1. <em id="jfxwg"><ruby id="jfxwg"><u id="jfxwg"></u></ruby></em><progress id="jfxwg"><big id="jfxwg"></big></progress>
    2. <th id="jfxwg"></th>

      <dd id="jfxwg"></dd>
      <tbody id="jfxwg"><noscript id="jfxwg"></noscript></tbody>
      <th id="jfxwg"></th>
      <span id="jfxwg"></span>
    3. <tbody id="jfxwg"><pre id="jfxwg"></pre></tbody>


        • 免費服務熱線
        • 400-065-6886
        • 電話:86(0)512-6295 9990
        • 傳真:86(0)512-6295 9995
        新聞中心

        祝賀!天昊16S擴增子+宏基因組+代謝組助力漿水酸奶研究登陸一區雜志《npj Biofilms and Microbiomes》

        發稿時間:2022-09-09來源:天昊生物


        英文題目:Human supplementation with Pediococcus acidilactici GR-1 decreases heavy metals levels through modifying the gut microbiota and metabolome

        中文題目:人體補充乳酸片球菌GR-1可以通過改變腸道菌群和代謝來降低重金屬水平

        期刊名稱:npj Biofilms and Microbiomes

        影響因子:8.462/ (JCR分區: Q1)

        重金屬(HM)污染是當今主要的環境問題之一,對人類的健康構成巨大風險。全世界有超過2000萬公頃的耕地受到HMs的污染。食用受HM污染的食物是體內有毒金屬積累的一個主要途徑。體內過量的HMs會誘發氧化應激(OS),從而導致各種組織損傷,從長遠來看會增加患癌癥和其他疾病的風險。然而目前仍然缺乏對HM毒性的有效治療。雖然螯合療法用于治療急性金屬中毒,但它會產生不良副作用。一些膳食補充劑(例如,必需金屬、維生素和植物化學物質)可以減輕HM引起的OS和組織損傷,但作用有限。因此,迫切需要尋找更加安全有效的方法來保護人類免受HM暴露的風險。


        益生菌對人的胃腸道和免疫系統發揮有益作用,還對例如預防糖尿病、骨質疏松癥、抑郁癥和焦慮癥以及降低血壓起到有益效果。益生菌還能減少宿主有害物質(如有毒金屬、抗生素和殺蟲劑)在體內的積累,例如大鼠、果蠅、蜜蜂、尼羅羅非魚和斑馬魚等,但這在人類中相關的研究很少。第一項使用益生菌菌株鼠李糖乳桿菌(Lactobacillus rhamnosus)作為干預劑來預防HM積累的人體試驗表明,益生菌在預防成人血液中有毒金屬水平升高方面的功效。同樣,另一項人體試驗表明,為期8周的植物乳桿菌(L. plantarum CCFM8610)實驗顯著降低了礦區附近城鎮居民的血液金屬鎘(Cd)的水平。目前對益生菌對這些異生素的保護機制的認識主要包括益生菌細胞壁的表面吸附,腸道屏障的保護,腸肝循環的調節,以及對腸道固有腸道菌群(GM)的調節。然而,益生菌在HMs生物修復中的具體作用仍然不清楚。在本研究中,作者通過分析富含抗HM的乳酸片球菌(P. acidilactici GR-1)菌株的漿水酸奶這種益生菌酸奶的作用,來試圖闡明其在降低金昌居民體內有毒金屬的含量水平的分子機制,并進一步探討了GM在益生菌介導的腸道修復過程中的動態變化及其對宿主代謝的影響。

        本研究參與者人數設置為每組≥30人。兩個獨立的隊列為:來自蘭州大學生命科學學院的30名大學生作為對照隊列和來自甘肅金昌市冶金企業的152名職業工人作為干預隊列。工人隊列的參與者以1:1的比例隨機分為兩組——益生菌酸奶(漿水酸奶)組和常規酸奶組(圖1)。兩組所食用的酸奶均含有保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌。益生菌酸奶還含有乳酸片球菌GR-1。在12周的時間里,參與者每天攝入250 g酸奶。研究人員和參與者都對干預組的參與者分配不知情。在試驗開始時收集基本的人體測量數據(身高、體重、性別和年齡)。在研究期間,沒有參與者使用抗生素或任何其他益生菌。在基線時和之后每4周對所有參與者收集全血、糞便和尿液樣本。在樣品轉移到實驗室期間,血清和糞便樣品置于干冰中。到達后,所有樣品立即儲存在-80oC。

        動物實驗中,將60只昆明小鼠隨機分為5組。通過口服管飼法給小鼠施用廣譜抗生素(Abx) 混合物10天以消除GM。Cu組接受亞致死濃度為150 mg/kg體重(BW) 100CuSO4,并通過每日管飼法給予益生菌菌株GR-1。實驗期間定期收集糞便樣本。在處死小鼠后收集血液以及肝臟、腎臟和小腸組織樣本,并儲存在-80oC,直到進一步分析。


        為了構建OS模型,將總共70只小鼠隨機分為7組。模型小鼠通過每日灌胃暴露于200 mg/kg 體重(bwAPAP、150 mg/kg bw CuSO4和等劑量的APAP + CuSO4。干預組口服GR-1Vc100 mg/kg bw),每天評估GR-1的抗氧化作用。對照組和模型組(APAP、CuAPAP+ Cu)改為口服200 μL脫脂牛奶。在處死之前,收集新鮮的糞便樣品進行體外厭氧培養,并將一部分糞便樣品儲存在-80°C直至進一步使用。處死后,收集肝臟、腎臟和小腸組織以及靜脈血樣品并儲存在-80°C。


        本實驗對所有參與者進行了血液學參數和生化指標的評估,使用商業試劑盒測量了MDA、CAT、ROS 和總SOD的水平。通過酶聯免疫吸附測定法測量了IL-10、IL-4、IL-1β  IL-6的水平。對人或小鼠的全血、組織、尿液和糞便樣品進行金屬含量的測定。對小鼠肝臟和小腸組織進行組織病理學參數的評估。此外還進行了益生菌抗銅和抗氧化能力,以及小鼠GM抗銅和腸內容物抗氧化能力的測定。使用定量RT-PCR,對GR-1菌株和總細菌進行定量分析。糞便單鏈脂肪酸(SCFA)分析是通過氣相色譜(GC)分析完成的。根據標準曲線對每種SCFA(乙酸、丙酸和丁酸)進行量化???/span>SCFA為乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽的總和;每種SCFA的相對比例確定為單個SCFA/SCFA × 100。


        本研究的多組學相關實驗及生信分析均由上海天昊生物檢測完成的。首先使用16S rRNA擴增子測序(V3-V4區),對來自小鼠和人類的糞便微生物DNA進行檢測。微生物宏基因組測序同樣使用上海天昊生物的標準檢測方案進行。代謝組學方面,實驗對人類的血清和糞便樣本使用LC-MS進行非靶向代謝組學分析,以此來評估基線組和干預組之間糞便和血清代謝物的總體差異。對于多組學數據的聯合分析,使用MGS、宏基因組模塊和代謝物進行,這些代謝物在基線組和干預組之間存在顯著差異。Spearman相關性分析使用R包進行分析及可視化,并且構建MGS、糞便代謝物和血清代謝物相互作用網絡。


        • 12周的試驗中,益生菌酸奶(而非傳統酸奶)顯著降低了HM水平并改善了血清生化指標
        本研究共有152名職業工人和30名成年學生參加了該臨床試驗(表1)。工人組血液中銅(Cu)和鎳(Ni)的平均水平顯著高于學生組。對于尿液樣本,獲得了與血液中檢測到的HM水平相似的結果。工人糞便中的CuNi水平均顯著低于對照組。除了血液樣本中發現的高HM水平外,工人與學生的血清相比,抗氧化酶活性顯著降低,OS反應顯著增強。此外,在工人組中檢測到促炎細胞因子水平升高和抗炎細胞因子水平降低。上述結果表明,在制造業中接觸HM會通過增加OS和炎癥而帶來健康風險。



        本研究的152名工人參與者被隨機分為常規酸奶組和益生菌酸奶(漿水酸奶)組(圖1)。參與者的基線特征在兩組之間沒有顯著差異??紤]到兩組基線血液中CuNi水平的異質性,研究者根據血液中HM的低、中和高水平作為參考值,將每組進一步分為三組。干預8周后,在高水平組中,與基線水平相比,食用益生菌酸奶的參與者的血銅水平顯著降低,而食用傳統酸奶的參與者在同一時期僅表現出略有下降(圖2a)。在中等水平組中,飲用酸奶4周后,益生菌酸奶組的血銅水平顯著下降,?而常規酸奶組則沒有。12周后,兩組血銅含量均顯著下降(圖2a)。同樣,在高水平和中等水平組中,益生菌酸奶組的血鎳水平顯著下降比常規酸奶組更早。然而,在低水平組中,兩組的血CuNi水平沒有顯著下降(圖2b)。與傳統酸奶消費相比,在食用益生菌酸奶的4周內觀察到血液CuNi水平顯著下降。使用尿液樣本也獲得了類似的結果(圖2c)。相反,在干預12周后,與基線值相比,糞便樣本中的CuNi水平升高,表明攝入酸奶后HM排泄增加(圖2d)。


        隨著體內殘留HM含量的消除,益生菌酸奶組在干預12周后,一些與OS和血清炎癥相關的指標明顯改善;這些指標包括CAT活性、抗炎性IL-10IL-4水平以及促炎性IL-6IL-1β水平(圖2e–g)。此外,通過測量糞便中短鏈脂肪酸(SCFA)的水平(乙酸鹽、丙酸鹽、丁酸鹽)來評估所有參與者GM的整體代謝功能,在益生菌酸奶組中表現出顯著升高,但在常規酸奶組中沒有(圖2h)。Spearman相關分析的結果表明,隨著益生菌消耗量的減少,HM負荷的降低與抗炎細胞因子水平(IL-4IL-10)和CAT活性的增加呈負相關,并且與OS生物標志物水平的降低呈正相關(MDA)。


        兩組受試者在試驗期間的高、中、低水平亞群和總水平中的血銅(a)和鎳(b)水平。整個試驗期間尿中銅和鎳水平(c)以及糞便中銅和鎳水平(d)的變化。血清CAT活性和MDA水平(e)、IL-6IL-1β水平(f),以及IL-10IL-4水平(g)。(h)為補充酸奶后糞便中乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽水平的變化。


        • 益生菌對GM的重建有助于增加SCFA的產生并與OS抗性相關

        為了研究益生菌酸奶對接觸HMs工人的GM的影響,研究者利用16S rRNA擴增子測序分析了基線(低、中和高水平組[LC、MCHC])和研究完成(LC、益生菌酸奶處理后的MCHC [PTLC、PTMCPTHC])組的糞便微生物多樣性。從36個糞便樣本中鑒定出總共1514ASV。α-多樣性在六個組之間沒有顯示出統計學上的顯著差異。主坐標分析(PCoA)表明,開始顯示為三個亞組(LC、MCHC),但在干預后分為兩組。


        在通過16S rRNA擴增子測序確定基線和酸奶干預存在差異后,研究者對六個隨機參與者的糞便樣本進一步進行了宏基因組測序。每個糞便樣本平均產生9212萬條讀序(12 GB數據);組裝了1140萬個非冗余基因的基因目錄。這些基因被注釋到4155KEGG功能類別中,并組織成13,945個宏基因組物種(MGS)。整個群落組成與16S rRNA 測序圖譜一致。食用酸奶后工人組中富集的物種包括產生SCFA的細菌,例如Agathobaculum spp.、Allobacterium spp.、Blautia spp等(圖3)。因此,在食用酸奶后,工人組糞便中SCFA水平的增加可能是由于潛在的產生SCFA的細菌的富集所致。

        • 工人組中微生物組改變與代謝組變化相關

        為了進一步分析GM與糞便和血清代謝組之間的關聯,研究者進行了相關性分析(圖5)。在酸奶干預后,工人組中每種富集的抗氧化相關代謝物與大多數富集物種呈正相關,表明抗氧化活性的增加與特定物種的富集有關。此外,GM的一些功能模塊(氨基酸和碳水化合物代謝)與其在糞便和血清樣品中的抗氧化相關代謝物水平顯著相關。