从浆水中分离发酵的乳酸杆菌JL-3具有降尿酸能力

从浆水中分离发酵的乳酸杆菌JL-3具有降尿酸能力

原创
来源:张仔瑶
2024-09-02 09:26:30
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核心提示:乳酸杆菌JL-3通过调节肠道菌群结构和功能以及减少肠上皮重新进入循环的尿酸重吸收率来降低小鼠体内尿酸水平

高尿酸血症可通过外部干预有效缓解。一般来可以通排泄大量尿酸(UA)来管理,但同时有30%的尿酸会通过肠道的作用排泄,肠道菌群的作用不容小觑。所以寻找提高肠道菌群的方法是非常必要的。

研究发现,发酵食品中含有丰富的乳酸菌,乳酸菌作为优秀的益生菌具有调节肠道菌群,提高肠菌群丰度的能力,同时产生有机酸来控制腐烂的微生物和病原体。所以,益生菌也被报道在降解尿酸方面是有效的,“浆水”是中国西北地区一种传统的发酵食品,由蔬菜制成,如芹菜和卷心菜。乳酸菌、乙酸菌和酵母菌是“浆水”发酵过程中的主要微生物,本研究通过筛选发酵的“浆水”中的菌株来寻找具有降解尿酸能力的菌株,并通过小鼠模型对筛选好的菌株进行评估。

2021年3月25日,兰州大学武英老师课题组在期刊《Gut Microbes》上在线发表的题为“Limosilactobacillus fermentum 乳酸杆菌JL-3 isolated from “Jiangshui” ameliorates hyperuricemia by degrading uric acid”的研究性文章。通过对每周食用6次以上浆水的痛风患者的调查,发现患病率呈下降趋势。团队成功从浆水中分离出一株乳酸杆菌JL-3能够有效的降解尿酸。

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前期研究表明富含嘌呤的食物会极大地影响肠道菌群的功效,这些食物可能会扰乱嘌呤代谢过程,从而提高血清尿酸水平。因此有必要控制外部来源的尿酸以防止高尿酸血症。目前,有几种方法用于治疗高尿酸血症:饮食疗法、药物疗法和生物疗法。饮食疗法需要控制嘌呤食物和酒精的摄取长期坚持困难,药物有效但有强大的副作用。因此,微生物修复作为一种具有成本效益的治疗方法,由于其在体内的部位破坏最小,已被公众极大地接受。

1. “浆水”食频次与痛风的相关性

为探讨“浆水”食用次数与痛风发病的关系,对兰州180名居民进行了问卷调查。结果显示,当“浆水”的食用频率超过每周6次时,痛风患病率呈下降趋势。此外,“浆水”与痛风之间存在负相关,这表明经常吃“浆水”的人患痛风的可能性较小。

2.尿酸降解菌株的分离及产物鉴定

为探讨江水中的益生菌是否对痛风有治疗作用,从商业发酵的江水中分离出20株具有尿酸抗性的菌株,并在含尿酸作为唯一碳氮源的培养基中进行培养。JL-2、JL-3和JL-8三株菌株均能存活,其中乳酸杆菌JL-3的生长速度明显高于其他两株,在24 h的潜伏期内OD值600均在0.25以上。与NCBI BLAST数据库比较,乳酸杆菌JL-3菌株与发酵Limosilactobacillus fermentum33亲缘关系密切。透射电镜(TEM)也显示,乳酸杆菌JL-3具有典型的Limosilactobacillus bacillus的形态。

为了分析乳酸杆菌JL-3对尿酸的降解能力,将其加入含有尿酸 (10 mmol/L)的无菌磷酸盐缓冲盐水(PBS)中进行培养。结果表明,乳酸杆菌JL-3在24 h内可降解40.9%的尿酸,而来自酸奶的发酵乳酸杆菌菌株XS-14。另外,高效液相色谱(HPLC)结果显示了尿酸及其降解产物的吸收峰分别为4.868、2.255和1.976,符合尿酸、尿囊素和尿素峰的标准。这表明乳酸杆菌JL-3可以将尿酸分解成更小的分子,如尿囊素和尿素。同时,不同商业江水的聚合酶链反应(PCR)结果表明,乳酸杆菌JL-3广泛存在于各种江水样品中。张仔瑶1-2.png

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3.动物模型试验评估

3.1.乳酸杆菌JL-3降低高尿酸血症小鼠尿酸水平

前期实验证明乳酸杆菌JL-3能够降解尿酸。为了测试其在小鼠体内的能力,构建了高血尿酸小鼠模型。所构建的高尿酸血症小鼠模型能有效稳定地提高小鼠血清尿酸水平,能维持更长的高尿酸血症持续时间。进一步分析还表明,与尿酸组相比,乳酸杆菌JL-3定植降低了小鼠血液和尿液中的尿酸含量。从第1天到第3天,尿酸组和乳酸杆菌JL-3 + 尿酸组的尿酸水平均迅速升高,达到对照组的15倍以上(P< 0.0001)。乳酸杆菌JL-3 + 尿酸组尿液尿酸水平从第3天开始逐渐下降,第9天接近对照组水平。在第15天采集的血清样本中,尿酸组的尿酸水平(249.9µmol/L)是对照组(112.6µmol/L)的2.2倍。乳酸杆菌JL-3干预后,与尿酸组相比,尿酸浓度下降了约31.3% (P < 0.01)。与对照组相比,乳酸杆菌JL-3组尿液和血液样本的尿酸水平无显著差异,这表明乳酸杆菌JL-3可以有效降低高尿酸血症小鼠的尿酸。

3.2.乳酸杆菌JL-3菌株可减弱尿酸诱导的氧化应激和炎症反应

为了进一步分析乳酸杆菌JL-3对小鼠生理指标的影响,检测了IL-1β、丙二醛(MDA)、肌酐(CRE)和血尿素氮(BUN)水平,结果显示UA组小鼠IL-1β、丙二醛(MDA)、肌酐(CRE)、尿素氮(BUN)水平均呈升高趋势(P < 0.01)。乳酸杆菌JL-3 + UA组血清中这些标志物水平均显著降低(P < 0.01)。

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3.3. JL-3调节尿酸诱导的高尿酸血症小鼠肠道菌群失调

在饲料中添加乳酸杆菌JL-3对高尿酸小鼠进行干预,结果表明,乳酸杆菌JL-3改善了受尿酸暴露干扰的肠道微生物群。乳酸杆菌JL-3降低了暴露小鼠体内普雷沃氏菌和拟杆菌的增加,提高了旁旋菌、Mucispirillum、示波螺旋菌和乳杆菌的减少。此外,减少宿主结肠炎中通过争夺营养物质而出现的丹毒弧菌的低丰度固有菌株对菌群产生负面影响。嗜酸乳杆菌KB27和鼠李糖乳杆菌KB79补充剂也证实了小鼠肠道微生物群富含厚壁菌门和拟杆菌门的事实。由此可见,饲粮中添加乳酸杆菌JL-3可减少高尿酸血症相关的门水平紊乱,维持小鼠肠道微生物群落的稳定状态。

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本研究从“浆水”中获得一株具有降解尿酸能力的益生菌:乳酸杆菌JL-3。以小鼠为动物模型,探讨乳酸杆菌JL-3对UA的降解作用。乳酸杆菌JL-3可降低小鼠体内UA水平,调节肠道微生物群落的结构和功能。与目前的治疗技术相比,益生菌可以直接有效地修复高尿酸血症,从而在人类高尿酸血症的治疗中发挥重要作用,这可能为缓解高尿酸血症提供一种有希望的策略。

参考资料: 从“浆水”中分离的发酵乳酸杆菌乳酸杆菌JL-3通过降解尿酸改善高尿酸血症https://doi.org/10.1080/19490976.2021.1897211

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