Nature子刊:后生元调节微生态降低胆固醇的分子机制
生物谷 2022-11-29 282
植物乳杆菌H6能够通过调节脂代谢相关的肠道菌群结构和代谢物来改善小鼠高胆固醇饮食引起的高胆固醇血症。

文章来源:生物谷


近年来,益生菌辅助降低胆固醇引起了研究者们的关注

在2022年10月31日的研究中,来自吉林农业大学食品科学与工程学院功能性微生物资源开发与食品安全控制团队负责人任大勇教授等人发现,不同状态下(活性/灭活/裂解)的植物乳杆菌H6能够通过调节脂代谢相关的肠道菌群结构和代谢物来改善小鼠高胆固醇饮食引起的高胆固醇血症,研究成果发表在npj Science of Food 期刊。

2021年国际益生菌和益生元科学协会(ISAPP)对后生元定义和范围进行了共识声明。一般认为,后生元是指对宿主健康有益的遗传背景明确的灭活微生物和/或菌体成分,包括或不包括其代谢产物的制品。本研究探索了植物乳杆菌H6活菌及其后生元的改变肠道微生态和降低胆固醇的益生功效。

论文通讯作者任大勇教授介绍,植物乳杆菌H6(CGMCC 18205,专利号:ZL 201910955071.X)是实验室在前期试验中筛选出一株具有良好消化道耐受性菌株,并经善恩康生物科技(苏州)有限公司产业化开发成市售的益生菌及后生元产品,H6的体外胆固醇的清除能力达92.07%,动物试验证明,H6可改善高胆固醇饮食引起的肠道菌群失调及肝损伤。

研究者李月博士介绍到,试验评价了活性、灭活、裂解的植物乳杆菌H6对高胆固醇血症小鼠的降胆固醇效果,通过分析H6对高胆固醇血症小鼠的粪便菌群及其代谢物的调节作用来阐述H6降胆固醇的作用机制。试验通过在高胆固醇模型建立成功后进行正常饮食,分别灌胃活性/灭活/裂解的植物乳杆菌H6,以灌胃生理盐水和辛伐他汀为阴性对照和阳性对照组,同时对活性菌进行粪菌移植。

图:实验设计

(分组:活性菌组、灭活菌组、裂解菌组、FMT组)

结果表明,活性/灭活/裂解的植物乳杆菌H6能不同程度降低血清胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇、谷丙转氨酶、谷草转氨酶和肝脏胆固醇、甘油三酯含量。通过HE染色、油红O染色和免疫组织化学染色观察到小鼠在摄入活性/灭活/裂解的植物乳杆菌H6后不同程度降低了肝脏损伤,并且能够改善小鼠的葡萄糖耐量和胰岛素耐量。

图:活性/灭活/裂解的植物乳杆菌H6

对小鼠的血清和肝脏理化指标的影响

进一步通过16S rRNA基因测序技术检测小鼠肠道菌群发现,活性/灭活/裂解的植物乳杆菌H6均能改善肠道微生物组成,同时降低肠道内厚壁菌门与拟杆菌门的比率。小鼠在摄入H6处理后,肠道中的Muribaculaceae含量非常多,研究者表明Muribaculaceae可能作为降低胆固醇的潜在生物标志物。

此外通过非靶向代谢组学发现,活性/灭活/裂解的植物乳杆菌H6增加了维生素以及与肠道菌群代谢相关的氨基酸的含量,并且降低了初级胆汁酸胆酸的相对含量。KEGG通路分析表明H6调节高胆固醇血症小鼠可能与维生素的消化吸收、脂肪细胞脂肪分解的调节等通路有关。

此外,作者进一步分析微生物群落、理化指标与代谢物间的关系,Pearson相关性分析表明Muribaculaceae和Lactobacillus与血脂水平呈显著性的负相关。

这些发现将为益生菌/后生元的产业化发展供理论依据,作者表明虽然3种状态的H6对高胆固醇血症小鼠均有不同程度的改善,但其作用机制仍然是未知的,灭活、裂解的H6属于后生元,其发挥降胆固醇作用的效应分子、信号通路将会在以后的研究中值得进行探究。

图:植物乳杆菌及其来源的后生元降胆固醇作用机制

参考资料:

Li Y, Chen M, Ma Y, Yang Y, Cheng Y, Ma H, Ren D, Chen P. Regulation of viable/inactivated/lysed probiotic Lactobacillus plantarum H6 on intestinal microbiota and metabolites in hypercholesterolemic mice. NPJ Sci Food. 2022 Oct 31;6(1):50. doi: 10.1038/s41538-022-00167-x. PMID: 36316361; PMCID: PMC9622822.


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