1、1Bifidobacteria can protect from enteropathogenic infection through production of acetateNature 2011.6.27 讀書(shū)報(bào)告報(bào) 告 人： 專(zhuān) 業(yè)： 食品科學(xué) 2022-5-22目 錄二手段及結(jié)果三總結(jié)及啟示一現(xiàn)狀及問(wèn)題3一、現(xiàn)狀及問(wèn)題前人研究總結(jié)前人研究總結(jié) EHEC O157:H7可導(dǎo)致腹瀉，出血性結(jié)腸炎和溶血尿毒綜合征等疾病，其主要可導(dǎo)致腹瀉，出血性結(jié)腸炎和溶血尿毒綜合征等疾病，其主要致病因是產(chǎn)生志賀毒素（致病因是產(chǎn)生志賀毒素（Stx）；）； 益生菌預(yù)處理可以保護(hù)小鼠不受感染而死亡。益生菌預(yù)處理

2、可以保護(hù)小鼠不受感染而死亡。自己研究發(fā)現(xiàn)自己研究發(fā)現(xiàn) EHEC O157:H7感染無(wú)菌小鼠，感染無(wú)菌小鼠，7天即死亡；天即死亡； 感染感染EHEC O157:H7前，分別用長(zhǎng)雙歧桿菌亞種前，分別用長(zhǎng)雙歧桿菌亞種JCM 1217 (BL)和青春雙歧和青春雙歧桿菌桿菌JCM1275 (BA)在無(wú)菌小鼠體內(nèi)定植，在無(wú)菌小鼠體內(nèi)定植，BL可阻止死亡，可阻止死亡，BA無(wú)效。無(wú)效。2022-5-241.1.同樣是雙歧桿菌，為什么會(huì)產(chǎn)生不同的效果？同樣是雙歧桿菌，為什么會(huì)產(chǎn)生不同的效果？2.雙歧桿菌的保護(hù)機(jī)制是什么？雙歧桿菌的保護(hù)機(jī)制是什么？ 提出問(wèn)題提出問(wèn)題5二、 采取的手段 對(duì)比分析兩種雙歧桿菌處理的小

3、鼠，尋找差異。對(duì)比分析兩種雙歧桿菌處理的小鼠，尋找差異。腸道生理和病理腸道生理和病理E. coli O157和雙歧桿菌的數(shù)量，和雙歧桿菌的數(shù)量，Stx2的濃度，的濃度，E. coli O157致病基因的致病基因的表達(dá)，粘蛋白和表達(dá)，粘蛋白和IgA量及量及pH值均無(wú)差異。值均無(wú)差異。血清血清BL+O157小鼠血清中小鼠血清中Stx2的濃度顯著低于的濃度顯著低于BA+O157小鼠。小鼠。末端結(jié)腸組織末端結(jié)腸組織BA+O157和和O157小鼠末端結(jié)腸的杯狀細(xì)胞和炎細(xì)胞浸潤(rùn)減少（炎癥）；小鼠末端結(jié)腸的杯狀細(xì)胞和炎細(xì)胞浸潤(rùn)減少（炎癥）；BA+O157和和O157小鼠在感染第一天（發(fā)炎癥狀不明顯時(shí)）炎癥相

4、關(guān)基小鼠在感染第一天（發(fā)炎癥狀不明顯時(shí)）炎癥相關(guān)基因表達(dá)即大量上調(diào)，同時(shí)末端結(jié)腸上皮細(xì)胞死亡增加。因表達(dá)即大量上調(diào)，同時(shí)末端結(jié)腸上皮細(xì)胞死亡增加。對(duì)比分析對(duì)比分析結(jié)論：結(jié)論：2.E. coli O157在炎癥發(fā)生前即刺激末端結(jié)腸上皮細(xì)胞的死亡，接種在炎癥發(fā)生前即刺激末端結(jié)腸上皮細(xì)胞的死亡，接種BL可阻止可阻止；結(jié)論：結(jié)論：1.BL可以促進(jìn)上皮細(xì)胞的防御功能阻止可以促進(jìn)上皮細(xì)胞的防御功能阻止Stix2進(jìn)入血液進(jìn)入血液。2022-5-262022-5-271. BL和和BA在腸道中可能產(chǎn)生不同的代謝產(chǎn)物。在腸道中可能產(chǎn)生不同的代謝產(chǎn)物。提出假設(shè)一提出假設(shè)一2022-5-28 取取4種雙歧桿菌（種雙

5、歧桿菌（BL,BF具有預(yù)防效果具有預(yù)防效果；BA,BT無(wú)預(yù)防效果無(wú)預(yù)防效果)預(yù)處理的小鼠糞便進(jìn)行代謝物預(yù)處理的小鼠糞便進(jìn)行代謝物的分析，發(fā)現(xiàn)：的分析，發(fā)現(xiàn)：2.BL,BF鼠糞便中乙酸顯著多于鼠糞便中乙酸顯著多于BT,BA鼠鼠1.BL,BF鼠與鼠與BT,BA鼠的糞便代謝物明顯差異鼠的糞便代謝物明顯差異2022-5-292. 糞便中乙酸含量與小鼠抵抗感染的能力成正相關(guān)。糞便中乙酸含量與小鼠抵抗感染的能力成正相關(guān)。提出假設(shè)二提出假設(shè)二2022-5-210 BL和和BA小鼠的結(jié)腸上皮細(xì)胞小鼠的結(jié)腸上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄組相關(guān)變異分析和糞便代謝組發(fā)現(xiàn)組相關(guān)變異分析和糞便代謝組發(fā)現(xiàn)Apoe, C3 和和 Pla

6、2g2a的表達(dá)與乙酸含量有關(guān)。的表達(dá)與乙酸含量有關(guān)。1.人體結(jié)腸上皮細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明乙酸誘導(dǎo)此三種基因的表達(dá)。人體結(jié)腸上皮細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明乙酸誘導(dǎo)此三種基因的表達(dá)。2.乙酸可以阻止跨上皮電阻的降低（導(dǎo)致感染細(xì)胞死亡）和乙酸可以阻止跨上皮電阻的降低（導(dǎo)致感染細(xì)胞死亡）和Stx2從結(jié)腸上皮細(xì)胞的頂端到基底側(cè)轉(zhuǎn)移。從結(jié)腸上皮細(xì)胞的頂端到基底側(cè)轉(zhuǎn)移。2022-5-211結(jié)論：結(jié)論：1.具有預(yù)防效果的雙歧桿菌產(chǎn)大量乙酸誘導(dǎo)結(jié)腸上皮細(xì)胞的抗炎效果及阻止具有預(yù)防效果的雙歧桿菌產(chǎn)大量乙酸誘導(dǎo)結(jié)腸上皮細(xì)胞的抗炎效果及阻止Stx2向血液向血液中轉(zhuǎn)移。中轉(zhuǎn)移。2022-5-2121.1.為什么具有預(yù)防效果的雙歧桿菌可以有效

7、利用為什么具有預(yù)防效果的雙歧桿菌可以有效利用碳水化合物產(chǎn)生大量乙酸？碳水化合物產(chǎn)生大量乙酸？提出問(wèn)題提出問(wèn)題113 測(cè)定測(cè)定BL, BF 和和 BT的全基因序列并與的全基因序列并與BA 和另一株具有預(yù)防效果的雙歧桿菌和另一株具有預(yù)防效果的雙歧桿菌 BN比較。比較。 發(fā)現(xiàn)僅存在于具有預(yù)防效果的雙歧桿菌發(fā)現(xiàn)僅存在于具有預(yù)防效果的雙歧桿菌(BL, BF和和BN)的的5個(gè)個(gè)syntenic loci，其均含有編碼，其均含有編碼ATP結(jié)結(jié)合盒合盒(ABC)-type碳水化合物轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白；位于碳水化合物轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白；位于1和和5基基因座的被分配給因座的被分配給COG1879, COG1172 和和 COG112

8、9的基因是的基因是BL, BF和和BN特有的，特有的，BT和和BA不存在。不存在。143. 對(duì)起預(yù)防效果雙歧桿菌的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白具有特異性的對(duì)起預(yù)防效果雙歧桿菌的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白具有特異性的底物是核糖、果糖，甘露糖或者其他糖類(lèi)。底物是核糖、果糖，甘露糖或者其他糖類(lèi)。提出假設(shè)三提出假設(shè)三15 用用 13C-labelled 葡萄糖和果糖進(jìn)行體外代謝分析及葡萄糖和果糖進(jìn)行體外代謝分析及PLS-DA。 具有預(yù)防效果的雙歧桿菌消耗果糖和生產(chǎn)乙酸的速率顯具有預(yù)防效果的雙歧桿菌消耗果糖和生產(chǎn)乙酸的速率顯著高于無(wú)預(yù)防效果的雙歧桿菌；甘露糖具有同樣的特異性。著高于無(wú)預(yù)防效果的雙歧桿菌；甘露糖具有同樣的特異性。 因有報(bào)道果糖

9、誘導(dǎo)因有報(bào)道果糖誘導(dǎo)BL0033 和和BL0034的表達(dá)，推斷在的表達(dá)，推斷在BN中果糖上調(diào)表達(dá)中果糖上調(diào)表達(dá)BL0033BL0036；且；且發(fā)現(xiàn)起預(yù)防效果的雙歧桿菌在末端結(jié)腸表達(dá)發(fā)現(xiàn)起預(yù)防效果的雙歧桿菌在末端結(jié)腸表達(dá)BL0033。提出假設(shè)四提出假設(shè)四4.BL0033基因參與阻止基因參與阻止E. coli O157感染造成的小鼠死亡。感染造成的小鼠死亡。16 1.用同源重組技術(shù)將用同源重組技術(shù)將BN的的BL0033 敲掉，記為敲掉，記為BNKO。1.BNKO利用果糖能力降低，產(chǎn)乙利用果糖能力降低，產(chǎn)乙酸量降低（試管內(nèi)培養(yǎng)）；酸量降低（試管內(nèi)培養(yǎng)）；2.BNKO不能阻止感染小鼠的死亡；不能阻止感

10、染小鼠的死亡；3.BNKO小鼠糞便中乙酸含量低小鼠糞便中乙酸含量低于于BN小鼠小鼠。2022-5-217 2.構(gòu)建可以外源表達(dá)構(gòu)建可以外源表達(dá)BL0033BL0036的的BA，記為，記為BAtg。2.BNtg利用果糖能力提高，產(chǎn)乙利用果糖能力提高，產(chǎn)乙酸量增加，但是低于酸量增加，但是低于BN。1.BNtg可以延遲感染后小鼠的死亡可以延遲感染后小鼠的死亡時(shí)間；時(shí)間；2022-5-2182.末末端結(jié)腸中乙酸含量的增加是否能夠阻止端結(jié)腸中乙酸含量的增加是否能夠阻止E. coli O157感染小鼠的死亡感染小鼠的死亡？提出問(wèn)題提出問(wèn)題22022-5-219 在在BA+O157小鼠的飲食中添加乙?；牡?/p>

11、粉（在腸道水解后釋放乙酸）。小鼠的飲食中添加乙?；牡矸郏ㄔ谀c道水解后釋放乙酸）。1.顯著提高感染小鼠的存活率；顯著提高感染小鼠的存活率；2.小鼠糞便中的乙酸含量增加；小鼠糞便中的乙酸含量增加；結(jié)論：結(jié)論：1.乙酸的量對(duì)保護(hù)作用至關(guān)重要。乙酸的量對(duì)保護(hù)作用至關(guān)重要。20（1）雙歧桿菌產(chǎn)生的乙酸，可以促進(jìn)宿主上皮細(xì)胞的防御功能雙歧桿菌產(chǎn)生的乙酸，可以促進(jìn)宿主上皮細(xì)胞的防御功能。（2）本文鑒定出了賦予雙歧桿菌益生效果的轉(zhuǎn)錄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的基因本文鑒定出了賦予雙歧桿菌益生效果的轉(zhuǎn)錄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的基因。 總結(jié)3.1三、 總結(jié)與啟示具有和不具有防御效果的雙歧桿菌均能利用葡萄糖產(chǎn)生乙酸，為什么會(huì)具有和不具有防御

12、效果的雙歧桿菌均能利用葡萄糖產(chǎn)生乙酸，為什么會(huì)產(chǎn)生差異？產(chǎn)生差異？ Both the preventive and non-preventive bifidobacteria can produce enough acetate in the presence of glucose, and this is probably what takes place in the proximal part of the colon. In the distal colon, however, the glucose supply has been exhausted, and only the bi

13、fidobacteria equipped with probiotic transporters can produce enough acetate, throughcatabolizing the fructose that is present.21 啟示3.2（1）目前商業(yè)益生菌大都來(lái)自人體腸道，換言之，健康人群的腸道本身就含有大量目前商業(yè)益生菌大都來(lái)自人體腸道，換言之，健康人群的腸道本身就含有大量益生菌，那么再服用大量益生菌會(huì)達(dá)到顯著地益生效果嗎？益生菌，那么再服用大量益生菌會(huì)達(dá)到顯著地益生效果嗎？如果此益生菌以葡萄糖為碳源，那么在末端結(jié)腸因葡萄糖的消耗殆盡而無(wú)法大量繁如果此益生菌

14、以葡萄糖為碳源，那么在末端結(jié)腸因葡萄糖的消耗殆盡而無(wú)法大量繁殖，服用此大量益生菌還會(huì)有效果嗎？殖，服用此大量益生菌還會(huì)有效果嗎？如果食用了一些僅益生菌能利用而其他腸道微生物無(wú)法利用的物質(zhì)，如果糖、低聚如果食用了一些僅益生菌能利用而其他腸道微生物無(wú)法利用的物質(zhì)，如果糖、低聚糖、菊糖等物質(zhì)，而使人體腸道本身具有的益生菌大量繁殖，是否也會(huì)產(chǎn)生益生效果？糖、菊糖等物質(zhì)，而使人體腸道本身具有的益生菌大量繁殖，是否也會(huì)產(chǎn)生益生效果？服用具有疾病治療和預(yù)防的保健品、食品、中藥等，是否會(huì)相應(yīng)的改變腸道菌群？服用具有疾病治療和預(yù)防的保健品、食品、中藥等，是否會(huì)相應(yīng)的改變腸道菌群？（2）基因敲出技術(shù)提醒我，在后期篩選以有機(jī)酸為唯一碳源的微生物時(shí)