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2019-04-29浏览量:3733

『公海赌船网址成果展』一种新的益生元产品通过改善肠道微生物群和调节免疫反应来预防小鼠肠易激综合征

导读

肠道菌群在IBS发病机制中发挥着重要的作用,因此基于肠道菌群调控疾病的发生发展已成为热点,如益生菌、益生元、合生元等。然而对于益生菌通过调节肠道菌群以预防IBS的机制方面研究较少。本研究利用16S rDNA测序技术结合Western Blot、qPCR等技术探讨PB(果聚糖、半乳糖、菊粉和花青素)或PB和益生菌的复合物在IBS中的作用机制,为调节胃肠道功能失调和功能障碍的益生菌产品开发提供理论基础。

文献ID

题目:A Novel Prebiotic Blend Product Prevents Irritable Bowel Syndrome in Mice by Improving Gut Microbiota and Modulating Immune Response

译名:一种新的益生元产品通过改善肠道微生物群和调节免疫反应来预防小鼠肠易激综合征

期刊:Nutrients  IF:4.196

发表时间:2017

通讯作者:刘畅

通讯地址:上海交通大学医学院

材料与方法

 实验分组

灌胃生理盐水(MOCK组,n=15);灌胃PB(PB组,n=15);灌胃

PB和益生菌(PB/ProBio组,n=15);健康对照组(Health Control,n=15)

研究方法

16S rDNA测序

测序策略

Illumina Hiseq 2500,V3-V4区

图1 实验设计

研究成果

1、Caco-2细胞和动物模型中促炎因子的表达

Caco-2细胞感染旋毛虫2h后,IL-1β、IL-8、TNF-α的mRNA表达水平急剧增加,而PB处理组中的表达水平显著降低(图2)。在结肠组织中,TNF-α的mRNA表达水平在MOCK组中显著增加,而在PB和PB/ProBio组中显著降低。同时利用Western Blot技术检测发现蛋白水平呈现相同的趋势(图3)。

图2 Caco-2细胞中炎症因子mRNA表达水平

图3 结肠组织中炎症因子的mRNA和蛋白表达水平

2、PI-IBS模型特征

感染前,四组的AWR分值无明显差异。感染后第8周,与对照组相比,PB/ProBio处理组中的AWR分值显著降低,但并未恢复至正常状态(图4a-4c)。小鼠体重在感染后第2周急剧下降,第3周时开始缓慢恢复(图4d)。

图4 体重和AWR评分值

3、PI-IBS小鼠的紧密连接蛋白水平

利用Western Blot技术检测发现与健康对照组相比,MOCK组中的OCLN蛋白的表达水平明显降低,而PB和PB/ProBio组中的OCLN表达水平明显升高(图5a)。IHC分析显示OCLN具有类似的趋势(图5b)

图5 OCLN的蛋白表达水平

4、PPARγ表达水平

蛋白组学分析检测到每组含有5403个蛋白,且MOCK组和其他三组中的蛋白相比具有很大差异。KEGG途径分析比较发现,MOCK组的结肠PPARγ信号变化明显。利用Western Blot技术发现与正常组相比,MOCK组中PPARγ的蛋白表达量降低,而PB和PB/ProBio组中表达水平显著增加(图6)。

图6 PPARγ的表达水平

5、肠道微生物的变化

疾病组与对照组的微生物群落结构显著不同(图7a-c),各组之间的α多样性无显著性差异(图7d)。Lefse分析表明,与PB/ProBio组相比,MOCK组中的蝙蝠弧菌属(vampirovibrio)和艾克曼氏菌属(Akkermansia)相对丰度降低。与MOCK组相比,PB和PB/ProBio组中梭菌属(Clostridium XIVa)、普氏菌属(Prevotella)、苍白杆菌属(Ochrobactrum)、ButyricicoccusBarnesiella、Gemmiger, Mucispirillum、Intestinimonas、Clostridium_sensu_stricto、Mucispitillum的相对丰度增加。

与健康组相比,MOCK组中的不动杆菌属(acinetobacter)、罗氏菌属(Roseburia)、甲基杆菌属(methylobacterium)、副杆状菌属(Parabacteroides)、立克菌(Rikenella)、Intestinimonas、细杆菌属(Microbacterium)、Enterorhabdus、厌氧支原体属(AnaeropLasma)、梭菌属(Clostridium IV)、Clostridium XIVb、脱硫球菌(Desulfovibrio)、大肠杆菌(Escherichia/Shigella)的相对丰度增加。

除前4个菌属外,与PB和PB/ProBio组相比,MOCK组中的其他菌属的相对丰度有所下降(图8a-d)。

图7 微生物群落结构

图8 MOCK组别与其他组别的差异微生物

研究结论

该研究结果表明,一种新的益生元产品PB能够减弱Caco-2细胞和PI-IBS模型的炎症反应。在PI-IBS模型中,益生元的处理可以显著缓解IBS的症状,调节肠道菌群结构。

亮点

该研究利用16S、qPCR、Western Blot等技术分别从肠道菌群、粘膜屏障功能、免疫反应、内脏敏感性等角度对益生元改善IBS的机理机制进行探究,为调节胃肠道功能失调和功能障碍的益生菌产品开发提供理论基础。

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