双歧杆菌胞外多糖益生功能及机理的初步探究

【摘要】：双歧杆菌作为肠道内重要益生菌,其胞外多糖(Exopolysaccharides,EPS)与许多益生功能密切相关,如治疗便秘、保护肝脏、预防肿瘤等。然而,目前有关双歧杆菌EPS的益生机制研究较少。本文拟从肠道菌群、离体细胞和动物实验三方面探究双歧杆菌EPS的益生机制及生物学功能。首先,为探究4种双歧杆菌:两歧双歧杆菌(Bifidobacterium bifidum)WBBI01和WBIN03,短双歧杆菌(B.breve)WBBR04,婴儿双歧杆菌(B.infants)WBAN07和长双歧杆菌(B.longum)WBLO01的5种EPS对小鼠肠道菌群结构和功能的影响,采用连续灌胃28天,每周取样监测了小鼠肠道的主要菌群(总菌、乳酸菌、双歧杆菌属、肠球菌属、拟杆菌和肠杆菌属)数量和多项功能指标(耐酸耐胆盐、抗氧化、物质代谢能力及相关代谢酶活等)的变化。结果表明,双歧杆菌EPS对小鼠肠道菌群结构、耐酸耐胆盐和物质代谢能力均有正向调节作用。其中,短双歧杆菌WBBR04的EPS在增加小鼠肠道菌群耐酸耐胆盐的能力方面最佳,在抗氧化能力、物质代谢能力和代谢酶活方面,也较其他4种双歧杆菌的多糖有较大提高。其次,为进一步探究双歧杆菌EPS益生机制和潜在益生功能,通过测定灌胃后小鼠血清中尿酸、尿素氮、肌酐、直接胆红素、丙氨酸转氨酶、总胆红素、天门冬氨酸氨基转移酶、甘油三酯、血糖和总胆固醇等指标,以考查灌胃上述5种EPS对小鼠肝、肾以及血糖血脂的调节作用。结果表明,双歧杆菌EPS对肝脏有一定的保护作用,并对肾功能的调节作用有一定影响,此外,5种EPS均能降低血糖水平,部分对血脂有调节作用。通过与肠上皮细胞HT-29、Caco-2的孵育实验,从转录水平考查5种EPS对细胞相关的30种信号通路因子的调节作用。RT-PCR结果显示,5种双歧杆菌EPS均能使肠上皮细胞中信号通路因子PHF1和ARPC2的mRNA表达水平上调,提示双歧杆菌EPS对神经细胞分化过程和拮抗肿瘤有一定影响。不同菌体多糖对不同细胞信号通路因子的影响具有差异性,体现出多糖功能的多样性。最后,通过对过敏模型小鼠血清中各种指标(IgE、IgG、IL-4、IL-5、IL-13和INF-γ)的监测和小肠组织切片观察,验证了双歧杆菌EPS的抗过敏作用。结果表明,短双歧杆菌WBBR04 EPS和长双歧杆菌WBLO01 EPS对小鼠过敏反应的调节作用最突出。为进一步探索EPS的作用方式,将过敏小鼠小肠交替与双歧杆菌EPS和OVA孵育,测定不同孵育方式后的小肠中IL-4和INF-γ水平变化,证明双歧杆菌EPS抗过敏作用可能主要是通过在小肠内形成物理屏障,隔绝过敏源来实现。综上所述,本文较为系统地从肠道菌群、离体细胞和动物实验三方面探究双歧杆菌EPS的益生机制及生物学功能。分析菌群结构的改变,从宏观角度反映了双歧杆菌EPS对肠道微生态的调节功能,为深入发展微生态学提供了新的借鉴;同时通过分析双歧杆菌EPS作用肠上皮细胞引起的转录水平的变化,为阐明其益生机理奠定了基础;而双歧杆菌EPS抗过敏功能的研究,预示着其对预防食物过敏和移植免疫具有重要的理论和开发价值。