益生菌剂调整肠道疾病人群菌群结构丰度水平的研究

为探究益生菌剂对肠道疾病人群菌群多样性及丰度水平的调节能力。本研究以健康、便秘、腹泻及腹胀、肠易激综合征患者、排便不规律等人群为对象,使其定时、定量摄入益生菌剂(probotic preparations,PPrs)共6周,采集新鲜粪便样品并提取DNA,利用Ion Torrent PGM测序技术进行16S r RNA V3区扩增子测序,并联合生物信息学和多变量统计学分析方法对测序数据进行多样性分析。在测序深度满足要求的情况下,从门、科、属乃至种4个水平由浅至深挖掘益生菌剂对各受试人群肠道菌群失调的调节作用。所有测序序列在97%相似水平划分得到2 320个分类操作单元,拟杆菌门(Bacteroidetes)、硬壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)为各组的优势菌门,占总序列数的99.81%。益生菌剂对各组受试人群的共性特征是:毛螺菌科(Lachnospiraceae)的调整均有长期的积极作用,而产碱杆菌科(Alcaligenaceae)、理研菌科(Rikenellaceae)、双歧杆菌科(Bifidobacteriaceae)等优势菌科在干预停止后又恢复至干预前的状态。益生菌剂对各种疾病状态人群的作用存在差异,便秘组的蓝细菌门(Cyanobacteria)和梭杆菌门(Fusobacteria)均从无到有。经主成分分析(principal component analysis,PCA)鉴定显示,在干预第1~4周期间,益生菌剂对腹泻组属水平的调整优于其他两组,柔嫩梭菌属(Faecalibacterium)、不动杆菌属(Acinetobacter)、布劳特氏菌属(Blautia)、梭菌属(Clostridium)、小类杆菌属(Dialister)、埃格特菌属(Eggerthella)、颗粒链菌属(Granulicatella)、乳杆菌属(Lactobacillus)、草酸杆菌属(Oxalobacter)、Pyramidobacter等10个属多样性及相对丰度均有明显的提升;便秘组仅有普氏菌属(Prevotella)、巨单胞菌属(Megamonas)、柯林斯菌属(Collinsella)3个属相对丰度变化;其他组的Adlercreutzia、Collinsella、克雷白氏杆菌属(Klebsiella)、Parabacteroides、萨特氏菌属(Sutterella)5个属有相对丰度的变化。PCA分析还揭示了益生菌剂在不同肠道疾病个体菌群结构的调整方面存在明显的差异,对不同肠道疾病的改善及治疗作用也不一样。另外,便秘组的Bacteroides和Odoribacter有降低的趋势,且回复到与对照组接近的状态。经热图分析鉴定发现,Akkermansia muciniphila、Bacteroides fragilis、Faecalibacterium prausnitzii等几种已被认定功效的关键菌阶段性地出现,但是停止干预后即消失,原有的Bacteroides ovatus开始降低,这些菌的出现对维护宿主健康具有价值。综上所述,该益生菌剂干预能起到改变肠道微生物多样性的功效,并具有调整菌群丰度水平的作用,表现出了抑制肠道有害微生物生长的作用,特别是对肠道健康有益菌的出现更体现出该益生菌剂的生理功效;因此,该益生菌剂应用于维持肠道菌群结构的稳态具有广阔的市场前景。

微生态制剂调节便秘、腹泻人群肠道菌群结构与产短链脂肪酸关键菌属的相关性

为探究微生态制剂对健康、便秘和腹泻人群肠道菌群结构的调节能力。本研究以健康、便秘和腹泻人群为对象,令其定时、定量摄入水苏糖(stachyose tetrahydrate,Sta)、益生菌纯粉(probiotics power,PP)、益生菌剂(probotic preparations,PPrs)3种微生态制剂,共6周,采集新鲜粪便样本并提取DNA,利用Ion torrent PGM二代测序技术进行16S r RNA V3区扩增子测序,并用气相色谱检测粪便中的短链脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFAs)表达水平,最后联合多变量统计学分析方法对测序数据进行多样性分析。结果表明:绝大多数序列属于硬壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes),约占总序列数的94.37%。随着微生态制剂的摄入,受试人群肠道菌群的群落结构多样性明显增加,毛螺菌科(Lachnospiraceae)中的Blautia、Lachnospira以及瘤胃菌科(Ruminococcaceae)中的Faecalibacterium、Oscillospir等与产SCFAs相关的菌属都明显地增长,其中Blautia和Faecalibacterium与SCFAs含量呈显著正相关。SCFAs的含量以及肠道中相应菌群的增长与减少都与微生态制剂的成分相关,在3组受试人群中,服用Sta组,丙酸含量显著增加,乙酸与丁酸含量也在2周左右有所增加,并伴随产SCFAs的菌属快速且大量增长;PP组肠道中只有乙酸含量有所增加,丙酸和丁酸含量呈现降低的趋势,而产SCFAs的菌属增长较明显;服用PPrs组,乙酸和丁酸含量明显增加,且便秘和腹泻人群在停止服用后,其SCFAs的含量接近于健康人群,常见的Bifidobacterium、Lactobacillus、Parabacteroides等外源性益生菌均明显增长,可能性致病菌相对丰度降低,表明服用PPrs对肠道菌群结构的调节作用以及影响更大。此外,根据肠型的分析,Bacteroides和Prevotella在饮食的共同驱动下会调整并改变肠型,而仅通过所选择的微生态制剂的作用,在驱动肠型改变方面不显著。综上所述,肠道疾病状态的人群服用微生态制剂后,肠道菌群结构向正常人群的状态调整,菌群多样性和SCFAs表达水平提高,表现出持续抑制肠道有害细菌生长,促进有益菌的增殖,以此来维持肠道菌群结构的稳态。经扩增子测序分析获得初步结论为:微生态制剂有改变腹泻、便秘人群肠道菌群整体结构的功效,并且PPrs要比单一的Sta或PP调整肠道菌群的能力更突出。

瑞士乳杆菌调控小鼠肠道菌群变化规律的研究

为探究瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus)TS206对小鼠肠道菌群的调控规律,更好地阐述益生菌维持肠道菌群稳态的机制,本研究以雄性BALB/c小鼠为实验对象,将其分为L.helveticus TS206组、对照组、空白组。L.helveticus TS206组和对照组分别每天灌胃L.helveticus TS206菌悬液和等量的生理盐水,连续灌胃7周,空白组不灌胃。每周采集小鼠新鲜粪便样品,通过试剂盒提取粪便细菌总DNA,利用Ion torrent个人化操作基因组测序平台测序技术对16S r RNA基因的V6区进行高通量测序,最后通过生物信息学和多变量统计学方法对测序数据进行分析。结果显示:所有测序序列在97%相似水平划分得到1 617个操作分类单位(operational taxonomic units,OTUs),被划分为8个门,硬壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)为各组小鼠中的优势菌门,占总序列数的97.49%,且硬壁菌门丰度最高,超过70%;优势菌科主要为S24-7、毛螺菌科(Lachnospiraceae)、瘤胃球菌科(Ruminococcaceae)、理研菌科(Rikenellaceae)和拟杆菌科(Bacteroidaceae),且与对照组相比L.helveticus TS206组肠杆菌科细菌数量较低并呈下降趋势。经LEf Se分析有53个关键OTUs与2组小鼠肠道粪便菌群结构显著相关,其中27个OTUs在对照组中富集,分属于肠杆菌科、瘤胃球菌科、毛螺菌科和梭菌目;26个OTUs在L.helveticus TS206组中富集,分属于梭菌目、毛螺菌科和拟杆菌属,其中与对照组相比,梭菌目丰度水平高。经主成分分析,两组样品完全分离,菌群的整体结构存在差异,且富集的OTUs之间呈负相关关系。综上所述,在实验阶段,灌胃雄性BALB/c小鼠一定剂量的L.helveticus TS206后,经扩增子测序分析获得的初步结论为L.helveticus TS206能改变肠道菌群整体结构的功效,表现出了抑制肠道有害微生物生长的作用,并通过促进部分有益菌的增殖来维持肠道菌群结构的稳态。

益生菌胞外蛋白与肠道粘膜免疫细胞互作关系的研究进展

近期国内外研究证实了益生菌分泌的胞外蛋白具有增强粘膜屏障、调节免疫、维持肠道稳态的功能,在一定程度上可以改善、缓解和治疗肠道疾病。益生菌分泌的胞外蛋白对肠粘膜免疫作用及对机体健康的影响的相关阐述已成为人们关注的热点,为探究益生菌对肠粘膜屏障及粘膜免疫信号通路的功能表现的分子基础,本文首先概括肠粘膜系统及其免疫机制和益生菌分泌胞外蛋白的作用,然后重点介绍国内外对分泌胞外蛋白的益生菌的相关研究进展,并指出胞外蛋白将在一定程度上打通肠粘膜免疫信号通路途径,发挥治疗肠道疾病的作用,从而达到维护肠道健康的目的,也为解决肠道健康问题提供了一条可行的途径。

三种植物源增殖性底物对嗜酸乳杆菌发酵及蛋白表达的影响

为探究植物源增殖性底物对嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus CICC6005)生物量的影响,并在此基础上重点解析发酵菌体蛋白质表达水平上的变化,本研究通过采用正交优化方法,在TJA培养基中添加各种增殖性底物确定其生物量的水平,利用SDS-PAGE凝胶电泳技术对胞内胞外蛋白质进行纯化鉴定。结果显示,三种植物源增殖性底物最优浓度分别为番茄汁5%、土豆汁3%、苹果汁2%,发酵液活菌数达2.31×10^(10) CFU/mL;由R值分析得出,影响L.acidophilus CICC6005菌株生长的各因素的主次顺序为:番茄汁、土豆汁和苹果汁。发酵液中表达全蛋白质的图谱显示,L.acidophilus CICC6005菌株在该营养条件下表达蛋白的数量有明显的增加,并根据标准曲线得出各峰的蛋白分子量大小,即胞内蛋白的分子量为59、17 ku;胞外蛋白的分子量为66、35 ku,其表达量分别为2.144、0.744、2.394、4.644 mg/mL。综上,在TJA基础培养基上,适宜浓度的植物源增殖性底物对L.acidophilus CICC6005菌株的增殖以及蛋白质的表达水平均起到了一定的促进作用,同时纯化鉴定出该菌表达的两种主要蛋白质,对进一步其益生功能具有科学和实践意义。

球磨-CTAB法提取嗜酸乳杆菌基因组DNA条件优化

[目的]以嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)为试验菌株,寻找一种高质量、高稳定性的细菌基因组DNA的提取方法。[方法]采用球磨-十六烷基三甲基溴化铵(Cetyltrimethyl ammonium bromide,CTAB)法提取细菌基因组DNA,通过调整研磨珠直径、菌体量、破碎时间三因素对DNA提取效果进行正交优化。[结果]确定最佳优化条件为破碎时间3.5 min、菌体量9×10~8CFU/m L、研磨珠直径0.1 mm。[结论]经条件优化后的球磨-CTAB法短时间内可获得高质量的细菌DNA产品,处理量大、方便快捷。