表达人乙醇脱氢酶的口服益生菌可减轻小鼠急性饮酒引起的损害

  一、 研究背景

  酒精是人类生活中必不可少的药物，具有多种医疗功能，但过量的酒精摄入，即使是一次酗酒，也会造成严重的伤害。酒精在肝脏中依次被乙醇脱氢酶(ADH)和乙醛脱氢酶(ALDH)分解。减少酒精的消耗或吸收是减轻相关危害的直接方法。最近，细菌工程将基因工程技术与细菌基因组学相结合，使制造有效的生物大分子成为可能。这类研究中使用的细菌经过修饰，不会产生毒力因子，不会对肠上皮表面造成损伤。由于这些细菌具有趋化能力、生物分子分泌能力和其他特定的生物学特性，它们的应用与各种基因编辑技术相结合，极大地扩展了生物治疗的范围,为治疗和预防酒精的负面影响提供新的策略，并具有广泛应用的潜力。

  二、 研究结果

  1. 口服重组益生菌的制备与表征

  通过PCR检测含有目的基因的DNA构建体(图1B)，并通过测序进一步鉴定。在新的DNA构建中，内在nisin启动子被更改为GapA启动子，随后是分泌肽编辑序列(Usp45)，表达增强元件(LESS)和肠激酶切割肽编辑序列(EK)。为了确认构建物仍然如预期的那样产生游离蛋白酶，进行了Western blotting。结果表明，重组乳杆菌能够特异性地将hADH1B分泌到培养上清液中，

  2. 口服重组益生菌可延长酒精耐受时间。

  研究结果表明，在酒精刺激小鼠中，给予107重组益生菌没有发现有益的影响。然而，当给小鼠108 CFU的重组益生菌时，小鼠的酒精耐受时间延长，但效果在批次之间差异很大。其他研究也表明，109 CFU的剂量率是安全有效的。因此选择剂量率为109 CFU的重组益生菌进行后续试验。结果显示，用表达hadh1b的益生菌处理小鼠，酒精耐受时间(即从饮酒到丧失运动能力的时间)显著延长，pNZ组的所有小鼠在1200秒内都失去了自我矫正反射，而表达hadh1b的益生菌组中有近一半的小鼠在饮酒后1小时仍能移动。综上所述，表达hadh1b的益生菌有效增强了急性酒精耐受性，提高了急性中毒的酒精摄入阈值。

  3. 口服益生菌可减少小鼠在酒精刺激后的运动恢复时间

  观察发现用hADH1B治疗的小鼠在5.5 6 0.41 h (n = 6)后恢复了运动能力，明显少于pNZ益生菌治疗组(6.4 6 0.41 h, n = 7)。此外，在表达hadh1b的益生菌治疗组中，有四分之一的小鼠在整个过程中都没有失去自我矫正反射和运动，而pNZ益生菌治疗组的小鼠在酒精刺激后都失去了运动能力。这些结果表明，益生菌hADH1B的表达可以缩短小鼠急性酒精刺激后的恢复时间。

  4. 口服益生菌可减轻急性饮酒引起的肝肠病变

  观察两组小鼠急性中毒后肠黏膜病变情况。pnz组醉酒小鼠的杯状细胞比未醉酒小鼠的杯状细胞肥大得多，表达hadh1b的益生菌治疗减轻了急性饮酒的致病作用，表明通过肠道吸收酒精的减少。小鼠血液中的酒精含量在饮酒后2 ~ 3小时达到峰值。在第一个小时，两组小鼠血液中的酒精含量没有差异。饮酒2小时后，pNZ组血清酒精残留量继续增加，而hADH组血清酒精残留量呈明显下降趋势，且显著低于pNZ组。在进一步的检查中，发现hADH1B治疗降低了血液中甘油三酯(TG)浓度，同时，降低了hADH1B治疗小鼠肝脏中的脂质水平。综上所述，用表达hadh1b的益生菌治疗可以减轻急性饮酒引起的肠道损伤，降低肝脏和血液中的脂肪含量。

  三、 研究结论

  综上所述，我们发现重组益生菌可以在肠道内直接表达ADH，在短时间内分解乙醇，有效降低对各器官的负面影响。最重要的是，这是第一个通过重组益生菌直接递送具有更高酶活性的ADH1B的研究，这表明重组益生菌在ADH和ALDH基因突变个体有效分解乙醇方面具有很大的前景。而且，重组益生菌安全易用，具有成熟的工业生产体系和较低的生产成本。本研究不仅为治疗和预防酒精的负面影响提供了新的策略，而且为未来潜在的广泛应用铺平了道路。

  DOI: 10.1128/spectrum.04294-22