表达MBD14的乳酸乳球菌的构建及其缓解结肠炎作用探究

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小鼠β防御素14(mouseβdefensin 14,MBD14)是人类β防御素3的同源物,已被证明在缓解细菌感染和脂多糖诱导的炎症反应中发挥积极作用。但是MBD14对肠道炎症的作用及潜在机制有待探究。此外,MBD14的注射给药方式也限制了其应用。随着生物精准疗法的发展,利用细菌作为异源表达载体在机体中靶向递送药物已成为一种新型临床治疗手段,实现以口服方式给药抗菌肽等药物。近期已有大量研究证明乳酸乳球菌是一种向体内精准递送药物的优良异源表达载体。基于此,本实验旨在构建一株表达MBD14的乳酸乳球菌,并探究其在肠道炎症中的生物学功能及潜在机制。为了构建表达MBD14的乳酸乳球菌,本文通过融合MBD14与Usp45信号肽基因并连接到p NZ8148质粒载体中构成重组质粒,并将该质粒导入乳酸乳球菌宿主中。提取阳性转化子的质粒,用聚合酶链式反应特异性扩增目的基因片段,扩增后的基因片段用琼脂糖凝胶电泳检测到382 bp处单条且明亮的条带,证明重组乳酸乳球菌的成功构建。接着采用蛋白免疫印迹法检测重组乳酸乳球菌的胞内和胞外蛋白,结果显示胞内外都检测到MBD14,且胞外MBD14的蛋白含量要远高于胞内,证明此株表达MBD14的乳酸乳球菌有着优良的外分泌MBD14的功能。为了探究构建的表达MBD14的乳酸乳球菌的免疫活性,本文将此株菌对葡聚糖硫酸钠盐(dextran sulfate sodium salt,DSS)诱导的结肠炎小鼠进行干预。结果表明,给小鼠灌胃表达MBD14的乳酸乳球菌可以减轻其因DSS引起的腹泻、肠道出血和体重下降程度,有效缓解结肠缩短和结肠组织损伤。实时荧光定量聚合酶链式反应和蛋白免疫印迹法分析了结肠中炎症介质的表达情况,结果表明表达MBD14的乳酸乳球菌能够有效抑制结肠炎症反应,具体表现为促炎介质白介素(interleukin,IL)-6、IL-17A、肿瘤坏死因子-α和一氧化氮合酶水平下调,抗炎细胞因子IL-10水平升高。通过葡聚糖-异硫氰酸荧光素对肠道通透性进行表征,结果显示表达MBD14的乳酸乳球菌显著降低了小鼠的肠道通透性。以上结果表明,表达MBD14的乳酸乳球菌有效地缓解了DSS诱导的结肠炎。在此基础上,初步探索表达MBD14的乳酸乳球菌缓解DSS诱导的结肠炎的作用机制。蛋白免疫印记法检测结肠组织中紧密连接蛋白的表达,结果显示表达MBD14的乳酸乳球菌恢复了结肠炎小鼠结肠中闭合小环蛋白2、咬合蛋白和闭合蛋白的水平。此外,对结肠组织中NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3,NLRP3)炎症小体及相关蛋白进行检测,结果表明表达MBD14的乳酸乳球菌减少了NLRP3、半胱氨酸蛋白酶1和凋亡相关斑点样蛋白的表达,抑制了下游效应蛋白IL-1β和IL-18的分泌。这些结果表明,表达MBD14的乳酸乳球菌通过恢复结肠紧密连接蛋白水平和抑制NLRP3炎症小体的激活来发挥保护作用。最后,探究了表达MBD14的乳酸乳球菌对肠道菌群的影响。荧光定量聚合酶链式反应检测结肠内容物的菌群丰度,结果显示,表达MBD14的乳酸乳球菌能够抑制致病菌(大肠杆菌、金黄色葡萄球菌)的生长,保护和促进益生菌(阿克曼氏菌、双歧杆菌、普拉梭菌)的生长。综上,本研究以乳酸乳球菌为表达宿主,构建了表达MBD14蛋白的重组乳酸乳球菌,并证明此株菌对急性结肠炎具有较好的缓解作用,具有良好的生物学功能。本实验为临床上预防和治疗炎症性肠病提供了新的思路,也为生产MBD14蛋白制剂提供了新的方法。
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