低聚半乳糖定向促进食品源乳酸菌在断奶仔鼠中拮抗蜡样芽孢杆菌的机制研究
批准号:
32101915
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
张志鸿
依托单位:
学科分类:
食品微生物学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
张志鸿
中文摘要
膳食中微生物可获得性碳水化合物(MACs)的缺失易导致肠道菌群多样性降低,并影响机体健康。功能性低聚糖是一类理想的MACs,不被消化且能选择性促进肠道固有益生菌的增殖,进而抑制病原菌的繁殖,但对其精准促进外源乳酸菌在肠道定植并拮抗病原菌的机制了解甚微。申请人拟在前期发现植物乳杆菌ZDY2013与产肠毒素蜡样芽孢杆菌互作具有竞争优势,其生物活性可被低聚半乳糖增强的基础上,以肠道微生物尚不稳定的断奶仔鼠为研究模型,通过菌株体内互作实验,定位、定量分析菌株定植和粘附位点相关蛋白的表达,关联分析仔鼠肠道代谢产物、特征细胞因子、关键菌属丰度和相关功能基因差异表达,阐明低聚半乳糖定向促进肠道外源植物乳杆菌在仔鼠肠道的定植建立及拮抗蜡样芽孢杆菌的相关机制。研究结果将为科学认知膳食靶向改善乳酸菌的功能提供理论依据。
英文摘要
Diet deprived of microbiota-accessible carbohydrates (MACs) leads to a reduction in gut microbial diversity and alters its physiological function. Functional oligosaccharide is one of the desired MACs due to its indigestibility and selective promotion of autochthonous probiotics proliferation, which can subsequently inhibit pathogens. However, the oligosaccharides’ mechanism in promoting the colonization of allochthonous lactic acid bacteria and antagonizing pathogens remains unknown. Based on the previous study, Lactiplantibacillus plantarum ZDY2013 had a competitive advantage when interacting with enterotoxigenic Bacillus cereus, and its bioactivities could be enhanced by galactooligosaccharide. This study will use weaned rats with an unstable gut microbiome as the model to execute strain interaction assay. The strain colonization and protein expression of adhesion will be analyzed quantificationally, while gut metabolites, characteristic cytokines, the abundance of key bacteria, and the differentially expressed functional genes will be analyzed together to elucidate the mechanism of galactooligosaccharides in promoting the colonization of L. plantarum and antagonization of B. cereus. These results may provide a theoretical foundation for the scientific cognition of precision-based modulation of lactic acid bacteria functionality that is ameliorated by the diet.
乳酸菌的定植及其与肠道病原菌的互作研究是国内外研究热点。功能低聚糖作为肠道微生物可获得性碳水化合物被认为是定向富集肠道乳酸菌的策略,其促进肠道外源乳酸菌在肠道高效定植并发挥抗菌作用的机制,具有重要科学探究价值。本项目采用肠道微生物尚不稳定的断奶仔鼠模型,阐明了植物乳杆菌与蜡样芽孢杆菌的体内互作关系,揭示了低聚半乳糖促进食品源植物乳杆菌拮抗产肠毒素蜡样芽孢杆菌的作用机制。主要结果有:1)构建了肠道菌群正常的断奶仔鼠模型,明确了肠道微生物可获得性碳水化合物低聚半乳糖能被食品源植物乳杆菌ZDY2013代谢并显著促进其在肠道定植(P < 0.05),同时能提高仔鼠肠道中乳杆菌属、阿克曼氏菌属和双歧杆菌属等有益菌属的相对丰度;2)构建了产毒素蜡样芽孢杆菌诱导肠道菌群紊乱的断奶仔鼠模型,发现了低聚半乳糖通过提高仔鼠肠道中植物乳杆菌ZDY2013的定植量,明显改善盲肠病理状态(绒毛结构和隐窝等),显著上调与肠屏障相关蛋白(ZO-1、Occludin、Claudin-1和MUC-2)的表达水平(P < 0.05);缓解炎症表达水平,激活肠系膜淋巴结CD4+ T细胞表达等;促进盲肠内容物中短链脂肪酸(尤其是丙酸)的产生,增加有益菌属的相对丰度,提高相关功能基因的表达,显著抑制蜡样芽孢杆菌的定植(P < 0.05);3)构建了肠道菌群缺失的断奶仔鼠体内,证实了低聚半乳糖依然能促进植物乳杆菌ZDY2013定植并有效抑制蜡样芽孢杆菌诱导肠道功能损伤和菌群紊乱。通过阐述功能低聚糖定向促进外源乳酸菌拮抗蜡样芽孢杆菌的机制,将为针对细菌偏好设计特定膳食成分,定向促进肠道健康的研究提供理论依据。整体研究取得了较好的原创性结果,在该方向上以一作或通讯身份发表了9篇高质量论文(一区SCI论文5篇、EI或CSCD论文4篇)、撰写了英文专著1章节、授权了发明专利1项(均第一标注),培养研究生5名。项目研究成果应邀在全国一级学术年会上做报告2次。项目负责人入选2023年江西省主要学科学术和技术带头人。
静息态罗伊氏粘液乳杆菌定向发酵对单增李斯特菌易感性的调控机制研究
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批准号:32560551
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:32.00万元
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批准年份:2025
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负责人:张志鸿
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依托单位:
国内基金
海外基金