江 濤,徐 涵,康 凱,柳先麗,舒曉亮,謝良民
(1.廣西中醫(yī)大學第一附屬醫(yī)院營養(yǎng)科,廣西南寧 530023;2.同濟大學附屬東方醫(yī)院營養(yǎng)科,上海 200120)
腸道微生態(tài)改變可引起腸黏膜炎性反應,腸黏膜炎性反應后進一步損傷腸黏膜,而細菌和內(nèi)毒素易通過損傷的腸黏膜抵達黏膜下層,進一步加劇炎癥反應,嚴重可誘發(fā)多器官功能障礙[1]。雙歧桿菌是人體腸道中最重要的益生菌,對維持腸道微生態(tài)平衡和腸黏膜屏障功能具有重要作用,雙歧桿菌黏附素由多結構和功能的蛋白質(zhì)、短肽、糖蛋白、糖脂和多糖分子構成,這些分子分布在雙歧桿菌的細胞壁、鞭毛、莢膜和小絲狀體,黏附素不但可以介導母菌對靶細胞的黏著,激發(fā)黏附的細胞信號轉導,而且可以通過與致病菌競爭腸道黏膜表面特定的結合位點,抑制致病菌與腸道黏膜的結合。應激反應時雙歧桿菌有可能通過黏附素的作用,減輕腸黏膜炎性反應和損傷,本研究目的在于探討應激條件下,雙歧桿菌黏附素對腸黏膜炎性反應的影響。
健康雄性 Sprague-Dawley大鼠48只,平均體質(zhì)量為(155±17)g,經(jīng)適應性喂養(yǎng)3 d后隨機分為應激組和應激+黏附素組,每組24只,將應激組和應激+黏附素組大鼠置于3~6 cm半徑的鐵質(zhì)圓桶狀小艙內(nèi),單籠飼養(yǎng),限制活動,每天接受6 h束縛應激,持續(xù)21 d,造成大鼠應激模型。
將應激模型大鼠按隨機數(shù)分組法分為應激組和應激+黏附素組進入實驗期,每組24只,大鼠在潔凈的動物室,不銹鋼籠單只飼養(yǎng),應激+黏附素組大鼠進食能全素(紐迪希亞公司)+黏附素5 mg/kg灌胃,應激組大鼠進食能全素+5 mg/kg生理鹽水,兩組大鼠每日給予相同熱量、氮量熱量(125.4 kJ/kg,氮量0.2 g/kg)的腸內(nèi)營養(yǎng)(能全素,紐迪希亞公司)供給,每只大鼠需要的腸內(nèi)營養(yǎng)一次性放入單個不銹鋼杯(不銹鋼籠配帶)供自由進食,黏附素和等量生理鹽水在給大鼠喂飼腸內(nèi)營養(yǎng)前一次性灌胃,記錄進食量和體質(zhì)量變化,在造模前(正常參數(shù))、造模后(造成應激模型后)、實驗第3天和實驗第8天,分別選取6只大鼠在麻醉下,股動脈采血5 ml在 3 000 r/min,下離心 10 min,取血清,置于-80℃冰箱冷凍保存待測,取出小腸末端距回盲部10 cm的小腸組織用于病理分析和腸黏膜炎性因子含量的檢測。
將青春型雙歧桿菌1 027株接種于硫乙醇酸鹽液體培養(yǎng)基,置厭氧培養(yǎng)箱37℃培養(yǎng)48 h,在液體培養(yǎng)條件下,雙歧桿菌的黏附素是一種分泌性蛋白質(zhì),分布于細菌耗盡培養(yǎng)液的上清部分,離心收集培養(yǎng)液上清部分,經(jīng)300 g/L硫酸銨沉淀,在4℃下8 000 r/min離心 30 min收集沉淀物,沉淀經(jīng)Superdex75柱凝膠過濾和Q-SepharoseFF離子交換色譜純化,收集第一峰,其相對分子質(zhì)量為16 000 Da,凍干保存?zhèn)溆谩?/p>
檢測兩組大鼠造模前、造模后、實驗第3天和第8 天血漿IL-6、IL-10、TNF-α 和IFN-γ 水平。用酶聯(lián)免疫吸附法檢測 IL-6、IL-10、TNF-α 和 IFN-γ(ELISA 試劑盒,RnD Ltd.USA)。
腸黏膜 IL-6、IL-10、TNF-α 和 IFN-γ 含量測定。取空腸近端2 cm小腸,用生理鹽水沖洗,用手術刀刮取200~300 mg的腸黏膜制成勻漿,將得到的組織勻漿與9倍體積的生理鹽水稀釋,然后在800×g下離心分離10 min得到上清液,檢測組織勻漿上清液中的 IL-6、IL-10、TNF-α和IFN-γ(ELISA 試劑盒,RnD Ltd.USA)含量,結果表示為pg/g濕重。
與造模前比較,造模后應激組和應激+黏附素組腸黏膜和大鼠血漿IL-6水平明顯升高(P=0.002),而 IL-10 差異無統(tǒng)計學意義(P=0.073,0.085);實驗第3天和第8天,應激組大鼠腸黏膜和血漿IL-6水平明顯高于造模前(P=0.001),血漿IL-10水平差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05),而應激+黏附素組大鼠腸黏膜和血漿IL-6和IL-10水平與造模前相比差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。與造模后和應激組比較,實驗第3天和第8天,應激+黏附素組大鼠腸黏膜和血漿IL-6水平明顯降低(P<0.05),而 IL-10水平明顯升高(P<0.05),而應激組IL-6和IL-10濃度差異與造模后比較,無統(tǒng)計學意義(P >0.05),見表1、2。
表1 大鼠血漿炎性因子水平變化Tab.1 Comparison of inflammation factor levels in rat blood and intestinal mucosal between two groups(n=24)
與造模前比較,造模后應激組和應激+黏附素組腸黏膜和大鼠血漿TNF-α和IFN-γ濃度明顯升高(P均 =0.000),而 IL-10差異無統(tǒng)計學意義(P=0.064,0.093);實驗第 3 天和第 8 天,應激組大鼠腸黏膜和血漿IFN-γ和TNF-α濃度明顯高于造模前(P均=0.000),而應激 +黏附素組大鼠腸黏膜和血漿TNF-α和IFN-γ水平與造模前相比差異無統(tǒng)計學意義(P均 >0.05)。與造模后和應激組比較,實驗第3天和第8天,應激+黏附素組大鼠腸黏膜和血漿 TNF-α和IFN-γ水平明顯降低(P 均<0.05),而應激組TNF-α和IFN-γ濃度差異與造模后比較無統(tǒng)計學意義(P 均 >0.05),見表 2。
腸黏膜在保護機體免受食物抗原、微生物的損害、維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定起著重要作用[2]。應激條件下腸黏膜受損,腸源性炎性介質(zhì)和細胞因子釋放增加,嚴重時可引起炎癥反應綜合征[4]。IL-6、TNF-α、IFN-γ 是一組由單核巨噬細胞、內(nèi)皮細胞產(chǎn)生的細胞因子,這些細胞因子在腸黏膜應激后大量釋放,并隨血流在局部或作用于遠端組織,進一步加劇炎性反應和腸黏膜損傷[3]。研究表明,雙歧桿菌對受損的腸黏膜有修復的作用,可降低 TNF-α 和 IFN-γ在腸黏膜的分泌[4]。本實驗結果顯示,應激組大鼠腸黏膜和血漿IL-6、TNF-α和IFN-γ水平明顯高于造模前,而應激+黏附素組腸黏膜和血漿 IL-6、TNF-α和 IFN-γ水平明顯低于造模后和應激組,提示應激導致腸黏膜和血液炎性反應明顯加劇,給予雙歧桿菌黏附素炎癥反應明顯緩解,這可能是黏附素抑制了細胞因子的表達及其介導的炎性反應。IL-10是具有抗炎癥反應的白細胞介素,通過抑制T細胞經(jīng)腸道微生物刺激分泌的促炎癥反應物質(zhì)如IL-6、TNF-α 和 IFN-γ[5]。雙歧桿菌還可刺激腸道細胞產(chǎn)生IL-10,實現(xiàn)免疫調(diào)節(jié)[6],本實驗結果顯示應激+黏附素組IL-10水平高于應激組和造模后,表明黏附素通過刺激大鼠IL-10的合成或分泌,從而下調(diào)炎性反應。本實驗中腸黏膜和血漿IL-6、TNF-α、IL-10水平升高或降低是相似的,表明應激狀態(tài)的大鼠,腸黏膜和血液的炎性反應水平具有一致性。
應激條件下,雙歧桿菌黏附素可調(diào)節(jié)炎性介質(zhì)和細胞因子的釋放,減輕炎癥反應,修復損傷的腸黏膜,對腸黏膜具有保護功能。
[1] Gustot T.Multiple organ failure in sepsis:prognosis and role of systemic inflammatory response[J].Curr Opin Crit Care,2011,17(2):153-159.
[2] Chahine BG,Bahna SL.The role of the gut mucosal immunityin the development of tolerance versus development of allergy to food[J].Curr Opin Allergy Clin Immunol,2010,10(4):394-399.
[3] Kusnierz B,Gurda A,Solnica B,et al.Serum matrix Gla protein concentrations in patients with mild and severe acute pancreatitis[J].Clin Lab,2011,57(11-12):999-1006.
[4] Pozo-Rubio T,Mujico JR,MarcosA,et al.Immunostimulatory effect of faecal Bifidobacterium species of breast-fed and formula-fed infants in a peripheral blood mononuclear cell/Caco-2 co-culture system[J].Br J Nutr,2011,106(8):1216-1223.
[5] LeonelAJ,Teixeira LG,Oliveira RP,et al.Antioxidative and immunomodulatory effects of tributyrin supplementation on experimental colitis[J].Br J Nutr,2012,20:1-12.
[6] Masato K,Yasutaka M.Transcriptional regulation of the anti-inflammatory cytokine IL-10 in acquired immune cells[J].Front Immunol,2012,3:275-278.