滇黃精水提物促進(jìn)羅伊氏乳桿菌生長增殖和定植的作用機(jī)制（五）
為進(jìn)一步研究滇黃精水提物提高L.reuteri 1.2838的抗脅迫能力，對轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果如表3顯示：groEL屬于分子伴侶（Molecular chaperone）中的伴侶素蛋白（Chaperonin）家族，其作用廣泛，通常在胞內(nèi)幫助許多不同種類的蛋白質(zhì)進(jìn)行折疊、成熟和轉(zhuǎn)運(yùn)，對于一些關(guān)鍵的生命過程是必不可少的。groEL在發(fā)揮作用時(shí)通常需要輔伴侶蛋白groES的協(xié)助。groEL和groES具有響應(yīng)熱休克的基本功能，從而增強(qiáng)細(xì)菌對干燥和高溫環(huán)境的適應(yīng)能力。抑制groEL基因表達(dá)會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌對HCT-8細(xì)胞的黏附和侵襲顯著減少。除此之外，groEL缺陷還會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌生長緩慢、生物膜形成減少、運(yùn)動(dòng)缺陷和絲狀形成異常。
表3生長增殖、群體感應(yīng)和抗脅迫相關(guān)基因
gltC基因?qū)儆贚ysR型轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子家族，該家族在原核生物中廣泛分布，在涉及基本代謝途徑、毒力和抗逆性的基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。有研究表明gltC基因編碼的調(diào)控子能影響一些氧脅迫相關(guān)基因和細(xì)胞表面物質(zhì)合成基因的表達(dá)，進(jìn)而改變菌株抗性和菌膜形成，通過gltB與gltC互調(diào)控來實(shí)現(xiàn)影響菌株抗性和菌膜形成。此外，有研究表明敲除gltC會(huì)降低菌株在酸性環(huán)境下的存活能力，降低谷氨酸合酶編碼基因gltBD啟動(dòng)子區(qū)域的轉(zhuǎn)錄水平，對菌株抗酸脅迫能力存在影響。
提示滇黃精水提物可能通過影響細(xì)菌的分子伴侶groEL、groES、gltC等基因，從而提高細(xì)菌的抗環(huán)境溫度脅迫能力、黏附能力、抗酸脅迫能力，進(jìn)而提高菌株抵抗惡劣環(huán)境的能力，讓菌株更快增殖，達(dá)到優(yōu)勢地位，最終發(fā)揮益生作用，見圖8。
圖8生長增殖、群體感應(yīng)和抗脅迫相關(guān)基因熱圖
3.5各組轉(zhuǎn)錄顯著差異基因的RT-qPCR驗(yàn)證結(jié)果
隨機(jī)選擇3個(gè)差異基因進(jìn)行RT-qPCR驗(yàn)證，其中secA與群體感應(yīng)相關(guān)，ndk與生長相關(guān)。結(jié)果如圖9-圖11所示，驗(yàn)證結(jié)果表明與對照組相比，給藥組的dna K、ndk、secA基因均上調(diào)，RT-qPCR的結(jié)果與測序結(jié)果一致，表明本研究轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果可信度較高。
4結(jié)論
經(jīng)滇黃精水提物與L.reuteri 1.2838共同孵育后，研究發(fā)現(xiàn)L.reuteri 1.2838的生長能力及群體感應(yīng)信號(hào)分子AI-2水平均有所提高。轉(zhuǎn)錄組測序分析揭示，滇黃精水提物通過促進(jìn)L.reuteri 1.2838中TCA循環(huán)相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，增強(qiáng)了其增殖能力；此外，滇黃精水提物還能上調(diào)與AI-2生成相關(guān)的基因轉(zhuǎn)錄，從而促進(jìn)AI-2的產(chǎn)生，有利于細(xì)菌的定植。同時(shí)，通過提高抗脅迫基因的表達(dá)，增強(qiáng)了其對逆境的抵抗力，進(jìn)而促進(jìn)了其在腸道環(huán)境中的增殖與定植。
5討論
人體腸道菌群與宿主之間存在著協(xié)同進(jìn)化的關(guān)系，它們共同維持著一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài)，一旦這一平衡被打破，便容易導(dǎo)致多種疾病的發(fā)生。以羅伊氏乳桿菌為代表的益生菌是一類能夠在機(jī)體腸道內(nèi)增殖，抑制致病菌生長，改善腸道微生態(tài)平衡，從而促進(jìn)人體健康的微生物。
益生菌發(fā)揮益生作用，需要在環(huán)境中快速生長增殖成為優(yōu)勢菌群，因此生長速度是益生特性的篩選條件之一。TCA循環(huán)通路中pdhA、pshB、dlat、dld上調(diào)，該通路和細(xì)菌最基本的生長狀態(tài)相關(guān)，能夠影響生物體能量代謝，在一定程度上解釋了L.reuteri 1.2838生長狀態(tài)的變化原因。
益生菌的益生作用與群體感應(yīng)之間存在著密切聯(lián)系，AI-2群體感應(yīng)系統(tǒng)可以影響細(xì)菌群落和它們的社會(huì)行為。研究表明AI-2的生成能提高乳酸菌的益生作用，而luxS基因的表達(dá)不僅能影響菌株產(chǎn)信號(hào)分子AI-2的能力，同時(shí)也影響菌株的耐熱、耐膽鹽和生物膜形成能力。滇黃精水提物與益生菌L.reuteri 1.2838共孵育后，生長增殖能力和群體感應(yīng)信號(hào)分子AI-2生成能力提高。信號(hào)分子AI-2的合成需依賴于群體感應(yīng)信號(hào)通路中l(wèi)uxS基因的表達(dá)和調(diào)控，luxS基因的突變會(huì)導(dǎo)致LuxS蛋白失活，將無法檢測到AI-2的存在。群體感應(yīng)信號(hào)通路中l(wèi)uxS和sec基因表達(dá)量上調(diào)，說明滇黃精水提物可能是通過影響群體感應(yīng)信號(hào)通路中l(wèi)uxS和sec基因的表達(dá)，促使AI-2產(chǎn)量增加，進(jìn)而調(diào)控細(xì)菌的生理功能。
微生物的抗脅迫能力是指其在面對不利環(huán)境條件，如極端溫度、pH值、氧化應(yīng)激、抗生素等時(shí)，能夠維持自身生理功能和生存的能力，益生菌是否能在腸道中存活，是其發(fā)揮益生作用的關(guān)鍵前提。滇黃精多糖能提高L.reuteri 1.2838的抗脅迫能力。本研究在轉(zhuǎn)錄水平上證明滇黃精水提物在一定程度上能夠提高L.reuteri 1.2838抵抗惡劣環(huán)境的能力，進(jìn)而為菌株后續(xù)的增殖和定植提供了基礎(chǔ)。
相關(guān)新聞推薦
2、氣單胞菌所屬科、流行病學(xué)特點(diǎn)、耐藥率分析
3、大腸桿菌噬菌體Φ199一步生長曲線、與鹽酸克林霉素體外聯(lián)合應(yīng)用效果（二）