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肥胖是全球面临的重大健康问题，传统药物和手术治疗存在副作用，新的治疗手段仍在不断探索之中，活体生物药的出现为肥胖的治疗提供了新的手段。本文构建了产丁酸工程菌，探索其对高脂饮食诱导肥胖小鼠代谢和肠道菌群的影响，以期为改善糖脂代谢紊乱活体生物药的开发提供实验基础和科学依据。
首先在枯草芽孢杆菌SCK6(BsS)中分别敲除自溶调控基因skfA和sdpC，乙酸合成调控基因acdA和ackA，同时敲入丁酰CoA:乙酸CoA转移酶编码基因构建工程菌，结果显示与BsS相比，构建的工程菌生物量显著提高，丁酸产量最高可达1.53±0.042g/L。在体外模拟结肠发酵模型，并且进一步筛选获得了产丁酸工程菌BsS-5，其丁酸产量可以达到0.507±0.001g/L，可显著提高高脂饮食小鼠粪便菌群共培养体系中丁酸的浓度，为肥胖模型组的1.8倍。同时，16S扩增子测序结果表明BsS-5可以促进高脂饮食小鼠粪便菌群的多样性，提高拟杆菌门的丰度，降低变形菌门和在肥胖患者肠道内富集的梭菌属和肠球菌属的丰度。
在此基础上建立高脂饮食肥胖小鼠模型，通过灌胃给药对该模型小鼠进行干预，分别饲喂菊粉(HP)、BsS(HS)、BsS-5(HE)进行干预，同时还添加了BsS-5预防组(HEP)。结果表明活菌干预4周后，与HFD组小鼠相比，HE组小鼠体重增长量减少了18.8%，而HEP小鼠的体重增长量减少了28.4%，内脏脂肪重量以及甘油三酯、总胆固醇和低密度脂蛋白水平明显降低，葡萄糖耐量和胰岛素耐受性得到了显著的改善。代谢组学分析结果表明在HFD与HE和HEP之间有22个代谢物发生了显著的变化，包括尿胆素、蛋氨酸和尿黑酸等，对于抑制肥胖和调节代谢具有重要的作用，涉及的代谢途径包括苯丙氨酸代谢及合成、组氨酸代谢和亚油酸代谢。同时发现BsS-5可以改变HFD小鼠的肠道菌群的组成，降低衣原菌门和厚壁菌门的丰度，提高拟杆菌门的丰度，并且进一步鉴定出关键的肠道微生物，包括Odoribacteraceae，Faecalibaculun和Allobaculum，Helicobacterbilis、ClotridiumspCAG58、Biofidobacteriumpseudolongum、Streptococcuscaviae和Firmicutesbacterium_M10_2，增强了肠道菌群的代谢功能。综上，构建的产丁酸工程菌BsS-5可以抑制高脂饮食引起的体重增加，改善代谢，调节肠道菌群，具有活体生物药开发前景。
首先在枯草芽孢杆菌SCK6(BsS)中分别敲除自溶调控基因skfA和sdpC，乙酸合成调控基因acdA和ackA，同时敲入丁酰CoA:乙酸CoA转移酶编码基因构建工程菌，结果显示与BsS相比，构建的工程菌生物量显著提高，丁酸产量最高可达1.53±0.042g/L。在体外模拟结肠发酵模型，并且进一步筛选获得了产丁酸工程菌BsS-5，其丁酸产量可以达到0.507±0.001g/L，可显著提高高脂饮食小鼠粪便菌群共培养体系中丁酸的浓度，为肥胖模型组的1.8倍。同时，16S扩增子测序结果表明BsS-5可以促进高脂饮食小鼠粪便菌群的多样性，提高拟杆菌门的丰度，降低变形菌门和在肥胖患者肠道内富集的梭菌属和肠球菌属的丰度。
在此基础上建立高脂饮食肥胖小鼠模型，通过灌胃给药对该模型小鼠进行干预，分别饲喂菊粉(HP)、BsS(HS)、BsS-5(HE)进行干预，同时还添加了BsS-5预防组(HEP)。结果表明活菌干预4周后，与HFD组小鼠相比，HE组小鼠体重增长量减少了18.8%，而HEP小鼠的体重增长量减少了28.4%，内脏脂肪重量以及甘油三酯、总胆固醇和低密度脂蛋白水平明显降低，葡萄糖耐量和胰岛素耐受性得到了显著的改善。代谢组学分析结果表明在HFD与HE和HEP之间有22个代谢物发生了显著的变化，包括尿胆素、蛋氨酸和尿黑酸等，对于抑制肥胖和调节代谢具有重要的作用，涉及的代谢途径包括苯丙氨酸代谢及合成、组氨酸代谢和亚油酸代谢。同时发现BsS-5可以改变HFD小鼠的肠道菌群的组成，降低衣原菌门和厚壁菌门的丰度，提高拟杆菌门的丰度，并且进一步鉴定出关键的肠道微生物，包括Odoribacteraceae，Faecalibaculun和Allobaculum，Helicobacterbilis、ClotridiumspCAG58、Biofidobacteriumpseudolongum、Streptococcuscaviae和Firmicutesbacterium_M10_2，增强了肠道菌群的代谢功能。综上，构建的产丁酸工程菌BsS-5可以抑制高脂饮食引起的体重增加，改善代谢，调节肠道菌群，具有活体生物药开发前景。