植物乳杆菌AR113不同胆盐水解酶对其生理活性的影响

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胆盐水解酶(Bile salt hydrolase,BSH)是微生物生长、繁殖过程中产生的一种代谢产物,该酶具有水解结合胆盐的能力。大量研究发现益生菌可通过BSH来提高在肠道中的存活率和稳定性,还能通过BSH参与胆汁酸调控而实现其部分益生功能,如降胆固醇等。因此,益生菌胆盐水解酶一直是研究的热点。然而,BSH与菌株性能及应用的关系尚未确立。因此,本文旨在从bsh基因角度出发,以含有4个bsh基因的L.plantarum AR113为研究对象,探究BSH对AR113基本生理性能的影响,基于实验室已有研究,并进一步将bsh敲除菌用于肠炎小鼠的治疗,通过与AR113作比较,初步探讨了bsh基因在缓解肠炎作用的机制。主要研究结果如下:(1)构建了7株bsh敲除菌株,分别为L.plantarum AR113Δbsh 1、L.plantarum AR113Δbsh 2、L.plantarum AR113Δbsh 3、L.plantarum AR113Δbsh 4、L.plantarum AR113Δbsh 13、L.plantarum AR113Δbsh 132和L.plantarum AR113Δbsh 134。通过测定BSH活性,发现bsh敲除菌株偏好水解利用甘氨结合胆盐,偏好顺序为:GC>GDC>GCDC,还发现bsh 1和bsh 3基因对菌株的BSH活性贡献较大,且bsh 1基因的贡献度大于bsh 3基因。(2)通过对bsh敲除菌株生长情况的测定,发现bsh基因的敲除对菌株的正常生长无显著影响。而胆盐耐受性实验表明bsh 1基因与植物乳杆菌的胆盐胁迫能力相关,且面对胆盐胁迫时bsh敲除菌株的bsh表达量上调,利于菌株保持生长。通过模拟胃肠道测定bsh敲除菌株的存活率,得出bsh 1和bsh 3基因对菌株抵抗胃肠道生理因素的胁迫具有重要作用。(3)对肠炎的治疗效果表明,敲除了bsh 1或bsh 3基因可能通过影响菌株的BSH活性,而对调节小鼠体重下降、活动疾病指数(DAI)升高、小鼠结肠缩短、髓过氧化物酶(MPO)活性升高等无显著作用;对DSS诱导致使的促炎细胞因子TNF-α、IL-6、IL-1β表达量上调及抑炎细胞因子IL-10表达量下调无显著改善作用;对DSS诱导致使的黏蛋白MUC2和紧密连接蛋白ZO-1、Occuldin、Claudin表达量下降无显著调节作用,表明bsh 1和bsh 3基因可对通过调整炎症因子及肠道屏障因子表达量,来有效地降低肠道结肠组织中的炎症水平和缓解肠道通透性和上皮结构的损伤。(4)通过分析小鼠肠道菌群组成,发现L.plantarum AR113和Δbsh 134均可有效调节DSS导致的肠道菌群的多样性和丰富度降低,还促进了肠道益生菌Lactobacillus、Rikenellaceac_RC9_gut_group和Turicibact等丰度的增加,利于恢复肠道微生态平衡,缓解DSS导致的肠道炎症。但AR113与Δbsh 134对肠道微生物的调节无明显差异,说明敲除bsh 1、bsh 3和bsh 4基因对于L.plantarum AR113调节肠道菌群的无显著影响。
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