论文荐读
植物乳杆菌对肠道吸收短链脂肪酸的调控作用
作者：徐海燕，程月，郭聪聪，夏滋涵，申菲菲，孔晨曦，印伯星，关成冉，张臣臣，顾瑞霞，郑英明，陈大卫*
单位：扬州大学 食品科学与工程学院
基金项目：国家自然科学基金面上项目（32272362）；江苏省自然科学基金面上项目（BK20211325）；“十四五”国家重点研发计划子课题（2022YFD2101503）；市校合作共建科技创新平台项目（YZ2020265）；江苏省乳业生物工程技术研究中心开放课题（KYRY2023008）
摘要及关键词
摘要：短链脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFAs）是肠道微生物发挥益生作用的重要物质基础，但当肠道微生态发生紊乱时，会缺失或过多的吸收SCFAs，对机体健康产生不利的影响；因此，该文利用肠上皮Caco-2细胞建立肠道吸收混合SCFAs模型，探究植物乳杆菌对肠道吸收SCFAs的调控作用及可能的作用机制。结果表明，培养至第21天时，肠上皮Caco-2细胞单层表面被微绒毛覆盖，具有良好的致密性和完整性；当模型中混合SCFAs（乙酸:丙酸:丁酸=3:1:1，质量比）为5.0 mmol/L时，模型中的细胞存活率较高。植物乳杆菌f28、f2及f5均显著促进了细胞对乙酸、丙酸和丁酸的吸收（P<0.05）；菌株f5促细胞吸收乙酸的作用显著高于其他菌株（P<0.05），而菌株f16则起到显著抑制作用（P<0.05），但促细胞吸收丙酸和丁酸的作用均显著高于其他菌株（P<0.05）；菌株f19显著抑制细胞对丁酸的吸收（P<0.05）。菌株f2和f19显著上调了细胞中单羧酸转运蛋白（monocarboxylate transporter 1，MCT-1）蛋白和基因的表达水平（P<0.05），而菌株f28和f5则起到显著下调作用（P<0.05）；菌株f28、f5、f16和f19显著上调了Na+耦合单羧酸转运蛋白-1（sodium-coupled monocarboxylate transporter，SMCT1）蛋白和基因的表达水平（P<0.05）；菌株f16显著上调了Na+/H+交换泵3（Na+-H+ Exchanger 3, NHE3）蛋白和基因的表达水平（P<0.05），而菌株f2、f5和f19则起到显著下调作用（P<0.05）。试验的植物乳杆菌能够通过上调或下调肠上皮Caco-2细胞SCFAs转运体的表达水平来调控其对SCFAs的吸收，研究为改善机体对SCFAs的生物利用度及相关制品的开发应用提供理论依据。
关键词：植物乳杆菌；肠上皮Caco-2细胞；短链脂肪酸；转运体；表达水平
主要结论
本研究通过建立肠道吸收混合SCFAs（乙酸、丙酸和丁酸）模型，并测定模型中肠上皮Caco-2细胞内和模型基底侧培养液中SCFAs的含量来研究植物乳杆菌对细胞吸收和转运SCFAs的调控作用，从而更好地模拟机体肠道吸收SCFAs的过程。本文还通过测定细胞中SCFAs转运体的蛋白和基因表达水平，来探究菌株对肠道吸收SCFAs的可能的调控机制，为具有改善机体吸收SCFAs的功能益生菌筛选及其制品的开发利用提供理论依据。研究结果表明，菌株f2和f19显著上调了肠上皮Caco-2细胞中MCT1的蛋白和基因表达水平（P<0.05），而MCT1表达水平的上调有助于细胞吸收乙酸，表明菌株f2和f19能够通过上调MCT1的表达水平促进肠道对乙酸的吸收。菌株f28、f5、f16及f19显著上调了肠上皮Caco-2细胞的SMCT1蛋白和基因的表达水平（P<0.05），而SMCT1表达水平的上调能够促进细胞对丙酸的吸收；因此，菌株f28、f5、f16及f19通过上调细胞SMCT1的表达水平促进了细胞对丙酸的吸收。菌株f16 显著上调了细胞中NHE3的蛋白和基因表达水平（P<0.05），f19则起到显著下调作用（P<0.05），而细胞中NHE3的活性与其吸收丁酸存在功能性偶联关系，表明菌株f16 和f19可能分别通过显著上调和下调NHE3的蛋白和基因表达来促进和抑制细胞对丁酸的吸收。表明不同乳杆菌可能通过上调不同SCFAs转运体的表达来促进细胞对不同SCFAs的吸收。
A- 细胞吸收乙酸；B- 细胞转运乙酸；C- 细胞吸收和转运乙酸
图1 植物乳杆菌对肠上皮Caco-2细胞吸收和转运乙酸的影响
A- MCT1蛋白Western blot条带图；B- 肠上皮Caco-2细胞中MCT1蛋白表达水平；C- 肠上皮Caco-2细胞中MCT1基因表达水平
图2 植物乳杆菌对肠上皮Caco-2细胞转运体MCT1表达水平的调控
A-SMCT1蛋白Western blot条带图；B-肠上皮Caco-2细胞中SMCT1蛋白表达水平；C-肠上皮Caco-2细胞中SMCT1基因表达水平
图3 植物乳杆菌对肠上皮Caco-2细胞转运体SMCT1表达水平的调控
A-NHE3蛋白western blot条带图；B-肠上皮Caco-2细胞中NHE3蛋白表达水平；C- 肠上皮Caco-2细胞中NHE3基因表达水平
图4 植物乳杆菌对肠上皮Caco-2细胞转运体NHE3表达水平的调控
团队简介
团
队
介
绍
扬州大学益生菌与乳品加工团队先后建有江苏省益生菌与乳品深加工重点实验室、江苏扬州现代乳业加工服务中心及江苏省乳业生物工程技术研究中心三个省级乳业平台。团队主要从事益生菌功能挖掘与应用关键技术、乳品深加工关键技术及乳品质量与安全控制技术等方向的教学和科研工作，建有我国最大的长寿村人源益生菌种质资源库。团队现有成员12人，其中教授4人、副教授3人，博士生导师3人、硕士生导师12人；团队先后主持国家863、国家自然科学基金、国家科技支撑及国家重点研发计划课题等省部级以上科研项目60余项；主编等教材、专著12部；发表学术论文300余篇；获得授权专利62项；主持获省部级一、二等奖7项。
通
信
作
者
陈大卫，博士、教授、博士生导师；主要从事乳品科学方面的教学与科研工作；先后主持国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年项目、“十四五”国家重点研发计划子课题、江苏省自然科学基金面上项目等项目15项；申请国家发明专利20余项，获授权9项，转化企业应用2项；在国内外学术刊物上发表学术论文50余篇，其中SCI、EI收录20余篇；获教育部科技进步一等奖、广西科学技术发明二等及中国发明协会创新创业一等奖等科研奖励3项。主讲本科生及研究生《乳品工艺学》《食品加工高新技术》等课程。入选江苏省科技副总、扬州大学青蓝工程中青年学术带头人及扬州大学学科交叉高层次青年人才计划。现为中国畜产品加工研究会青年委员会委员、《中国乳品工业》杂志青年编委、江苏省生物技术协会合成生物学专业委员会委员等。
引用格式
徐海燕, 程月, 郭聪聪, 等. 植物乳杆菌对肠道吸收短链脂肪酸的调控作用[J]. 食品与发酵工业, 2024, 50(18): 24-32.
点击下方“阅读原文”可查看文章详情。
图文供稿| 作 者
编辑排版| 严浩东
内容审核| 董 玲
