传统自然发酵泡菜中Lactobacillus fermentum CQPC04对小鼠肠道功能的改善作用

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泡菜是我国传统的发酵蔬菜制品,低温发酵环境使得乳酸菌成为泡菜发酵过程中的优势菌株。随着泡菜工业化的发展,越来越多的企业倾向于使用单一乳酸菌菌种进行泡菜发酵,因此挖掘优秀功能乳酸菌并应用于泡菜发酵尤为重要。为此,本研究以传统自然发酵泡菜为分离源,分离鉴定出乳酸菌并进行体外抗性筛选,选择一株抗性最好的菌株进行便秘和结肠炎动物模型实验,以评价菌株对便秘和结肠炎小鼠肠道功能的改善作用,为泡菜中功能性乳酸菌的开发提供实验依据。主要研究结果如下:
  (1)采用传统分离纯化方法进行乳酸菌分离纯化,通过菌落形态特征和革兰氏染色结果筛选出疑似乳酸菌,然后采用16S rDNA序列同源性分析和构建系统发育树来确定乳酸菌的种属关系。最后采用pH 3.0人工胃液和0.3%胆盐来对乳酸菌进行体外抗性筛选,并选出抗性最好的一株乳酸菌进行后续实验。结果显示:从5份泡菜样品中共分离出33株乳酸菌,且全部为乳酸杆菌,其中植物乳杆菌16株,发酵乳杆菌14株,短乳杆菌1株,香肠乳杆菌1株,以及Lactobacillus namurensis 1株;体外抗性结果显示,在pH 3.0人工胃液中存活率超过100%的乳酸菌8株,存活率在60%以上的菌株27株,占整个耐受人工胃液菌株的87.1%,人工胃液中表现出较好耐受性的27株乳酸菌在0.3%胆盐中的生长效率各不相同,其中12株乳酸菌的生长效率超过10%,最高生长效率达68.18%;综合体外抗性结果可知,编号为CQPC12的乳酸菌抗性最好,其在人工胃液中的存活率为84.14%,在0.3%胆盐中的生长效率为68.18%,所以将其选为后续实验菌株,且其专利菌株保藏名为Lactobacillus fermentum CQPC04,保藏编号为CGMCC 14493。
  (2)采用活性炭冰水诱导小鼠便秘模型,通过小鼠体重、粪便含水率、首粒黑便排出时间、活性炭小肠推进率、小肠组织病理学切片、血清指标、胃肠激素水平、相关mRNA和蛋白表达水平等评价Lactobacillus fermentum CQPC04对便秘的改善作用。结果显示:Lactobacillus fermentum CQPC04可明显提高便秘小鼠粪便含水率、缩短首次排出黑便的时间、增加小肠推进率和减缓小肠绒毛损伤;Lactobacillus fermentumCQPC04可通过增加便秘小鼠血清中T-SOD、CAT和GSH-PX 酶活力,减少 MDA 含量,从而减轻便秘小鼠小肠的氧化损伤;另外, Lactobacillus fermentumCQPC04可增加小鼠血清中MTL、Gas、Ach E和 SP水平,减少SS、VIP和ET-1水平;Lactobacillus fermentum CQPC04可明显增加小肠中c-Kit和SCF的mRNA表达和蛋白表达,降低iNOS的mRNA表达和蛋白表达;此外,Lactobacillus fermentum CQPC04还可增加小肠中eNOS的mRNA表达,增加 GDNF 的蛋白表达和减少 COX-2 的蛋白表达。以上结果说明 Lactobacillus fermentum CQPC04可通过提高抗氧化能力、调节胃肠激素和调节基因蛋白水平等达到改善小鼠便秘的效果。
  (3)采用DSS诱导小鼠结肠炎模型,通过结肠长度、病理学组织切片、MPO指标、抗氧化指标、炎症因子水平、相关mRNA和蛋白表达水平等评价Lactobacillus fermentumCQPC04对小鼠结肠炎的改善作用。结果表明:Lactobacillus fermentum CQPC04可以显著抑制结肠炎小鼠的结肠缩短,明显改善小鼠结肠粘膜断裂和减少炎症细胞浸润现象;Lactobacillus fermentum CQPC04可通过显著提高结肠炎小鼠血清中T-SOD和CAT酶活力,降低血清中MDA含量,降低结肠组织中MPO酶活力以及增加结肠中 SOD2 的蛋白表达来减轻小鼠结肠的氧化损伤程度,其机制可能与菌株自身的抗氧化效果有关;Lactobacillus fermentum CQPC04可通过减少结肠炎小鼠血清中促炎细胞因子TNF-α、IFN-γ、IL-1β、IL-6和IL-12的水平,增加抑炎细胞因子IL-10的水平,进而减少结肠炎小鼠结肠的炎症损伤;Lactobacillus fermentumCQPC04可通过显著降低结肠炎小鼠结肠组织中NF-κBp65的mRNA表达和蛋白表达,显著增加IκB-α的mRNA表达和蛋白表达来抑制NFκB通路的激活,抑制结肠组织中促炎细胞因子TNF-α、IFN-γ、IL-1β、IL-6、iNOS和COX-2的mRNA表达,增加抑炎细胞因子IL-10的mRNA表达,同时还降低结肠中IL-1β、iNOS和COX-2的蛋白表达,最终达到减少炎症对小鼠肠道的损伤作用。
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