嗜酸乳杆菌胞壁肽聚糖的免疫调节效应与机理研究

摘要

乳酸菌作为一类重要的肠道定植型益生菌，被广泛的应用于发酵食品中，尤其是酸乳，干酪，泡菜等。同时，关于肠内乳酸菌与宿主健康的密切关系，也越来越多的被国内外微生物学家阐述。
　　肽聚糖(peptidoglycan，PGN)作为革兰氏阳性细菌细胞壁的主要成分，其基本结构是由N-乙酰葡糖胺与N-乙酰胞壁酸通过β-1，4糖苷键连接，并在重复的单元之间通过四肽或者五肽的桥连结构构成的多聚网络结构。其中，PGN的重复二糖结构N-乙酰葡聚糖和胞壁酸δ-内酰胺残基大约占据了PGN成分的50％。PGN作为一种免疫增强剂，对其在诱导有关免疫调控因子的释放来刺激免疫系统发挥其抗感染、抗肿瘤等生物效应方面的研究已初见端倪，但其激活巨噬细胞的具体信号通路仍不清晰，它在免疫系统中的作用机理也有待进一步探索。对PGN的高效分离利用，将对生物病害防治提供更多更可靠的天然生物免疫强化剂。
　　肠道益生菌细胞壁PGN的免疫学研究，目前主要集中在双歧杆菌PGN方面。婴儿型双歧杆菌的PGN能促使小鼠腹腔巨噬细胞分泌多量的IL-1β、IL-6和TNF-α;同时部分研究发现双歧杆菌的完整PGN可以对机体免疫系统产生不同程度的免疫调节作用，激活巨噬细胞从而抑制多种肿瘤的发生。嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus，L.acidophilus)作为一种重要的肠道益生菌，通过调节肠道免疫系统，增强机体非特异性免疫功能，对机体健康具有重要作用。本实验室已从海洋鱼类肠道分离出一种抗氧化型嗜酸乳杆菌，并对其进行了相关前期研究。结果发现其有较高的DPPH清除能力(24.42％)，且对新霉素、菌必治、丁胺卡那霉素、庆大霉素等常见药物有一定耐性。
　　本课题利用分离出的L.acidophilus作为研究对象，通过微生物发酵技术，分离纯化得到L.acidophilus的PGN成分。但由于PGN过高的聚合度，限制了其溶解度，从而对其发挥免疫活性产生了重要的障碍。我们采取了部分水解的方法，提高了PGN的溶解度，在一定程度上增强其在免疫活性方面的活性。在分离纯化L.acidophilus细胞壁PGN的研究中，利用HPLC，NMR, FT-RI，MALDI-TOF/TOF及氨基酸成分分析，确定L.acidophilus菌株的细胞壁PGN结构单体为NAG-(β-1,4)-NAM-L-Ala-D-Glu-L-Lys-D-Ala。
　　通过在LPS诱导小鼠巨噬细胞RAW264.7炎症模型中，采用蛋白质印迹(Western blotting)实验，发现PGN聚合物，PGN水解产物以及PGN单体成分对LPS引起的炎症反应具有较好的抑炎调节功能。而且抑炎活性以N-乙酰胞壁酸(NAM)的作用最为显著。在对核转录因子(NF-κB)通路及丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)途径的深入研究中，发现NAM的抑制作用是通过TLR4与NF-κb信号途径的相互交互，通过p38-MAPK激酶通路，抑制NF-kB的核转录，限制炎症因子的表达来实现的。在进一步的研究中，我们利用系统蛋白组学的研究方法，同位素相对标记与绝对定量(iTRAQ)技术发现了钙信号途径与p38-MAPK途径的相互关系。NAM处理组中，NAM通过上调内质网Ca2+-ATP酶(SERCA)在的表达，调节与内质网上SERCA依赖的钙离子流动方向，进而实现NAM介导的抑炎活性发挥作用。体内小鼠试验，我们采用致病性大肠杆菌灌注作为小鼠炎症模型，来观察PGN，PGN水解物以及NAM的抑炎效果。小鼠肠道免疫切片及肠道炎症因子的观察结果证明嗜酸乳杆菌PGN及其单体成分NAM确实可以对小鼠肠道起到很好的抑炎作用。
　　本研究为嗜酸乳杆菌细胞壁PGN应用于功能食品、畜禽和水产动物饲料及药品，解决养殖过程中出现的生物抗药性问题及食品的药物残留问题提供很好的借鉴价值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1 益生菌的研究进展

1．1 概述

1．2 益生菌的分类

1．3 乳酸菌益生性的研究

1．4 乳酸菌与机体免疫应答的相互关系

2 肠道炎症与抑炎机理

2．1 肠道炎症反应

2．2 肠炎信号传导机制

2．3 抑炎机理

3 脂多糖及其激活的肠道炎症反应

3．1 概述

3．2 LPS-TLR4激活的细胞内信号通路

4 嗜酸乳杆菌细胞壁肽聚糖的研究进展

4．1 肽聚糖的结构

4．2 肽聚糖的功能性研究

4．3 肽聚糖与NOD2信号途径

5 研究内容、思路和方法

5．1 研究内容

5．2 研究思路

5．3 研究方法

第2章 嗜酸乳杆菌PGN的提取鉴定

第1节 嗜酸乳杆菌PGN的提取

1 材料与方法

2 实验结果

3 讨论

第2节 嗜酸乳杆菌PGN的结构分析

1 材料与方法

2 实验结果

3 讨论

第3章 嗜酸乳杆菌PGN的体外抗炎活性

第1节 巨噬细胞RAW 264．7对PGN的吞噬活性

1 材料与方法

2 实验结果

3 讨论

第2节 PGN对LPS诱导RAW 264．7细胞的抗炎活性

1 材料与方法

2 实验结果

3 讨论

第3节 PGN单体结构对LPS诱导RAW 264．7细胞的抗炎活性

1 材料与方法

2 实验结果

3 讨论

第4章 NAM抗炎活性的iTRAQ蛋白组学分析

第1节 iTRAQ蛋白定量分析

1 材料与方法

2 实验结果

3 讨论

第2节 生物信息学分析炎症相关信号途径

1 分析方法

2 实验结果

3 讨论

第3节 炎症相关信号途径验证

1 材料与方法

2 实验结果

3 讨论

第5章 嗜酸乳杆菌PGN在小鼠模型中的抗炎活性初探

第1节 PGN对小鼠肠黏膜保护作用

1 材料与方法

2 实验结果

3 讨论

第2节 肠粘膜炎症蛋白免疫组化分析

1 材料与方法

2 实验结果

3 讨论

第6章 结论

博士期间主要的研究成果

参考文献

致谢