTAATAATGCAGGAAATTCAGAAAGCACTTTAACATTTCCTAAAAATACTGTTAATTTTACTAAAATTAAAAACAACATTATCAAAAGTCAAGATATGTCTGGCGGCAACATTAAAACGATACTTTTAAATGATGTAATAATAAGCAATCATAAAAATACTAATGCTTTTTCACTTAAGGGAGAATGGAGATACTCTCAAGATAAATTAGATGATTTACTTTCTAATGGTGCCCAAATAACGATAAGCAGCGTTCCGTTCCGTCCGAATTTAGTTAAAAACGGCGGAGAAACTAAGAAAATGCATAACTTATTAACACTGAGTCATTATCCTGTTGGTTCTAATGAGGATGCTACAAAAGAATTAATGAGCTTATTGGGATTAAATATTTTTGATTACAATAAACCTAGTTCATTAATTAAATTGTTAGTTAAAAGTTATACATATAATATGAAACATGCAATTGTTATGGACTTCTTCGCTGGCTCTTCTACTACTGCCGATGCAGTCATGCAACTAAATGCAGAAGATGATGGTCATCGTAAATTCATCATGGTGCAGAAACCTGAAAAAACGTATGAAGTTGATAAAGAAACAGGTGAAGCTAAATTAGATAAGAGCGGCAATAGAATTCCTACAAAGGGCGGTAAAGCAGCTTATGAAGCTGGGTATATGACCATTGATCCAATTTCACGCGAACGTATCCGTTGTGCTGCTAAAAAGATCCGCGAAAATAACGAACTAACGTTACCAAAGGATTTTGATGGAAGCTTCAAACACTATCGAGTAGTTAAGCCAGTCAAACAAACACTCGAAGAAATTGAAGACTTCGATCCAAATAATATTAATTTGTTTACTGATATGGTGGATGGCTTCTCTAGTCAGACTTTAGGTATTGATGGGGATGCTACAGGTGAAGAAACAATTCTGACGACCTGGCTTGCTAAAGATGGTTATCCATTTGATGCTAATGTTGAAGATGTTAACTTTGGAAGTTACATTGCCCATAAAGTTGAAGATAATCGTCTGTACTTAATTAAAGATCATTGGGGAGCAGAACAGACTAAAGAATTGTTGAACCAACTGGGTACGCATCAATTAGAAGTCCAAAGTGTCGTTATTTTTGGCTATTCCTTCAATATTGCTGAATTGCGCGAATTAGAGAATGGTCTG)能特异的鉴别发酵乳杆菌XJC48与其它乳杆菌。
2-94的乳杆菌菌株信息如下表4所示。
表4靶标扩增结果
实施例9发酵乳杆菌XJC48特异分子识别靶标的定量检测方法
本实施例8提供了一种对样本中发酵乳杆菌XJC48进行定量检测的方法,采用SEQ.IDNo.3及SEQ.ID No.4作为qPCR扩增反应的引物,具体操作如下:
9.1模板DNA制备
按实施例1方法提取含发酵乳杆菌XJC48样本中的微生物DNA,作为待检测模板;
9.2qPCR检测体系及扩增程序
qPCR检测所需的DNA模板制备方法采用实施例1中的组织微生物DNA提取方案执行。HP的qPCR反应体系配置如下:
以下为qPCR扩增程序:
9.3qPCR结果读取
利用Roche96荧光定量扩增仪上对体系进行扩增检测,利用软件96SW读取扩增结果。在空白对照不存在荧光信号前提下,如果产生荧光信号,说明样品中含有发酵乳杆菌XJC48;如果不产生荧光信号,则样品中不含有发酵乳杆菌XJC48。
9.4新检测方案对发酵乳杆菌XJC48检测灵敏度评价
应用生理盐水将浓度为1×109CFU/mL的发酵乳杆菌XJC48按照10倍梯度进行稀释,得浓度为109、108、107、106、105、104、103、102、101CFU/mL的菌株纯培养物,按照实施例1的方法进行DNA的提取,按上述qPCR方案进行发酵乳杆菌XJC48定量检测,每个浓度样品分别进行三次平行实验。
绘制标准曲线:以样品中发酵乳杆菌XJC48浓度的对数为横坐标,以相应的qPCR的实时Ct值为纵坐标,拟合所得曲线即为发酵乳杆菌XJC48定量检测的标准曲线。标准曲线如图6所示,引物对所述发酵乳杆菌XJC48的拟合标准曲线为y=-3083x+37.77,相关系数R2为0.9878。
虽然本发明已将较佳实施例公开如上,但其并非用以限定本发明,任何熟悉此技术的人,在不脱离本发明的精神和范围内,都可做各种的改动与修饰。因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的内容为准。
Claims (9)
1.发酵乳杆菌(Limosilactobacillus fermentum)XJC48,保藏编号为GDMCC No:62495。
2.权利要求1所述的发酵乳杆菌XJC48在制备预防和/或治疗皮肤老化的药品中的应用。
3.根据权利要求2所述的应用,其特征在于,所述的预防和/或治疗皮肤老化的药品是预防和/或治疗真皮老化的药品。
4.根据权利要求2或3所述的应用,其特征在于,所述的发酵乳杆菌XJC48是以发酵乳杆菌XJC48的活菌菌体、菌体破碎物、发酵液或发酵上清液的形式使用。
5.根据权利要求2所述的应用,其特征在于,所述的药品含有发酵乳杆菌XJC48和药物载体。
6.根据权利要求2所述的应用,其特征在于,所述的药品含有发酵乳杆菌XJC48和药物辅料。
7.一种预防和/或治疗皮肤老化的药品,其特征在于,含有权利要求1所述的发酵乳杆菌XJC48作为活性成分。
8.一种鉴别权利要求1所述的发酵乳杆菌XJC48的引物对,其特征在于,所述引物对的上、下游引物序列分别如SEQ ID No.3和SEQ ID No.4所示。
9.一种用于定量检测权利要求1所述的发酵乳杆菌XJC48的方法,其特征在于,采用权利要求8所述的引物对进行qPCR扩增,确定样本中发酵乳杆菌XJC48的含量。
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Nicotinamide Mononucleotide Combined With Lactobacillus fermentum TKSN041 Reduces the Photoaging Damage in Murine Skin by Activating AMPK Signaling Pathway;Xianrong Zhou等;《Front Pharmacol》;第12卷;643089. 参见全文,尤其是摘要、图4、图6 * |
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