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肠道菌群、黏液、肠道上皮细胞和黏膜下免疫细胞组成了肠道黏膜屏障。动物肠道中含有大量的共生菌群,肠道菌群与肠道先天免疫之间存在着交流互作,两者之间的动态平衡影响动物机体生长发育的方方面面。肠道共生菌群种类丰富,由1013-14种微生物组成。肠道菌群的组成成分存在具有普遍性、特异性和多变性,普遍性是指同一种属的动物在相同日龄时具有相似的菌群成分,特异性是指每个动物机体都有独一无二的肠道菌群组成,多变性是指肠道菌群会受日龄、日粮、药物、疾病等因素的影响。阿克曼菌作为一种新型益生菌,在改善代谢减少肥胖等方面具有很显著的效果,但是在炎症性肠炎方面的作用还有待研究,本试验就此展开探索。1阿克曼菌改善动物肠道炎症症状在我们之前的研究中,发现罗伊氏乳杆菌在修复由3.5%葡聚糖硫酸钠(DSS)引起的肠道炎症时,肠道菌群中阿克曼菌的数量显著上升。因为与传统益生菌为革兰氏阳性菌不同,阿克曼菌为革兰氏阴性菌,所以将105 CFU、106 CFU、107 CFU、108 CFU阿克曼菌口服灌胃雄性五周龄C57BL/6一周来筛选合适的浓度,发现体重、结肠长度没有显著差异;LPS含量在107 CFU阿克曼菌口服灌胃时最低;肠道组织形态在105CFU和106 CFU阿克曼菌口服灌胃时显示正常,在107 CFU和108 CFU阿克曼菌口服灌胃时出现轻微炎症病灶,并随浓度升高扩大;隐窝深度在106 CFU阿克曼菌口服灌胃时显著升高。综合以上结果,选择以106 CFU阿克曼菌为之后试验的处理浓度。为了探究阿克曼菌在肠道炎症中扮演的角色,本次试验验选用雄性五周龄C57BL/6小鼠为研究对象,连续灌胃阿克曼菌和灭活阿克曼菌(106 CFU)14天,在试验第7天,随饮水送服3.5%DSS,造肠道炎症。在3.5%DSS的作用下小鼠体重增长率下降,结肠长度显著缩短,结肠丢失正常的组织形态。ELISA检测结肠处和血液中的炎症因子的含量,发现结肠炎症因子IL-1 β(白细胞介素1β)和血液中LPS含量升高。肠道损伤时,位于隐窝基地处的肠道干细胞会加快增殖分化补足受损的肠道上皮细胞,但是免疫荧光显示肠隐窝PCNA+阳性细胞(增殖细胞)急剧减少。而阿克曼菌保护肠道炎症尤其是灭活阿克曼菌组的各项指标:结肠病理形态、结肠组织形态损伤、PCNA+细胞数目均显著改善。以上结果证明阿克曼菌能缓解DSS诱导的炎症,改善小鼠肠道状态。阿克曼菌同样可以缓解以鸡白痢沙门氏菌诱导的雏鸡肠炎。为了进一步研究阿克曼菌发挥保护作用的途径,试验找到该菌的膜蛋白Amuc1100,并采用相同试验条件在小鼠体内验证Amuc1100的肠道保护作用。结果表明,Amuc1100能保持小鼠体重维持正常水平,结肠长度不受DSS影响而减短,LPS表达水平降低,结肠能维持正常组织形态,肠道隐窝处PCNA+阳性细胞数目显著增加。以上结果证明阿克曼菌在缓解DSS诱导的结肠炎症中能发挥切实的作用,同时它的膜蛋白Amuc1100也具有相似的功能,推测阿克曼菌是通过其膜蛋白AmucJ100发挥肠道保护作用的。2阿克曼菌刺激IL-10的产生调控wnt/β-catenin信号通路的机制阿克曼菌与其膜蛋白Amuc1100能够保护炎症性小鼠,但是其潜在机制尚未可知。因为肠道炎症与肠道免疫关系紧密,所以试验采用流式细胞术细胞仪检测炎症状态下结肠处免疫细胞,尤其是CD4+FOXP3+Treg细胞和CD4+IL-17A+ Th 17细胞的变化,结果显示结肠固有层淋巴细胞(cLPLs)中Treg细胞减少,Th17细胞增多,ELISA显示结肠处细胞因子IL-10(白细胞介素10)明显下降,IL-17A(白细胞介素17A)有所上升。同时,qPCR检测干细胞的mRNA水平发现Lgr5+干细胞和Bmil+干细胞丢失,且wnt/β-catenin信号通路的配体Wnt3a和效应分子Cyc转录水平明显下降。在阿克曼菌保护受损肠道时,流式细胞术结果显示灭活阿克曼菌能显著增加结肠固有层处Treg细胞的数目,同时提高相应细胞因子IL-10在结肠处的表达。qPCR检测活跃型干细胞Lgr5+干细胞和静止型干细胞Bmil+干细胞的表达得到明显回补,wnt/β-catenin信号通路的配体Wnt3a和效应分子Cyc转录水平显著上升了。试验同样探究了膜蛋白Amuc1100在保护肠道时黏膜免疫与细胞增殖情况的变化,Treg细胞数目明显上升,Th17数目略有升高,IL-10表达有上升趋势,IL-17A表达有下降趋势,wnt/β-catenin信号通路被激活,Lgr5+干细胞表达升高。以上结果证明阿克曼菌在缓解DSS诱导的炎症时会通过其膜蛋白Amuc1100,调节小鼠固有层淋巴细胞的比例,增加Treg细胞的数量,分泌IL-10,激活wnt/β-catenin信号通路,促进肠道受损细胞更新换代,使小鼠在肠道炎症时维持正常状态。3膜蛋白Amuc1100激活DC促进Treg细胞分化产生IL-10促进干细胞增殖膜蛋白Amuc1100在体内可以诱导T细胞的分化,但它是如何调节T细胞分化的还需要进一步的探究。将Amuc1100与幼稚树突状细胞共孵育,流式细胞术检测后发现可以刺激表面标记CD86高表达,说明Amuc1100能刺激树突状细胞成熟。同时CD103也高表达,CD103+树突状细胞能诱导T细胞分化成Treg细胞,因此,将刺激成熟后的树突状细胞与幼稚T细胞共孵育,流式细胞术检测其分化情况。结果显示,幼稚T细胞有分化成Treg细胞的趋势,还使用ELISA检测共培养体系上清中相应细胞因子IL-10和IL-17的表达。发现两种细胞因子都有上升的趋势。为了进一步探究这两种细胞因子的作用,将IL-10和IL-17A与肠道类器官共孵育后以TNF-α(肿瘤损伤因子α)造炎症,光镜下显示IL-10的预处理能保护隐窝免受TNF-α的损伤,qPCR也进一步显示IL-10的作用可以激活wnt/β-catenin信号通路,Lgr5+干细胞和Bmil+干细胞也增多。以上结果证明阿克曼菌膜蛋白Amuc1100可以通过刺激树突状细胞成熟诱导T细胞分化成Treg细胞,促进分泌IL-10激活wnt/β-catenin信号通路,诱导干细胞活化增殖修复肠道损伤。