一株粪肠球菌MG 2108对小鼠结肠炎症的抑制作用及其机制的初步研究

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肠道炎症是由细菌、病毒、真菌和寄生虫等引起的肠炎。抗生素用于治疗肠道炎症,在改善人类和动物健康方面发挥着重要作用,近年来,抗生素滥用导致细菌抗性基因增加、生物体内药物残留及环境污染等,急于寻找替代抗生素的其他物质。乳酸菌是最常用的一类益生菌,在保护宿主免受有害微生物侵害、增强宿主免疫系统及减少代谢紊乱等方面发挥着重要作用。本文主要研究一株筛选得到的粪肠球菌MG 2108对鼠类柠檬酸杆菌引起的小鼠免疫力降低的影响,并对比环丙沙星和自然恢复处理的效果,进一步研究该株粪肠球菌MG 2108对鼠类柠檬酸杆菌引起的肠道菌群失调的调控机制。经过适应性培养一周后,随机将72只雄性ICR小鼠分为两组:以MC组命名正常对照组共24只;以IC组命名炎症对照组共48只,每只小鼠每天被灌胃1×1010CFU/m L鼠类柠檬酸杆菌,7天后从MC组和IC组各取12只小鼠采样,通过结肠组织HE染色病理分析判断炎症模型建成。剩余的MC组的12只小鼠更名为NC组,用以区别建模前后的正常对照组,炎症模型IC组随机分成3组,各组12只:分别为自然恢复组(IR组)、环丙沙星组(CF组)和粪肠球菌MG 2108组(EF组)。其中NC组、IR组灌胃生理盐水,CF组灌胃4 mg/m L环丙沙星,EF组灌胃1×10~8CFU/m L粪肠球菌MG 2108,18天后结束灌胃,对所有小鼠麻醉后眼球取血,解剖。HE染色分析结肠组织病理情况;利用酶联免疫法测定血清中TNF-α的含量变化;利用试剂盒检测肝脏相关酶活变化以评价抗氧化能力;利用实时荧光定量PCR和蛋白免疫印迹测定结肠组织中的相关炎症基因及蛋白的表达水平;采用16S r RNA和GC-MS法技术分析肠道菌群的结构多样性及与SCFAs(短链脂肪酸)的相关性。HE染色结果表明,经过7天的鼠类柠檬酸杆菌灌胃,观察到IC组小鼠结肠切片发生了明显的炎症聚集,肠上皮组织受损且出现水肿,隐窝结构排列紊乱,经过粪肠球菌MG 2108和环丙沙星的治疗后有所改善,且粪肠球菌MG 2108效果优于环丙沙星。IC组小鼠肝脏的总超氧化歧化酶和过氧化物酶的含量出现显著性降低,丙二醛的含量出现显著性升高;灌胃粪肠球菌MG 2108可逆转这种现象,缓解了鼠类柠檬酸杆菌引发的小鼠肝脏损伤。与IC组相比,EF组和CF组血清中的TNF-α含量显著性降低,但EF组下降更为明显;结肠组织中,EF组的TNF-α、TLR4、IL-7、TGF-β1、SMAD4、MCP-1、COX-2和IL-6的基因表达显著性降低,IL-10、FOXP3和ZO-1的基因表达显著性升高;TNF-α、IL-6、TLR4和OCLN蛋白与基因的表达几乎趋于一致;这一结果证实了该粪肠球菌MG 2108的干预有助于缓解小鼠结肠组织炎症。肠道微生物菌群中,EF组的肠杆菌属(Enterorhabdus)和阿克曼菌属(Akkermansia)等有益菌群的丰度增加,同时SCFAs也显著性增加,并且厌氧菌属(Anaerotignum)、副杆菌属(Parabacteroides)、奥多里氏菌属(Odoribacter)、瘤胃球菌属(Ruminococcus)与SCFAs存在正相关的关系,粘杆菌属(Mucispirillum)与SCFAs存在负相关的关系。与IC组相比,虽然EF组的微生物多样性有所降低,但其有益菌群的丰度增加了,并且优于CF组和IR组。研究结果表明粪肠球菌MG 2108、环丙沙星都可以治疗鼠类柠檬酸杆菌引起的小鼠结肠炎症,自然恢复处理可减缓此症状。推测粪肠球菌MG 2108作用机制是通过调节肠道微生物菌群的结构,促进SCFAS的释放,促进抑炎因子的表达,抑制促炎症因子的表达,这与环丙沙星治疗结肠炎症的作用机制不同。可以作为替代抗生素的益生菌。
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