CN117815273A - 一株显著提高宿主ERβ表达量的长双歧杆菌长亚种及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一株显著提高宿主ERβ表达量的长双歧杆菌长亚种及其应用,属于微生物技术领域。本发明的长双歧杆菌长亚种CCFM1112对他莫昔芬构建的ERβ表达下调引起的肠神经损伤或肠屏障损伤模型(伴有更严重肠神经受损及肠炎)除有以上作用之外,还能够显著提高宿主ERβ表达量;调节结肠中乙酰胆碱酶ChAT和AchE的活性,促进神经递质分泌;显著提高肠神经元及神经胶质细胞数量,修复受损的肠神经系统;显著上调MUC1结肠粘蛋白表达,下调5‑HT表达,修复肠屏障功能;提高有益菌丰度,降低有害菌丰度,改善肠道菌群,调控肠道稳态。
Description
技术领域
本发明涉及一株显著提高宿主ERβ表达量的长双歧杆菌长亚种及其应用,属于微生物技术领域。
背景技术
胃肠道疾病是一组涉及胃和肠道健康问题的统称,这些问题会影响消化过程和宿主的健康。胃肠道疾病在全球范围内广泛存在,但越来越多的研究表明,这些疾病在女性中的发病率及症状表现均与男性存在显著差异,提示我们这些性别差异的背后可能涉及到雌激素和/或其受体的作用。
雌激素是女性体内的主要性激素之一,其在生殖健康中的作用已被广泛研究。然而,近年来研究人员开始关注雌激素在胃肠道健康中的作用。例如,有研究发现,女性在生育期间经历了雌激素水平的显著波动,从而引起一系列的胃肠道疾病。也有临床研究发现,健康女性较男性的结肠传输时间长,妊娠期妇女更多地出现结肠传输时间延长、排便次数减少的现象。同时,流行病学研究发现,青少年在性成熟前,肠动力减弱型肠道运动障碍发病率无性别差异,性成熟后,女性肠动力减弱型肠道运动障碍患病率远远高于男性,这些发现均说明肠动力减弱型肠道运动障碍的发生可能与性激素有关。此外,有研究发现肠动力减弱型肠道运动障碍患者结肠ERβ表达下调,敲除ERβ的小鼠表现出结肠传输时间长的症状;另一项关于女性肠动力减弱型肠道运动障碍的人群研究中患者的雌二醇浓度浮动较大,但与正常对照组间并无显著差异,有趣的是,观察到患者与正常对照组间在乙状结肠中雌激素受体β的表达上有差异,由此推测ERβ可能也对女性肠动力减弱具有一定的影响。
综上所述,许多胃肠道疾病发生的概率与性别相关,对不同性别和生理周期的疾病有针对性的采取不同改善措施非常重要。研究雌激素与女性肠动力之间的关系,筛选能够通过提高ERβ表达量进而改善肠动力的益生菌,对于解决月经期、怀孕、绝经前、更年期的女性胃肠道健康问题,具有重要意义。
发明内容
针对各年龄阶段女性由于月经周期、怀孕、绝经引起雌激素受体表达量降低的问题,本发明提供了一株长双歧杆菌长亚种(Bifidobacterium longum subsp.longum),该菌株能够显著提高宿主ERβ表达量,调节结肠中乙酰胆碱酶ChAT和AchE的活性,促进神经递质分泌,修复受损的肠神经系统,提高结肠内容物中SCFAs含量,增强肠道蠕动,缩短肠道转运时间,提高粪便含水率,调控肠道稳态。提供相应益生菌制剂、发酵食品以及功能性食品,有效提高宿主ERβ表达量,缓解女性肠运动障碍。
本发明提供了一种长双歧杆菌长亚种(Bifidobacterium longum subsp.longum)CCFM1112或其发酵液在制备预防、缓解和/或治疗女性肠动力障碍或肠神经受损的药物、肠内营养剂或益生菌制剂中的应用,所述长双歧杆菌长亚种CCFM1112记载于公开号为CN113943681B的中国发明专利文本中,所述长双歧杆菌长亚种CCFM1112的保藏编号为GDMCC NO.60939,所述发酵液中含有长双歧杆菌长亚种CCFM1112。
本发明还提供了一种长双歧杆菌长亚种CCFM1112或其发酵液在制备缓解女性ERβ下调的药物、肠内营养剂或益生菌制剂中的应用,所述长双歧杆菌长亚种CCFM1112的保藏编号为GDMCC NO.60939,所述发酵液中含有长双歧杆菌长亚种CCFM1112。
本发明还提供了一种长双歧杆菌长亚种CCFM1112或其发酵液在制备预防、缓解和/或治疗因雌激素拮抗药物导致的胃肠动力障碍的药物、肠内营养剂或益生菌制剂中的应用,所述长双歧杆菌长亚种CCFM1112的保藏编号为GDMCC NO.60939,所述发酵液中含有长双歧杆菌长亚种CCFM1112。
在本发明的一种实施方式中,所述药物、肠内营养剂或益生菌制剂中长双歧杆菌长亚种CCFM1112的数量不低于1×106CFU/mL或1×106CFU/g。
在本发明的一种实施方式中,所述益生菌制剂中含有所述长双歧杆菌长亚种CCFM1112的湿细胞或冻干后的细胞。
在本发明的一种实施方式中,所述药物中含有所述长双歧杆菌长亚种CCFM1112、药物载体和/或药用辅料。
在本发明的一种实施方式中,所述药物载体包含微囊、微球、纳米粒和/或脂质体。
在本发明的一种实施方式中,所述药物辅料包含抗黏合剂、渗透促进剂、缓冲剂、增塑剂、表面活性剂、消泡剂、增稠剂、包合剂、吸收剂、保湿剂、溶剂、抛射剂、增溶剂、助溶剂、乳化剂、着色剂、pH值调节剂、黏合剂、崩解剂、填充剂、润滑剂、润湿剂、整合剂、渗透压调节剂、稳定剂、助流剂、矫味剂、防腐剂、发泡剂、助悬剂、包衣材料、芳香剂、稀释剂、絮凝剂与反絮凝剂、助滤剂以及释放阻滞剂中的一种或多种。
在本发明的一种实施方式中,所述药物的剂型为颗粒剂、胶囊剂、片剂、丸剂或口服液。
在本发明的一种实施方式中,所述药物、肠内营养剂或益生菌制剂包括如下至少一种作用:
(a)显著提高患者ERβ表达量;
(b)调节结肠中乙酰胆碱酶ChAT和AchE的活性,促进神经递质分泌;
(c)提高结肠内容物中SCFAs含量;
(d)缓解动力减弱型肠道运动障碍,缩短肠道转运时间,提高粪便含水率;
(e)增加肠神经胶质细胞数量,修复受损的肠神经系统;
(f)增加结肠中肠神经元数量,提高结肠组织中PGP9.5的表达;
(g)修复肠屏障功能,提高MUC1基因的表达;
(h)显著下调结肠组织中5-HT表达量;
(i)改善肠道菌群,上调有益菌丰度,下调有害菌丰度。
在本发明的一种实施方式中,所述药品包含长双歧杆菌长亚种CCFM1112以及能够在药学上允许的载体。
在本发明的一种实施方式中,所述载体包括医学上通常使用的填充剂、粘合剂、润湿剂、崩解剂、润滑剂、矫味剂中的一种或多种。
在本发明的一种实施方式中,所述药品的剂型包括颗粒剂、胶囊剂、片剂、丸剂或口服液。
在本发明的一种实施方式中,所述长双歧杆菌长亚种(Bifidobacterium longumsubsp.longum)CCFM1112在药品中的添加量至少为108CFU/mL或108CFU/g。
本发明还提供了上述长双歧杆菌长亚种(Bifidobacterium longumsubsp.longum)CCFM1112或上述微生物菌剂在制备含有缓解女性ERβ下调的产品中的应用。
在本发明的一种实施方式中,所述产品包括药物、肠内营养剂或益生菌制剂。
本发明还提供了上述长双歧杆菌长亚种(Bifidobacterium longumsubsp.longum)CCFM1112或上述微生物菌剂在制备具有以下至少一种功能性产品中的应用:
(a)显著提高宿主ERβ表达量;
(b)调节结肠中乙酰胆碱酶ChAT和AchE的活性,促进神经递质分泌;
(c)提高结肠内容物中SCFAs含量;
(d)缓解动力减弱型肠道运动障碍,缩短肠道转运时间,提高粪便含水率;
(e)增加肠神经胶质细胞数量,修复受损的肠神经系统;
(f)增加结肠中肠神经元数量,提高结肠组织中PGP9.5的表达;
(g)修复肠屏障功能,提高MUC1基因的表达;
(h)显著下调结肠组织中5-HT表达量;
(i)改善肠道菌群,上调有益菌丰度,下调有害菌丰度。
在本发明的一种实施方式中,所述菌剂中长双歧杆菌长亚种(Bifidobacteriumlongum subsp.longum)CCFM1112的活菌数量≥108cfu/g或108cfu/mL。
在本发明的一种实施方式中,所述菌剂是将含有长双歧杆菌长亚种(Bifidobacterium longum subsp.longum)CCFM1112的菌液干燥得到的活菌数量≥108cfu/g或108cfu/mL的粉剂。
在本发明的一种实施方式中,所述干燥是指真空冷冻干燥。
有益效果
(1)本发明的长双歧杆菌长亚种CCFM1112对他莫昔芬构建的ERβ表达下调引起的肠神经损伤或肠屏障损伤模型(伴有更严重肠神经受损及肠炎)除有以上作用之外,还能够显著提高宿主ERβ表达量;调节结肠中乙酰胆碱酶ChAT和AchE的活性,促进神经递质分泌;显著提高肠神经元及神经胶质细胞数量,修复受损的肠神经系统;显著上调MUC1结肠粘蛋白表达,下调5-HT表达,修复肠屏障功能;提高有益菌丰度,降低有害菌丰度,改善肠道菌群,调控肠道稳态。
(2)本发明可以视为一种缓解女性ERβ下调的药物,还可以应用于药品或者是一些发酵食品及功能性食品中,从而广泛发挥其作用,具有非常有价值的应用前景。
附图说明
图1:长双歧杆菌长亚种(Bifidobacterium longum subsp.longum)CCFM1112干预后,雌性ERβ下调大鼠的结肠组织中ERβ基因表达水平示意图。
图2:长双歧杆菌长亚种(Bifidobacterium longum subsp.longum)CCFM1112干预后,雌性ERβ下调大鼠的结肠组织中ChAT和AchE基因表达水平示意图。
图3:长双歧杆菌长亚种(Bifidobacterium longum subsp.longum)CCFM1112干预后,雌性ERβ下调大鼠结肠内容物短链脂肪酸含量示意图;A为乙酸;B为丙酸;C为异丁酸;D为丁酸;E为异戊酸;F为戊酸。
图4:长双歧杆菌长亚种(Bifidobacterium longum subsp.longum)CCFM1112缓解雌性ERβ下调大鼠肠运动障碍症状相关指标(肠转运时间、粪便含水率)的示意图;A为肠转运时间;B为干预后粪便含水率。
图5:长双歧杆菌长亚种(Bifidobacterium longum subsp.longum)CCFM1112干预后,雌性ERβ下调大鼠结肠组织中肠神经胶质细胞标志物S100β表达情况示意图;A为S100β免疫荧光染色;B为S100β阳性表达相对面积。
图6:长双歧杆菌长亚种(Bifidobacterium longum subsp.longum)CCFM1112干预后,雌性ERβ下调大鼠结肠肠神经元标志物PGP9.5表达情况示意图;A为PGP9.5免疫组化染色;B为PGP9.5阳性表达相对面积。
图7:长双歧杆菌长亚种(Bifidobacterium longum subsp.longum)CCFM1112干预后,雌性ERβ下调大鼠结肠组织中结肠粘蛋白转录水平示意图。
图8:长双歧杆菌长亚种(Bifidobacterium longum subsp.longum)CCFM1112干预后,雌性ERβ下调大鼠结肠组织中5-HT表达量示意图。
图9:长双歧杆菌长亚种(Bifidobacterium longum subsp.longum)CCFM1112干预后对雌性ERβ下调大鼠肠道菌群影响示意图。
注:柱形图上方符号表示数据显著性水平,*表示p<0.05,**表示p<0.01,***表示p<0.001,****表示p<0.0001(与M组比较),#表示p<0.05,##表示p<0.01,###表示p<0.001,####表示p<0.0001(与NC组比较)。
具体实施方式
下述实施例中所述的技术术语定义如下:
女性肠动力障碍:
女性肠动力障碍是指女性在月经周期、怀孕、绝经前、更年期时由于雌激素受体表达量降低引发肠道炎症、肠神经系统受损,进而引起的肠道运动节律失常的疾病,主要分为动力不足(便秘)和动力亢进(腹泻)两种。
女性肠神经受损:
女性肠神经受损是指女性在月经周期、怀孕、绝经前、更年期时,雌激素受体表达量降低引起肠神经元、肠神经胶质细胞数量减少的症状,伴随有炎症反应及肠屏障损伤。肠神经受损可能导致消化功能异常,引发肠道运动功能障碍性疾病。
所述胃肠动力障碍与便秘的区别:
胃肠动力是指胃肠道肌肉的收缩蠕动力,包括胃肠部肌肉收缩的力量和频率。胃肠动力可以维持人体正常消化功能,是消化道生理功能的重要组成部分,是在中枢神经系统的调节和控制下,由自主神经、肠神经系统和平滑肌细胞等相互调控来完成胃肠道的正常节律运动。肠动力障碍主要分为动力不足(便秘)和动力亢进(腹泻)两种,包括所有由于肠道炎症、肠神经系统受损引起的肠道运动节律失常的疾病。
本发明的枸橼酸他莫昔芬模型的简介:
枸橼酸他莫昔芬是一种雌激素受体抑制剂,能降低雌激素受体表达并引发肠道运动障碍。与便秘模型盐酸洛哌丁胺造模相比,两种造模方式的区别在于,盐酸洛哌丁胺一旦停止给药,肠道运动障碍症状会消失,而枸橼酸他莫昔芬停止给药后,会导致肠道运动障碍症状持续,同时与洛哌丁胺相比,他莫昔芬造模会加重肠道炎症及肠神经损伤,是更严重的肠运动障碍模型。
本次实验通过他莫昔芬建立雌激素受体表达下调的动物模型,以寻找能够显著提高雌激素受体表达量的益生菌。
下述实施例中所涉及的长双歧杆菌长亚种CCFM1114记载于公开号为:CN113943682A的中国发明专利文本中。
下述实施例中所涉及的检测方法如下:
ERβ基因、AchE基因、ChAT基因、大鼠MUC1基因表达水平的检测:
取-80℃保藏的大鼠结肠20mg左右,使用TRIzol法提取大鼠结肠总RNA:将剪取的大鼠结肠组织剪碎后与已高温灭酶的氧化锆珠一起放入无酶离心管,加入1mL TRIzol裂解液后使用高通量破碎仪进行充分破碎,加入200μL三氯甲烷涡旋震荡30s使其充分乳化,4℃静置5min,然后4℃12000g离心15min。小心吸取400μL上清液移入新的无酶离心管中,加入等体积预冷的异丙醇,翻转数次混匀,4℃静置10min,再次4℃12000g离心15min。弃上清后沿管壁缓慢加入1mL预冷的DEPC水配制的75%乙醇清洗提取到的RNA两次,轻弹管底,使RNA沉淀悬浮,静置3-5min后加入DEPC水溶解沉淀。取1μL RNA样品经超微量分光光度计检测RNA的浓度、纯度以及完整性。根据诺唯赞试剂盒提供的说明书,以提取的总RNA为模板合成cDNA,进行实时荧光定量PCR检测,根据HiScript III RTSuperMix for qPCR的说明书配制体系并进行RT-qPCR程序运行。反应体系:2×ChamQ Universal SYBR qPCR Master Mix 5μL;正反向引物(10μM)各1μL;cDNA1μL;ddH2O 2μL。反应程序:预变性95℃10s;扩增95℃10s,57℃30s,循环40次;融解曲线为95℃15s,60℃60s,95℃15s。
采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)测定大鼠结肠组织中目的基因转录水平。在NCBI网站上查找大鼠相关目的基因的引物序列并委托上海生工生物工程技术服务有限公司进行合成,具体引物信息见下表1。
表1:基因引物序列
粪便中SCFAs检测方法:
(1)样品制备
取实验结束前一天收集的粪便真空冷冻干燥去除水分后,准确称取一定量于1.5mL EP管中并记录其重量;加入500μL饱和NaCl溶液,浸泡30min后进行匀浆破碎。混匀后向匀浆液中加入40μL 10%硫酸水溶液。经涡旋振荡30s充分混匀后,在通风橱中使用1mL注射器向每个样品中加入1mL乙醚。充分混匀后,将样品于15000rpm高速离心15min。取上清液转移至已加入0.3g无水硫酸钠的EP管中。再次15000rpm高速离心15min,小心吸取上清液至气相进样瓶中待测。
(2)检测条件设置
使用GC-MS联合Rtx-Wax色谱柱(柱长30m,内径25μm)检测样品中的短链脂肪酸。载体为氦气,气流速度设为2mL/min;样品进样体积为1μL,进样温度为240℃。色谱柱升温程序:100℃升至140℃,7.5℃/min,5.33min;140℃升至200℃,60℃/min,1min;200℃保持3min。
(3)混标制备及标准曲线
样品中6种短链脂肪酸通过外标法进行定量计算。分别取10μL乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、戊酸和异戊酸用乙醚定容至1000μL,混合均匀。取100μL混合液用乙醚定容至1000μL,再分别取其中200μL、100μL、50μL、25μL、15μL、10μL,用乙醚定容至1000μL,稀释成不同浓度的标准品混合液。
肠神经胶质细胞数量的检测
采用免疫荧光染色表征结肠组织中肠神经胶质细胞数量。具体方法如下:将包埋后的组织切片置于载玻片上,在恒温箱中60℃熔蜡1h,二甲苯中浸泡脱蜡,不同浓度乙醇(100%、95%、85%、75%)梯度水化,蒸馏水浸泡清洗后使用煮沸法进行抗原修复(柠檬酸钠-EDTA抗原修复液煮沸后,将载玻片淹没放置其中,继续加热,保持沸腾状态10min,待溶液自然冷却后将载玻片取出),蒸馏水与PBST再次浸泡清洗。每张切片滴加适量灭活酶试剂,室温避光15min后洗涤,滴加适量封闭液于湿盒中封闭30min。封闭结束后,弃去封闭液,滴加一抗并置于湿盒中4℃孵育过夜。次日,室温复温40min,PBST洗涤后加酶标二抗,室温避光孵育45min,PBST清洗后吸水纸小心吸干组织周围水分,滴加适量含DAPI的抗荧光淬灭剂,指甲油封片后在荧光显微镜下观察到红色荧光。
结肠组织中PGP9.5表达量进行定量:
采用免疫组化方法对结肠组织中PGP9.5表达量进行定量。具体方法如下:将包埋后的组织切片置于载玻片上,在恒温箱中60℃熔蜡1h,二甲苯中浸泡脱蜡,不同浓度乙醇(100%、95%、85%、75%)梯度水化,蒸馏水浸泡清洗后使用煮沸法进行抗原修复(柠檬酸钠-EDTA抗原修复液煮沸后,将载玻片淹没放置其中,继续加热,保持沸腾状态10min,待溶液自然冷却后将载玻片取出),蒸馏水与PBST再次浸泡清洗。每张切片滴加适量灭活酶试剂,室温避光15min后洗涤,滴加适量封闭液于湿盒中封闭30min。封闭结束后,弃去封闭液,滴加一抗并置于湿盒中4℃孵育过夜。次日,室温复温40min,PBST洗涤后加酶标二抗,室温孵育30min,清洗干净后进行DAB显色约5min,蒸馏水终止显色。苏木素体细胞快速染色液复染后用1%盐酸~乙醇脱色反蓝,再用不同浓度乙醇梯度脱水(75%、85%、95%、100%),二甲苯浸泡两次,用吸水纸擦干组织周边后用滴加中性树胶封片。
实施例1:长双歧杆菌长亚种CCFM1112的获得
1、长双歧杆菌长亚种的分离筛选:
(1)使用一次性无菌取便器采集无锡85岁男性粪便,将粪便样品在含有低聚果糖的MRS+质量百分数(0.05%-0.1%)半胱氨酸的液体培养基中,于厌氧培养箱(N2:CO2:H2=80:10:10)中富集12h;
(2)将粪便样品用无菌生理盐水进行梯度稀释后涂布于添加了无菌的100μg/mL莫匹罗星、50U/mL制霉菌素的MRS+质量百分数(0.05%-0.1%)L-半胱氨酸盐酸盐的固体平板上,培养24-48h;
(3)选取符合双歧杆菌基本形态的单菌落进行平板划线纯化,筛选分离出双歧杆菌所选菌株;
(4)将上述单菌落培养于液体MRS+质量百分数(0.05%-0.1%)半胱氨酸培养液中培养24h后进行革兰氏染色,选取革兰氏长双歧杆阳性菌进行后续试验。
2、双歧杆菌的初步鉴定:果糖-6-磷酸盐磷酸酮酶测定法
(1)将步骤1所筛选得到的双歧杆菌在液体MRS+质量百分数(0.05%-0.1%)半胱氨酸培养基中培养24h,然后取1mL培养物8000rpm离心2min;
(2)用含0.05%(质量百分数)半胱氨酸的pH 6.5的0.05M KH2PO4溶液洗涤两次;
(3)重悬于200μL添加了0.25%(质量百分数)Triton X-100的上述磷酸盐缓冲液;
(4)添加50μL浓度为6mg/mL氟化钠和10mg/mL碘乙酸钠的混合液以及50μL浓度为80mg/mL的果糖-6-磷酸,37℃孵育1h;
(5)添加300μL浓度为0.139g/mL、pH 6.5的盐酸轻胺,并于室温放置10min;
(6)分别添加200μL 15%(质量百分数)的三氯乙酸和4M HCl;
(7)添加200μL含有5%(质量百分数)三氯化铁的0.1M HCl,若体系迅速变为红色,即为F6PPK阳性,可初步断定其为双歧杆菌。
3、长双歧杆菌长亚种的分子生物学鉴定:
(1)取步骤2筛选出并且活化3代的菌体(培养12-48h)1mL用于菌种鉴定,6000r/min离心3min,弃上清得菌体。
(2)加入1mL无菌水吹打洗菌体后,10000r/min离心1min,弃上清得菌体,加入500μL无菌水重悬,作为菌液模板。
(3)16S rDNA PCR体系:
A.细菌16S rDNA,20μLPCR反应体系:
27F,0.5μL;1492R,0.5μL;Taq酶,1μL;模板,1μL;ddH20,8μL。
B.PCR条件:
94℃5min;94℃30s;55℃30s;72℃2min;72℃10min;step2-4 30×;12℃2min。
(4)制备1%琼脂糖凝胶,之后将PCR产物与10000×Loading buffer混合,上样量2μL,120V跑30min,然后进行凝胶成像;
(5)将16S rDNA的PCR产物进行测序分析,并将得到的序列结果使用BLAST在GenBank中进行搜索和相似性比对,选取测序结果,结果显示菌株为长双歧杆菌长亚种,将其命名为长双歧杆菌长亚种(Bifidobacterium longum subsp.longum)CCFM1319,-80℃保藏备用。
实施例2:长双歧杆菌长亚种CCFM1112显著提高雌性ERβ下调大鼠结肠组织中ERβ表达量
具体步骤如下:
(1)长双歧杆菌长亚种(Bifidobacterium longum subsp.longum)菌悬液的制备
实验菌株在30%甘油的保护下,保藏于-80℃超低温冰箱中。使用前,将所有菌株在MRS平板上划线并挑选单菌落进行测序鉴定以确定菌株的单一性和菌种的正确性。菌株信息确认无误后,以2%的接种量,接种至MRS液体培养基中,于恒温恒湿培养箱/厌氧工作站37℃下培养18小时,连续活化4次,让菌株逐渐恢复活力,得到活化后的菌液,将菌液在6000g低温离心15min并收集菌体。
将得到的菌体用无菌生理盐水反复洗涤三次,以去除菌体里的培养基。最后用30%甘油将菌体重悬,储存于-80℃超低温冰箱中备用。使用前,利用梯度稀释法进行活菌计数。使用时用新的无菌生理盐水将菌液稀释,使最终使用的菌液活菌浓度为1×1010CFU/mL。
(2)取6周龄的健康雌性SPF级Sprague Dawley大鼠28只,适应环境1周,随机分为4组:正常对照组、模型组、干预组(长双歧杆菌长亚种CCFM1114组、长双歧杆菌长亚种CCFM1112组),每组含大鼠7只,灌胃菌悬液的剂量为1×1010CFU/mL。长双歧杆菌长亚种CCFM1114与长双歧杆菌长亚种CCFM1112均为有效治疗盐酸洛哌丁胺造模导致便秘的有效专利菌。
实验动物分组及处理方法见表2:
表2实验动物分组
实验结束后,取-80℃保藏的大鼠结肠20mg左右,检测各组小鼠ERβ基因表达水平;ER在胃肠道中普遍表达,ERβ是人类和啮齿动物结肠中观察到的主要亚型,通过调节粘附分子和离子通道调节结肠上皮的通透性。用ERβ抑制剂他莫昔芬处理大鼠可以观察到大鼠胃肠道总转运显著延迟、结肠运动异常。许多ERβ下调患者存在ENS功能缺陷,肠神经胶质细胞群受损,在体外研究中选择性ERβ激动剂能够刺激神经胶质到神经元细胞分化,并促进体内受损肌丛的神经发生。ERβ在肠神经系统和肠屏障中扮演着重要角色;检测各组小鼠ERβ基因表达水平,结果如图1所示。
结果显示,模型组的ERβ基因表达水平大大降低,模型组小鼠的ERβ基因表达量为:0.81(P<0.001),降低为正常对照组的1/2,与模型组相比,长双歧杆菌长亚种CCFM1114组(ERβ基因表达量为:0.85)ERβ基因表达水平基本没有变化,长双歧杆菌长亚种CCFM1112组(ERβ基因表达量为:1.43)ERβ基因表达水平显著升高(P<0.05)。
这表明他莫昔芬给药会使结肠中ERβ表达量显著降低,长双歧杆菌长亚种CCFM1112能够显著提高结肠中ERβ的表达量。
实施例3:长双歧杆菌长亚种CCFM1112调节雌性ERβ下调大鼠结肠组织中乙酰胆碱酶ChAT和AchE的活性
实验动物分组、造模及处理方法同实施例2;实验结束后使用TRIzol法提取大鼠结肠总RNA;检测AchE和ChAT表达量。肠胶质细胞参与肠道运动回路,并通过与肠道神经元的双向交流来调节反射强度,在反射活动期间,肠神经元招募肠神经胶质细胞,其释放影响神经递质的分泌及传递。肠神经元之间的快速突触通讯由胆碱能、硝化能或嘌呤能信号通路介导。肠肌间神经丛中的快速兴奋性突触传递可由促胃肠动力的神经递质乙酰胆碱(ACh)介导,乙酰胆碱转移酶ChAT在胆碱能神经元胞体中合成,能催化合成ACh;乙酰胆碱酯酶AchE可以将ACh水解为胆碱和乙酸,阻断对突触后膜的兴奋作用;AchE基因和ChAT基因的表达量结果如图2所示。
结果显示,与正常对照组相比,模型组大鼠AchE和ChAT表达量(分别为:1.00、1.00)无明显差异。与模型组相比,长双歧杆菌长亚种CCFM1114组AchE含量(为:1.02)未出现显著变化,ChAT含量(为:3.84)显著升高(P<0.05)。
与模型组相比,长双歧杆菌长亚种CCFM1112组AchE和ChAT含量均显著升高(分别为:1.80、4.33),ChAT含量提高至模型组4.33倍,较CCFM1114组有更高的显著性(P<0.01)。
ChAT的增加会促进Ach的合成,但同时AchE的增加加速了ACh的水解,推测长双歧杆菌长亚种CCFM1112可能是通过影响酶活(AchE和ChAT),进一步影响肠神经胶质细胞的数量,最终实现肠运动障碍的缓解。
实施例4:长双歧杆菌长亚种CCFM1112可提高雌性ERβ下调大鼠结肠内容物中SCFAs含量
实验动物分组、造模及处理方法同实施例2。实验结束后,检测大鼠结肠内容物中SCFAs含量:SCFAs是结肠上皮细胞吸收的主要产物,为结肠细菌发酵提供能量。它可以通过刺激肠上皮细胞生长和液体分泌来加速结肠蠕动。此外,它可以通过增加紧密连接蛋白表达和调节肠道微生物群和免疫细胞的活性来保护功能性肠道屏障。通过GC-MS对结肠内容物进行靶向代谢组学分析,结果如图3及下表3所示。
表3不同组别大鼠结肠内容物中SCFAs含量
结果显示:
他莫昔芬诱导ERβ下调后SCFAs浓度显著降低,CCFM1114组只有乙酸和异戊酸的含量显著升高,其余SCFAs没有明显变化,而CCFM1112组SCFAs含量均显著升高,特别是乙酸(P<0.001)和异戊酸(P<0.001)。乙酸可以保护胃肠粘膜的功能屏障,两株长双歧杆菌长亚种干预对乙酸都有上调效果,但上调程度不同,长双歧杆菌长亚种CCFM1112效果更为显著,上调(127.98±31.82)%。相比于长双歧杆菌长亚种CCFM1114,长双歧杆菌长亚种CCFM1112对短链脂肪酸的影响更大,故长双歧杆菌长亚种CCFM1112更能提高产短链脂肪酸的微生物丰度。
实施例5:长双歧杆菌长亚种CCFM1112可显著改善雌性大鼠的肠转运时间和粪便性状
实验动物分组、造模及处理方法同实施例2。益生菌灌胃期间监测大鼠肠道转运时间及粪便性状。
(1)粪便含水量
试验期间共收集两次粪便,大鼠分组后的初始粪便以及处死前一天的终止粪便,终止粪便在灌胃结束后进行。将全部大鼠按照组别单独放入干净笼盒中,收集新鲜粪便装入5mL离心管中,收集完成后将大鼠再次按组别放回笼盒。称重后经冷冻干燥去除粪便中所含水分,按如下公式计算大鼠粪便的含水率:
粪便含水率(%)=(粪便湿重-粪便干重)/粪便湿重×100%;
(2)肠转运时间
将阿拉伯树胶粉与水以1:10混合均匀,在电磁炉上加热至透明,加热时不断搅拌,然后加入10%(w/v)的活性炭粉,搅拌并煮沸至混合均匀,待溶液冷却后放置于4℃冰箱保存。在实验结束前一天早上测定大鼠排肠转运时间,为保证结果的准确性,在测定排肠转运时间之前,大鼠需禁食不禁水过夜。测定时,每只大鼠灌胃1mL上述墨汁,并记录下灌胃时间,时刻关注大鼠的排便状态,待排出的第一粒含有活性炭的粪便时,记录该时间,两者时间差即为大鼠的肠转运时间。
如图4所示,造模后,模型组大鼠的肠道总转运时间(为:1279min),与正常对照组相比延长了约(0.61±0.24)倍,而干预组长双歧杆菌长亚种CCFM1112能显著缩短肠转运时间(肠转运时间为:814min)(P<0.05),CCFM1114组未表现出显著性(肠转运时间为:991min)。
粪便含水率是评估粪便性状的另一重要指标,造模后,与正常对照组相比(粪便含水率为:54.87%),模型组粪便含水率(为:48.98%)显著降低。在干预两周后,可以看出长双歧杆菌长亚种CCFM1112(粪便含水率为:55.55%)能有效地提高雌性大鼠的粪便含水率(P<0.01),恢复到正常大鼠的粪便含水率水平,长双歧杆菌长亚种CCFM1114(粪便含水率为:49.41%)未表现出显著性。
综合评估此两项指标可知长双歧杆菌长亚种CCFM1112在促进肠道蠕动,改善粪便性状及缩短肠转运时间方面具有巨大潜力。
实施例6:长双歧杆菌长亚种CCFM1112提高雌性ERβ下调大鼠结肠组织中肠神经胶质细胞数量
实验动物分组、造模及处理方法同实施例2。实验结束后,采用免疫荧光染色表征结肠组织中肠神经胶质细胞数量。黏膜的胶质细胞主要参与上皮屏障功能,神经节内的胶质细胞主要作用于神经修复,与神经元的密切互动,支持这些细胞和胶质细胞的分化、参与神经的发生和形成。胶质细胞的数量可以很好地反应肠神经的健康状况。S100β是一种钙结合蛋白,主要存在于神经胶质细胞中,使用S100β标记肠神经胶质细胞可以表征肠神经中胶质细胞的数量。肠神经胶质细胞数量如图5所示。
图5中的A中红色荧光显示肠神经胶质细胞的数量,与正常对照组相比,模型组几乎没有红色荧光,长双歧杆菌长亚种CCFM1112组红色荧光恢复至正常水平,长双歧杆菌长亚种CCFM1114组只有少量红色荧光。
对荧光物质定量分析结果如图5中的B显示,与正常对照组相比(为:0.99),模型组肠神经胶质细胞密度(为:0.63)显著下降(P<0.05),造模大鼠存在肠神经损伤。而长双歧杆菌长亚种CCFM1112在增加肠神经胶质细胞的数量(为:1.12)上效果显著(P<0.05),可恢复肠神经受损大鼠的肠神经健康。
实施例7:长双歧杆菌长亚种CCFM1112提高雌性ERβ下调大鼠结肠组织中肠神经元数量
实验动物分组、造模及处理方法同实施例2。实验结束后,采用免疫组化方法对结肠组织中PGP9.5表达量进行定量。肠运动障碍患者的结肠区域PGP9.5反应细胞数量明显降低,而且在顽固性肠运动障碍患者的黏膜下丛中检测到肠神经元数量也有类似减少。重塑异常肠道微生物群可以恢复肠道功能并刺激肠道神经发生导致神经元数量的增加,故选用PGP9.5作为定量肠神经元的检测指标。
由图6可知,与正常对照组相比(为:1.00),造模后大鼠结肠神经元数量(为:0.46)显著下降(P<0.01),给大鼠灌胃不同菌株后,长双歧杆菌长亚种CCFM1112可以显著提高神经元的数量(为:1.00,P<0.01),可能通过修复肠神经元恢复肠道功能。
实施例8:长双歧杆菌长亚种CCFM1112修复雌性ERβ下调大鼠肠屏障功能
实验动物分组、造模及处理方法同实施例2。实验结束后,使用TRIzol法提取大鼠结肠总RNA,检测大鼠MUC1基因的表达量。MUC1为粘蛋白家族成员,作为肠道的“润滑剂”维护肠道正常的机械屏障功能。如图7所示。
结果显示:
与正常对照组相比(基因表达量为:1.63),他莫昔芬显著降低了MUC1的转录表达(模型组表达量为:1.00),说明造模主要影响了杯状细胞对粘蛋白MUC1的分泌,结果显示长双歧杆菌长亚种CCFM1112可以显著促进结肠中MUC1的表达(为:1.78),从而改善肠道的通透性,修复肠道机械屏障,进而缓解肠运动障碍。
实施例9:长双歧杆菌长亚种CCFM1112显著下调雌性ERβ下调大鼠结肠组织中5-HT表达量
实验动物分组、造模及处理方法同实施例2。实验结束后,通过酶联免疫法检测5-HT蛋白表达,测定方法参照试剂盒说明书。使用TRIzol法提取大鼠结肠总RNA,检测大鼠Tph1基因的表达量。5-HT被认为通过其在肠神经元和胃肠道平滑肌细胞中的受体调节胃肠道运动,在胃肠运动中扮演着十分重要的角色。人体内约95%的5-HT是在胃肠道粘膜层内的肠嗜铬细胞中由Tph1合成的。如图8所示。
结果显示:
与正常对照组相比(5-HT蛋白含量为:855.29,Tph1表达量为:0.33),他莫昔芬造模后大鼠结肠中的5-HT含量(为:1266.20)会显著上升,Tph1表达(为:1.15)显著上调,表明他莫昔芬是通过提高大鼠结肠中Tph1的表达促进了5-HT的生成。长双歧杆菌长亚种CCFM1112能够显著降低Tph1的表达量(为:0.44),从而显著下调结肠5-HT蛋白表达(为:597.59)。
实施例10:长双歧杆菌长亚种CCFM1112改善雌性ERβ下调大鼠肠道菌群
实验动物分组、造模及处理方法同实施例2;实验结束后使用MP DNA Spin forFaces试剂盒提取大鼠粪便中的DNA,以细菌DNA为模板,进行V3-V4区特异性PCR扩增。PCR反应体系为50μL,模板DNA 2μL,上下游引物各2μL,2×Taq MasterMix 25μL,ddH2O 19μL。反应条件如下:95℃预变性5min,95℃变性30s,52℃退火30s,72℃延伸30s,循环30次;72℃延伸7min。通过琼脂糖凝胶电泳以及根据胶回收试剂盒说明书对PCR产物进行纯化回收。通过Miseq Reagent Kit v3进行上机测序,获取文库数据。大鼠粪便肠道菌群结果在微生物生态定量研究(QIIME 2)平台进行测序分析,并通过在线网站https://www.omicstudio.cn/index和http://www.cloudtutu.com/#/index对菌群数据综合分析。
在造模与菌株干预之后,不同组别大鼠肠道菌群结构改变,不同种属微生物丰度也相应变化。LEFSe分析结果显示,相较于空白组,模型组Clostridium sensu stricto 1显著增加(P<0.0001),Mucispirillum显著降低(P<0.05)。已知Mucispirillum对于肠道黏膜层的修复具有重要意义,如图9所示。
模型组中Mucispirillum几乎下降消失,代表模型组的黏膜层受到了严重损伤,长双歧杆菌长亚种CCFM1112能恢复肠道中Mucispirillum的丰度。模型组体内的有害菌属Clostridium sensu stricto 1丰度显著提高,长双歧杆菌长亚种CCFM1112能有效降低Clostridium sensu stricto1的丰度,而长双歧杆菌长亚种CCFM1114对有害菌的抑制方面效果并不显著。有研究表明在腹泻型肠易激综合征小鼠中毛螺菌属LachnospiraceaeNK4A136 group与海马中脑源性神经营养因子和血清中5-HT有关,被认为是改善肠道健康的有益菌,它能促进碳水化合物代谢和短链脂肪酸的产生。长双歧杆菌长亚种CCFM1112能上调Lachnospiraceae NK4A136 group的丰度(P<0.05)。
因此,从以上实例中可以看出,长双歧杆菌长亚种CCFM1112能显著提高宿主ERβ表达量,调节结肠中乙酰胆碱酶ChAT和AchE的活性,促进神经递质分泌,修复受损的肠神经系统,提高结肠内容物中SCFAs含量,增强肠道蠕动,缩短肠道转运时间,提高粪便含水率,显著提高肠神经元及神经胶质细胞数量,修复肠屏障功能,显著下调5-HT表达量,提高有益菌丰度,降低有害菌丰度,改善肠道菌群,调控肠道稳态。
虽然本发明已以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为准。
Claims (10)
1.长双歧杆菌长亚种(Bifidobacterium longum subsp.longum)CCFM1112或其发酵液在制备预防、缓解和/或治疗女性肠动力障碍或肠神经受损的药物、肠内营养剂或益生菌制剂中的应用,其特征在于,所述长双歧杆菌长亚种CCFM1112的保藏编号为GDMCC NO.60939,所述发酵液中含有长双歧杆菌长亚种CCFM1112。
2.长双歧杆菌长亚种CCFM1112或其发酵液在制备缓解女性ERβ下调的药物、肠内营养剂或益生菌制剂中的应用,其特征在于,所述长双歧杆菌长亚种CCFM1112的保藏编号为GDMCC NO.60939,所述发酵液中含有长双歧杆菌长亚种CCFM1112。
3.长双歧杆菌长亚种CCFM1112或其发酵液在制备预防、缓解和/或治疗因雌激素拮抗药物导致的胃肠动力障碍的药物、肠内营养剂或益生菌制剂中的应用,其特征在于,所述长双歧杆菌长亚种CCFM1112的保藏编号为GDMCC NO.60939,所述发酵液中含有长双歧杆菌长亚种CCFM1112。
4.根据权利要求1~3任一所述的应用,其特征在于,所述药物、肠内营养剂或益生菌制剂中长双歧杆菌长亚种CCFM1112的数量不低于1×106CFU/mL或1×106CFU/g。
5.根据权利要求4所述的应用,其特征在于,所述益生菌制剂中含有所述长双歧杆菌长亚种CCFM1112的湿细胞或冻干后的细胞。
6.根据权利要求5所述的应用,其特征在于,所述药物中含有所述长双歧杆菌长亚种CCFM1112、药物载体和/或药用辅料。
7.根据权利要求6所述的应用,其特征在于,所述药物载体包含微囊、微球、纳米粒和/或脂质体。
8.根据权利要求7所述的应用,其特征在于,所述药物辅料包含抗黏合剂、渗透促进剂、缓冲剂、增塑剂、表面活性剂、消泡剂、增稠剂、包合剂、吸收剂、保湿剂、溶剂、抛射剂、增溶剂、助溶剂、乳化剂、着色剂、pH值调节剂、黏合剂、崩解剂、填充剂、润滑剂、润湿剂、整合剂、渗透压调节剂、稳定剂、助流剂、矫味剂、防腐剂、发泡剂、助悬剂、包衣材料、芳香剂、稀释剂、絮凝剂与反絮凝剂、助滤剂以及释放阻滞剂中的一种或多种。
9.根据权利要求8任一所述的应用,其特征在于,所述药物的剂型为颗粒剂、胶囊剂、片剂、丸剂或口服液。
10.根据权利要求1~9任一所述的应用,其特征在于,所述药物、肠内营养剂或益生菌制剂包括如下至少一种作用:
(a)显著提高患者ERβ表达量;
(b)调节结肠中乙酰胆碱酶ChAT和AchE的活性,促进神经递质分泌;
(c)提高结肠内容物中SCFAs含量;
(d)缓解动力减弱型肠道运动障碍,缩短肠道转运时间,提高粪便含水率;
(e)增加肠神经胶质细胞数量,修复受损的肠神经系统;
(f)增加结肠中肠神经元数量,提高结肠组织中PGP9.5的表达;
(g)修复肠屏障功能,提高MUC1基因的表达;
(h)显著下调结肠组织中5-HT表达量;
(i)改善肠道菌群,上调有益菌丰度,下调有害菌丰度。
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