TW202228742A - 抑制時鐘基因表現之雙歧乳酸桿菌 - Google Patents

抑制時鐘基因表現之雙歧乳酸桿菌 Download PDF

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TW202228742A
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岡田元弘
長恭久
大木篤史
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日商日清食品控股股份有限公司
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Abstract

本發明之目的在於提供一種可有效地進行時鐘基因表現抑制之方法。尤其是,本發明之目的在於提供一種促進在晝夜節律形成中發揮中心作用之Per2基因之轉錄的方法。 本發明之特徵在於其係抑制時鐘基因表現之雙歧桿菌屬長雙歧桿菌 種之雙歧乳酸桿菌。又,本發明之特徵在於該雙歧乳酸桿菌為長雙歧桿菌N576株(NITE BP-03308)。進而,本發明之特徵在於其係含有該雙歧乳酸桿菌之飲食品。

Description

抑制時鐘基因表現之雙歧乳酸桿菌
本發明係關於一種抑制時鐘基因表現之源自嬰兒腸內之雙歧乳酸桿菌之菌株及含有該雙歧乳酸桿菌之處理物之飲料、食品。
以哺乳類為代表之許多生物配合地球自轉,以約24小時週期之節律形成生物鐘。該生物鐘係由生物所具有之時鐘基因控制,其週期之變動與以睡眠及清醒為代表之深層體溫或激素分泌、血壓、代謝功能等體內現象密切相關。另一方面,可知生活不規律會導致生物鐘紊亂,從而增加失眠症或抑鬱症等精神疾病、新陳代謝症候群或糖尿病等生活習慣疾病、或者癌症或老化等之風險。例如,有報告稱,輪班工作者中前列腺癌風險增加(參照非專利文獻1)。
作為時鐘基因,已知有Bmal、Clock、Per、Cry、Dec、Rev-Erb、ROR、DBP、E4BP4等,於以人類為代表之哺乳類中,Bmal、Clock基因所編碼之蛋白質負責之正反饋(Positive Feedback)機制、及Per、Cry所編碼之蛋白質負責之負反饋(Negative Feedback)機制2個機制在生物鐘中發揮核心作用。已知藉由該機制促進及抑制其他基因轉錄,而引起各種體內現象。又,有報告稱,時鐘基因不充分發揮功能而導致生物鐘發生紊亂,例如,於一部分時鐘基因遭到剔除破壞之小鼠中,體溫之週期性消失(參照非專利文獻2)等,結果健康風險變高。
如此,時鐘基因與生物鐘相關係眾所周知之事實。進而,有報告稱,由特定植物獲得之萃取物及其成分會促進及抑制時鐘基因本身之表現(參照專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2018-43970號公報 [非專利文獻]
[非專利文獻1]Rao D. et al. Onco Targets Ther. 8: 2817-26 (2015) [非專利文獻2]Gerhart-Hines et al. Nature 503: 410-413 (2013)
另外,若能夠控制時鐘基因表現之促進及抑制,則可期待有助於生物鐘正常化及促進健康。然而,並不限於上述物質,但亦有因人之體質等影響而難以獲得效果之情況。因此,業界一直期望一種可有效地進行時鐘基因表現抑制之安全性較高之方法。
(發明所欲解決之問題)
本發明係鑒於上述問題而完成者。亦即,本發明之目的在於提供一種可有效地進行時鐘基因表現抑制之方法。
本發明人等著眼於時鐘基因中在晝夜節律形成中發揮中心作用之基因Per2之轉錄促進能力,對數種雙歧乳酸桿菌進行篩選。結果發現,於來自嬰兒腸內之雙歧乳酸桿菌中存在具有時鐘基因表現抑制效果之雙歧乳酸桿菌,從而完成了本發明。
為了解決上述問題,本發明之特徵在於其係抑制時鐘基因表現之雙歧桿菌屬長雙歧桿菌種之雙歧乳酸桿菌。
又,為了解決上述問題,較佳為該雙歧乳酸桿菌為長雙歧桿菌N576株(NITE BP-03308)。
進而,為了解決上述問題,本發明之特徵在於其係含有上述雙歧乳酸桿菌之飲食品。 (對照先前技術之功效)
本發明之雙歧乳酸桿菌係抑制時鐘基因之表現。藉此,可期待形成晝夜節律,有助於生物鐘正常化,促進健康。又,藉由攝取雙歧乳酸桿菌,亦可調整腸內環境。
以下,對本發明詳細地進行說明。 1.長雙歧桿菌N576株(NITE BP-03308) 本發明之雙歧乳酸桿菌為長雙歧桿菌(Bifidobacterium longum)。本發明中之記號N576係日清食品控股股份有限公司自行賦予菌株之編號。本發明之菌株係本發明人等自嬰兒糞便中首次分離所得者。
本發明之長雙歧桿菌N576株係於下述條件下寄存。 (1)寄存機構名稱:獨立行政法人製品評價技術基盤機構 專利微生物寄存中心 (2)聯繫方式:292-0818 千葉縣木更津市上總鐮足2-5-8 122號室 (3)寄存編號:NITE BP-03308 (4)用以識別之標識:N576 (5)寄存日:2020年10月30日
本發明之長雙歧桿菌N576株之菌學性質係如以下表1及表2所示。本菌學性質係基於藉由實體顯微鏡所進行之菌落觀察、藉由光學顯微鏡所進行之形態觀察、及Cowan和Steel之醫學細菌鑑定手冊(Cowan and Steel's Manual for the Identification of Medical Bacteria)3rd ed.(1993)中所記載之方法判明。表1係表示與本菌株相關之形狀等,表2係表示藉由API 20A(Biomerieux製造)所進行之生理-生物化學性狀試驗之結果。表2中,「+」表示陽性,「-」表示陰性。
[表1]
培養溫度 37℃
細胞形態 桿菌 (0.5~0.6×1.0~3.0 μm)
革蘭氏染色性 +
菌落形態 培養基 TOS丙酸瓊脂培養基
培養時間(hr) 72
直徑 1.0~3.0 mm
色調 乳白色
形狀 圓形
隆起狀態 透鏡狀
周緣 全緣
表面之形狀等 平滑
透明度 不透明
黏稠度 黃油狀
有無芽孢
氣體產生
運動性
觸酶活性
[表2]
   反應/酵素 結果    反應/酵素 結果
1 吲哚產生* 13 甘油**
2 脲酶* 14 D-纖維雙糖**
3 葡萄糖** + 15 D-甘露糖**
4 D-甘露醇** + 16 D-蜜三糖**
5 乳糖** + 17 D-棉子糖** +
6 白糖** + 18 D-山梨糖醇** +
7 麥芽糖** + 19 L-鼠李糖**
8 柳苷** + 20 D-海藻糖**
9 D-木糖** + 21 觸酶*
10 L-阿拉伯糖** + 22 芽孢
11 明膠水解* 23 革蘭氏染色性 +
12 馬栗樹皮苷水解* 24 球菌
*生物化學試驗、**醱酵試驗
2.時鐘基因表現抑制能力試驗 如下述實驗例所示,本發明之長雙歧桿菌N576株係具有時鐘基因Per2轉錄促進能力以及Bmal1、Cry1、E4BP4轉錄抑制能力。時鐘基因表現抑制能力之確認係藉由以下試驗方法來進行。
<雙歧乳酸桿菌樣本之製備> 用於時鐘基因表現抑制能力評價之受驗體(雙歧乳酸桿菌樣本)係將雙歧乳酸桿菌於表3所示之培養基中於35℃下培養13小時。其次,將經增殖之菌體進行離心分離,收集菌體。用殺菌水將所收集之菌體洗淨3次,加熱殺菌後進行冷凍。其後,使用冷凍乾燥機進行冷凍乾燥,獲得乾燥菌體粉末。使所獲得之乾燥菌體粉末以1 mg/mL之濃度懸浮於磷酸鹽緩衝液(PBS,Phosphate Buffered Saline)中,將所得者作為雙歧乳酸桿菌樣本。
[表3]
蛋白腖 1.00 g
酵母萃取物 2.00 g
無水葡萄糖 5.50 g
抗壞血酸 0.05 g
磷酸氫鉀 0.20 g
蒸餾水 91.25 g
<藉由HT-29細胞株所進行之時鐘基因Per2轉錄促進能力評價> 於時鐘基因Per2轉錄促進能力評價中,使用屬於源自人結腸腺癌之上皮細胞樣細胞的HT-29細胞(ATCC)。首先,使用添加有10%胎牛血清(Biological Industries公司)及100 unit/mL青黴素-鏈黴素(Gibco公司)之McCoyA5培養基(Gibco公司),於37℃、5%CO 2之條件下培養HT-29細胞。分析前,使用胰蛋白酶EDTA(Gibco公司)將燒瓶內培養之HT-29細胞剝離後(於37℃下培養3分鐘),使之懸浮於新鮮DMEM/F12培養基中,將1×10 6cells/mL之HT-29細胞以500 μL逐一接種於24孔板,於37℃、5%CO 2之條件下培養24小時。測量細胞數時使用屬於細胞計數器之Countess(invitrogen公司)。於進行分析2小時前,孔內藉由50%胎牛血清(FBS,fetal bovine serum)(以最終濃度換算)處理HT-29細胞。其次,將雙歧乳酸桿菌樣本於新鮮DMEM/F12培養基中稀釋至100倍,將所得者作為分析培養基,更換成分析培養基後,於37℃、5%CO 2之條件下培養18小時。培養18小時後,使用RNeasy迷你套組(QIAGEN公司)進行RNA提取。自所提取之RNA,使用ReverTra Ace qPCR RT Master Mix(東洋紡股份有限公司)進行cDNA合成。藉由即時聚合酶鏈反應(RT-PCR,real-time polymerase chain reaction)進行基因表現測定時,使用TB Green Premix Ex Taq II(寶生物(TaKaRa Bio)股份有限公司)及LightCycler 96 System(羅氏醫療診斷設備(Roche Diagnostics)公司)。RNA提取、cDNA合成、RT-PCR係按照各套組及機器之操作說明來進行。將用於測定之引子序列示於表4。再者,為了進行相對定量,對屬於持家基因之β-肌動蛋白(actin)亦同樣地實施定量聚合酶鏈反應(qPCR,quantitative polymerase chain reaction)。
[表4]
引子名稱 序列
Per2_F GACTGCAAACCTGGCACTTC
Per2_R GTGTCTGAGGGTTCATCACG
β-肌動蛋白_F ATTGGCAATGAGCGGTTC
β-肌動蛋白_R CGTGGATGCCACAGGACT
<藉由POCA所進行之時鐘基因Per2轉錄促進能力評價> 於時鐘基因Per2轉錄促進能力評價中,使用小腸吸收模型(KAC公司,以下稱為POCA),該小腸吸收模型係使用屬於源自人結腸腺癌之上皮細胞樣細胞之Caco-2細胞作為細胞。對於自KAC公司購買之POCA,使用DMEM/F12(Gibco)於37℃、5%CO 2之條件下培養24小時。於進行分析2小時前,於嵌入物內藉由50%FBS(以最終濃度換算)處理POCA。其次,將雙歧乳酸桿菌樣本於新鮮DMEM/F12培養基中稀釋至100倍,將所得者作為分析培養基,更換成分析培養基後,於37℃、5%CO 2之條件下培養18小時。培養18小時後,使用RNeasy迷你套組(QIAGEN公司)進行RNA提取。自所提取之RNA,使用ReverTra Ace qPCR RT Master Mix(東洋紡股份有限公司)進行cDNA合成。藉由RT-PCR進行基因表現測定時,使用TB Green Premix Ex Taq II(寶生物股份有限公司)及LightCycler 96 System(羅氏醫療診斷設備公司)。RNA提取、cDNA合成、RT-PCR係按照各套組及機器之操作說明來進行。用於測定之引子序列與表4相同。再者,為了進行相對定量,對屬於持家基因之β-肌動蛋白亦同樣地實施qPCR。
<使用HT-29細胞株之Per2以外之時鐘基因之抑制評價> 對於屬於時鐘基因Per2以外之基因之Bmal1、Cry1、E4BP4基因,亦使用HT-29細胞(ATCC)評價轉錄促進能力。評價方法係藉由與Per2基因相同之方法進行。將用於測定之引子序列示於表5。再者,為了進行相對定量,對屬於持家基因之Gapdh亦同樣地實施qPCR。
[表5]
引子名稱 序列
Bmal1_F CAGGAAAAATAGGCCGAATG
Bmal1_R GCGATGACCCTCTTATCCTG
Cry1_F CATCCTGGACCCCTGGTT
Cry1_R CAAGACACTGAAGCAAAAATCG
E4BP4_F CGCCCCTTTCTTTCTCCT
E4BP4_R AGTTGGGCCTCCTTCGTTAT
Gapdh_F GCACCGTCAAGGCTGAGAAC
Gapdh_R GCCTTCTCCATGGTGGTGAA
3.飲食品 本發明之雙歧乳酸桿菌可包含於飲食品中來使用。例如考慮添加有雙歧乳酸桿菌之醱酵乳、及添加有雙歧乳酸桿菌之乳酸菌飲料。於目前之與乳及乳製品之成分標準等相關之政府機關指令中,作為成分標準,雙歧乳酸桿菌數並無特別規定,若為醱酵乳(無脂乳固形份為8.0%以上者)或乳酸菌飲料(無脂乳固形份為3.0%以上者),則較佳為1.0×10 7cfu/mL以上,若為乳酸菌飲料(無脂乳固形份未滿3.0%者),則較佳為1.0×10 6cfu/mL以上,藉由於乳等醱酵液中增殖,或以最終製品之形態增殖,可實現上述菌數。又,除了添加有雙歧乳酸桿菌之醱酵乳、及添加有雙歧乳酸桿菌之乳酸菌飲料以外,亦可用於黃油等乳製品、蛋黃醬等蛋加工品、乳酪餅等甜點麵包類等。又,亦可適用於泡麵或曲奇等加工食品。除了上述以外,本發明之食品亦可為將上述雙歧乳酸桿菌與視需要之適當載體及添加劑一起添加並進行製劑化而成之形態(例如粉末、顆粒、膠囊、錠劑等)。
本發明之雙歧乳酸桿菌除了包含於一般之飲料或食品中有用以外,包含於特定保健用食品、營養輔助食品等中亦有用。
又,本發明之雙歧乳酸桿菌除了應用於食品以外,亦可應用於化妝水等化妝品領域;整腸劑等醫藥品領域;潔牙粉等日用品領域;青貯料、動物用餌料、植物液體肥料等動物飼料、植物肥料領域。 (產業上之可利用性)
本發明之雙歧乳酸桿菌(長雙歧桿菌N576株)係具有抑制時鐘基因表現之效果。 [實施例]
以下,表示本發明之實施例,但本發明並不限定於以下實施例。 <實施例1:使用HT-29細胞之時鐘基因Per2轉錄促進能力評價> 對本發明之長雙歧桿菌N576株及本公司持有之雙歧乳酸桿菌評價時鐘基因Per2轉錄促進能力。
首先,對於本發明之菌株及標準株,於表3所示之培養基中於35℃下培養13小時。其次,將經增殖之菌體進行離心分離,收集菌體。用超純水將所收集之菌體洗淨,進行冷凍乾燥。使所獲得之乾燥菌體粉末以1 mg/mL之濃度懸浮於PBS中,將所得者作為雙歧乳酸桿菌樣本。再者,標準株係使用長雙歧桿菌之標準株(JCM1217)及同一基因庫中所包含之同種株(BLN61)。
其次,將HT-29細胞以5.0×10 5cells/well接種於24孔板並培養24小時。其次,添加各雙歧乳酸桿菌樣本,使最終濃度成為10 μg/mL,於37℃、5%CO 2之條件下培養18小時。培養18小時後,自細胞提取RNA,藉由RT-PCR進行基因表現測定。再者,將未添加雙歧乳酸桿菌懸浮液者記為未處理組。又,作為陽性對照組,使用有報告稱具有per2轉錄促進能力之咖啡因。
將添加了各試樣群之情形時之結果示於表6及圖1。結果係以Per2/β-肌動蛋白之值表示,與未處理組進行比較。
[表6]
試驗區 Per2相對轉錄量
(平均值±S.D.)
未處理組 N.C. 2.08±0.18
咖啡因1 mM P.C. 2.82±0.16
長雙歧桿菌 JCM1217 2.10±0.29
長雙歧桿菌 BLN61 2.04±0.24
長雙歧桿菌 N576 2.63±0.14
根據表6及圖1亦可知,本發明之雙歧乳酸桿菌(長雙歧桿菌N576株)相較於未處理組,轉錄促進能力較高,其值稍低於屬於陽性對照組之咖啡因。另一方面,標準株係與未處理組幾乎相等之值,可推測不具有轉錄促進能力。進而,於本發明之雙歧乳酸桿菌與未處理組之間,且於本發明之雙歧乳酸桿菌與標準株之間可確認到顯著差異。
<實施例2:使用POCA之時鐘基因Per2轉錄促進能力評價> 其次,使用POCA,進行時鐘基因Per2轉錄促進能力之評價。試驗方法與實施例1相同,故省略說明。將結果示於表7及圖2。
[表7]
試驗區 Per2相對轉錄量
(平均值±S.D.)
未處理組 N.C. 1.42±0.10
咖啡因1 mM P.C. 1.67±0.11
長雙歧桿菌 JCM1217 1.48±0.11
長雙歧桿菌 N576 1.80±0.09
根據表7及圖2亦可知,本發明之雙歧乳酸桿菌(長雙歧桿菌N576株)相較於未處理組,轉錄促進能力較高,其值稍高於屬於陽性對照組之咖啡因。又,於本發明之雙歧乳酸桿菌與未處理組之間可確認到顯著差異。另一方面,與上述實施例1同樣地,標準株係與未處理組幾乎相等之值。根據該情況提示,關於標準株,不論細胞為何種細胞,均不具有轉錄促進能力。然而,本發明之N576株,不論細胞有何不同,均促進Per2基因轉錄。因此,可推測N576株係特異性地具有Per2基因轉錄促進能力。
<實施例3:使用HT-29細胞株之Per2以外之時鐘基因之抑制評價> 最後,對於本發明之長雙歧桿菌N576株對屬於Per2基因以外之時鐘基因之Bmal1、Cry1、E4BP4所造成的影響,使用HT-29細胞進行評價。試驗方法與實施例1相同,故省略說明。將結果示於表8及圖3。
[表8]
試驗區 時鐘基因相對轉錄量
Bmal1 Cry1 E4BP4
(平均值±S.D.) (平均值±S.D.) (平均值±S.D.)
未處理組 N.C. 1.72±0.03 2.58±0.03 2.36±0.09
長雙歧桿菌 JCM1217 1.77±0.03 2.43±0.06 2.10±0.07
長雙歧桿菌 N576 1.52±0.14 2.14±0.19 1.96±0.21
根據表8及圖3亦可知,本發明之雙歧乳酸桿菌(長雙歧桿菌N576株)及標準株與未處理組相比,抑制時鐘基因Bmal1、Cry1、E4BP4之表現,但有一部分除外。進而,將N576株與標準株進行比較,可知N576株顯著抑制表現。根據以上情況可知,本發明之N576株具有抑制時鐘基因表現之效果。
圖1係使用HT-29細胞,將本發明之菌株與比較菌株之Per2轉錄促進效果進行比較之圖。 圖2係使用POCA,將本發明之菌株與比較菌株之Per2轉錄促進效果進行比較之圖。 圖3係使用HT-29細胞,將本發明之菌株對其他時鐘基因之表現抑制效果進行比較之圖。
寄存國家  JP日本 寄存機構  獨立行政法人製品評價技術基盤機構特許微生物寄託中心(NPMD) 寄存日期  2020/10/30 寄存號碼  BP-03308
                         序列表
          <![CDATA[<110>  日清食品控股股份有限公司]]>
          <![CDATA[<120>  抑制時鐘基因表現之雙歧乳酸桿菌]]>
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          <![CDATA[<150>  JP 2020-200815]]>
          <![CDATA[<151>  2020-12-03]]>
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          <![CDATA[<211>  20]]>
          <![CDATA[<212>  DNA]]>
          <![CDATA[<213>  人工序列]]>
          <![CDATA[<220>]]>
          <![CDATA[<223>  藉由RT-PCR所進行之基因表現測定所用之引子]]>
          <![CDATA[<400>  1]]>
          gactgcaaac ctggcacttc                                                   20
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          <![CDATA[<223>  藉由RT-PCR所進行之基因表現測定所用之引子]]>
          <![CDATA[<400>  5]]>
          caggaaaaat aggccgaatg                                                   20
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          <![CDATA[<211>  20]]>
          <![CDATA[<212>  DNA]]>
          <![CDATA[<213>  人工序列]]>
          <![CDATA[<220>]]>
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          <![CDATA[<400>  6]]>
          gcgatgaccc tcttatcctg                                                   20
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          <![CDATA[<211>  18]]>
          <![CDATA[<212>  DNA]]>
          <![CDATA[<213>  人工序列]]>
          <![CDATA[<220>]]>
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          <![CDATA[<400>  7]]>
          catcctggac ccctggtt                                                     18
          <![CDATA[<210>  8]]>
          <![CDATA[<211>  22]]>
          <![CDATA[<212>  DNA]]>
          <![CDATA[<213>  人工序列]]>
          <![CDATA[<220>]]>
          <![CDATA[<223>  藉由RT-PCR所進行之基因表現測定所用之引子]]>
          <![CDATA[<400>  8]]>
          caagacactg aagcaaaaat cg                                                22
          <![CDATA[<210>  9]]>
          <![CDATA[<211>  18]]>
          <![CDATA[<212>  DNA]]>
          <![CDATA[<213>  人工序列]]>
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          <![CDATA[<400>  9]]>
          cgcccctttc tttctcct                                                     18
          <![CDATA[<210>  10]]>
          <![CDATA[<211>  20]]>
          <![CDATA[<212>  DNA]]>
          <![CDATA[<213>  人工序列]]>
          <![CDATA[<220>]]>
          <![CDATA[<223>  藉由RT-PCR所進行之基因表現測定所用之引子]]>
          <![CDATA[<400>  10]]>
          agttgggcct ccttcgttat                                                   20
          <![CDATA[<210>  11]]>
          <![CDATA[<211>  20]]>
          <![CDATA[<212>  DNA]]>
          <![CDATA[<213>  人工序列]]>
          <![CDATA[<220>]]>
          <![CDATA[<223>  藉由RT-PCR所進行之基因表現測定所用之引子]]>
          <![CDATA[<400>  11]]>
          gcaccgtcaa ggctgagaac                                                   20
          <![CDATA[<210>  12]]>
          <![CDATA[<211>  20]]>
          <![CDATA[<212>  DNA]]>
          <![CDATA[<213>  人工序列]]>
          <![CDATA[<220>]]>
          <![CDATA[<223>  藉由RT-PCR所進行之基因表現測定所用之引子]]>
          <![CDATA[<400>  12]]>
          gccttctcca tggtggtgaa                                                   20
          
Figure 12_A0101_SEQ_0001
Figure 12_A0101_SEQ_0002
Figure 12_A0101_SEQ_0003
Figure 12_A0101_SEQ_0004

Claims (3)

  1. 一種雙歧桿菌屬長雙歧桿菌種之雙歧乳酸桿菌,其抑制時鐘基因之表現。
  2. 如請求項1之雙歧乳酸桿菌,其中,上述雙歧乳酸桿菌為長雙歧桿菌N576株(NITE BP-03308)。
  3. 一種飲食品,其含有請求項1或2之雙歧乳酸桿菌。
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