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益生菌可抗流感?相信很多人同小编一样,惊喜又疑惑,这益生菌的功能也太强大了。今天,将由小编带领大家,一起去解读一篇由华中农业大学发表于GenomeBiol杂志上的文献,揭开这个谜底。

益生菌的“大哥大”——双歧杆菌

文献涉及的益生菌,主要以双歧杆菌为主。双歧杆菌是益生菌中的“大哥大”,是最为人所熟知的肠道益生菌,是研发时间最悠久的一种优势菌属,对人体许多方面起着积极的作用。双歧杆菌是一种厌氧的格兰阳性杆菌,其形态表现为末端分叉,“双歧杆菌”由此得名。自法国巴斯德研究院Tissier博士于年从母乳喂养的婴儿粪便中分离得到双歧杆菌后,众多的研究表明,双歧杆菌是终生存在于人和动物体内并与健康息息相关的一种益生菌,参与免疫、营养、消化等一系列的生理过程。

在中国,益生菌类食品是以“新资源食品”的名义获批进入市场的,属于食品加工过程中使用微生物新品种范畴。目前,已经获卫生部批准用于食品的双歧杆菌属的菌种名单如下:

文献回顾

流感是一种严重的呼吸道疾病,不断威胁着全球健康。流感流行影响近10亿人,其中3至万例严重病例,多达50万人死亡。H7N9是流感病毒中的一种,自年以来,它偶尔会在中国大陆、香港、澳门和台湾引起流行病暴发。肠道菌群在保护宿主抵抗流感病毒感染中发挥重要作用,其可能机制有:共生菌群通过Toll样受体激活炎症小体来调节针对流感的免疫反应;微生物代谢产物,如脱氨基酪氨酸,通过干扰素I信号传导对流感产生保护作用。文献为了研究肠道菌群通过调节宿主反应以抵抗流感感染的具体机制,利用了致死剂量50(LD50)的现象和宏基因组测序分析来识别特定的抗流感肠道微生物并分析其潜在机制。

动物分组

购买无病原体(SPF)C57BL/6小鼠,分别感染LD50剂量的强毒H7N9毒株(GX组),相同量的减毒病毒(HB组)或施用磷酸盐缓冲盐水(PBS)(阴性对照组NC组)。监测动物体重和存活率,并在感染后每天收集小鼠粪便样品。

强毒H7N9毒株感染后,随着感染小鼠的死亡,GX组小鼠又分为死亡组(GX.DG)和生存组(GX.SG)。

实验过程以及结果解读

GX组的所有小鼠均表现出明显的感染临床症状,包括体重减轻、厌食、发抖和毛发粗糙,其生存率为53.3%(16/30)。相比之下,NC和HB组中的所有小鼠均存活并且没有表现出明显的感染症状(图中1A)。GX组的死亡组(GX.DG)数量n?=14,生存组(GX.SG)数量n?=16,发现GX.DG组小鼠的体重低于GX.SG组(图中1B)。

图1死于或感染流感病毒的小鼠的临床体征

为了进一步评估GX.DG组和GX.SG组之间的差异,进行了重复实验。在感染后第10天,死亡的GX组小鼠形成了GX.DG组,而存活并开始显示出改善迹象的那些小鼠组成了GX.SG组,对小鼠进行尸体解剖和组织学检查,发现GX.DG组的小鼠肺病变显着高于GX.SG组小鼠(图2)

图2死于或感染流感病毒的小鼠的临床体征

为了鉴定在感染中幸存小鼠的抗流感肠道微生物,在接下来持续的16天实验内,每天使用16SrRNA基因测序分析小鼠的粪便菌群。从属水平分析显示,GX组小鼠肠道菌群的组成明显变化。

宏基因测序对物种水平进一步分析发现,GX.DG组表现出更高的大肠杆菌、拟杆菌、无乳链球菌和幽门螺杆菌的丰度,而乳酸菌的丰度较低。GX.SG组虽然与HB组/NC组非常相似,但仍可以识别出一些特定区别,GX.SG组表现出更大的假双歧杆菌和动物双歧杆菌丰度。

为了获得每个时间点肠道菌群的详细差异,进行了线性判别分析(LDA)的效应大小分析(LEfSe)。在感染后第0天,GX.SG组和GX.DG组或NC组之间的肠道微生物丰度没有明显差异。然而在感染后2天时,与GX.DG或NC小鼠相比,GX.SG小鼠中假长双歧杆菌和动物双歧杆菌的丰度明显增加(图3A,B)。GX.SG小鼠中假长双歧杆菌的升高持续存在于整个感染过程中,而动物双歧杆菌在感染后第10天和第11天发现其水平升高。

图3A感染2天后GX.SG组与GX.DG组小鼠内肠道菌群变化情况图3B感染2天后GX.SG组与NC组小鼠肠道菌群变化情况

为了验证假长双歧杆菌和动物双歧杆菌在宿主对流感感染的抵抗力中的作用,先用抗生素溶液(ATB)处理SPF小鼠,然后口服给予假长双歧杆菌和动物双歧杆菌(单个或者组合),发现均可提高感染小鼠存活率,其中单独给予动物双歧杆菌与两者组合效果差别不大。这说明动物双歧杆菌有明显的抗流感作用。

功能性宏基因组学分析动物双歧杆菌可通过促进缬氨酸、异亮氨酸、赖氨酸和CoA的生物合成来介导针对流感的保护作用。为了进一步了解缬氨酸和辅酶A如何在体内介导抗流感作用,进行了平行动物实验。感染后第5天,口服缬氨酸和腹膜内注射CoA均可显着降低病毒滴度和肺中IL-1β,IL-6和IL-10的水平,同时上调IFN-β和肺的IFN-γ(图4A,B)。

图4A口服缬氨酸对GX组小鼠体内细胞因子变化情况

图4B腹腔注射CoA对GX组小鼠体内细胞因子变化情况

结论

在H7N9流感强毒感染中幸存下来的小鼠,其粪便中假双歧杆菌和动物双歧杆菌水平显著升高。在抗生素治疗和无菌小鼠中,单独口服动物双歧杆菌或两者结合可显著降低H7N9感染的严重程度。功能宏基因组学分析表明,动物双歧杆菌通过缬氨酸、异亮氨酸、赖氨酸和CoA特定的代谢分子介导抗流感作用。如下图5.

如何选用益生菌

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