炎症性肠病(Inflammatory bowel disease,IBD)是危害人类和规模化养殖动物的常见肠道疾病。饲料端抗生素禁用带来的动物肠道健康问题已被广泛关注,其中具有治疗肠道炎症作用的二代益生菌(Next-generation probiotics,NGP)的使用可能是“替抗”手段之一。拟杆菌属(Bacteroides,Ba)和布劳特属(Blautia,Bl)含有大量NGP候选菌株。本研究首先对前期从健康断奶仔猪肠道中分离的Bl.hominis LYH1和Ba.cellulosilyticus LYH2菌株进行生物学鉴定;其次在体外以小鼠单核巨噬细胞(RAW264.7)胞内感染模型来评估两株细菌的免疫调节作用;最后以葡聚糖硫酸钠盐(Dextran sodium sulphate,DSS)诱导的结肠炎小鼠为模型,研究两株活菌及其代谢物对结肠炎的影响并初步揭示其预防结肠炎的作用机理,为动物养殖“替抗”策略的开发和肠炎的防治途径提供新思路。试验一猪源Blautia hominis LYH1和Bacteroides cellulosilyticus LYH2的鉴定及其生物学特性研究首先参考伯杰氏系统细菌学手册和相关文献,结合16S r DNA序列分析、全基因组测序和非靶代谢组分结果,对前期分离的猪源Bl.hominis LYH1(保藏于中国典型培养物保藏中心,保藏号为CCTCC NO:M 2021753)和Ba.cellulosilyticus LYH2(保藏号为CCTCC NO:M 2021754)进行生理生化、遗传学鉴定和生物学特性分析;随后对两株细菌进行体外抗生素耐药性和抑菌活性研究。主要结果如下:1.Bl.hominis LYH1菌体呈卵圆状,革兰氏阳性,不产芽孢;Ba.cellulosilyticus LYH2菌体呈圆杆状,革兰氏阴性,不产芽孢。两株细菌都不溶血,不具有明胶酶活性、氧化酶活性和过氧化氢酶活性;2.Bl.hominis LYH1对恩诺沙星、磺胺嘧啶、利福平等8种抗生素敏感,对万古霉素敏感性较弱,对阿莫西林、链霉素、克林霉素等6种抗生素不敏感;Ba.cellulosilyticus LYH2对多粘菌素、恩诺沙星、四环素敏感性较弱,对阿莫西林、利福平、氨苄西林等13种抗生素敏感;3.Bl.hominis LYH1和Ba.cellulosilyticus LYH2对鼠伤寒沙门氏菌AZD9291供应商(Salmonella Typhimurium)、金黄色葡萄球菌ATCC 25923(Staphylococcus aureus)、大肠埃希氏菌ATCC 25922(Escherichia coli)具有不同的抑菌活性。其中Ba.cellulosilyticus LYH2对S.Typhimurium的抑制作用最强;4.Bl.hominis LYH1和Ba.cellulosilyticus LYH2基因组编码丰富的碳水化合物活性酶(Carbohydrate-Active enzymes,CAZymes),尤其是Ba.cellulosilyticus LYH2具有分解纤维素与半纤维素的能力;两株细菌的代谢物中都包含抗生素类似物。试验二猪源Blautia hominis LYH1和Bacteroides cellulosilyticus LYH2对小鼠巨噬细胞的免疫调节作用采用小鼠单核巨噬细胞的RAW264.7细胞系构建S.Typhimurium胞内感染模型,分别考察两株细菌对巨噬细胞免疫功能的影响。结果显示:1.Bl.hominis LYH1和Ba.cellulosilyticus LYH2活菌和代谢物显著减少S.Typhimurium的胞内复制量(P<0.05);2.Bl.hominis LYH1和Ba.cellulosilyticus LYH2的代谢物显著提高S.Typhimurium攻毒RAW264.7的细胞活力(P<0.05);3.Bl.hominis LYH1的代谢物下调炎症细胞因子(IL-6、IL-17A和TNF-α)和一氧化氮合酶(INOS)表达水平(P<0.05),Ba.cellulosilyticus LYH2的代谢物下调炎症细胞因子TNF-α和INOS表达水平(P<0.05);结果表明,猪源Bl.hominis LYH1和Ba.cellulosilyticus LYH2能够通过促进巨噬细胞抗菌作用,降低其炎症反应来缓解由S.Typhimurium导致的细胞炎性损伤。试验三猪源Blautia hominis LYH1和Bacteroides cellulosilyticus LYH2对DSS诱导的小鼠结肠炎的影响将60只体重相近、无特定病原体的6周龄雄性C57BL/6J小鼠随机分为6组:对照组、DSS组、DSS+活菌组(两株菌)、DSS+代谢物组(两株菌)。试验分两个阶段,第一阶段为期21天,对照组和DSS组小鼠灌胃无菌生理盐水;DSS+活菌组和DSS+代谢物组小鼠每隔一天灌胃等体积的活菌液(菌体浓度10~9 CFU/m L)或细菌浓缩代谢物;第二阶段为建模期,即在第CX-5461纯度22 d给予除对照组外的小鼠3%DSS水溶液诱导其产生急性结肠炎,持续7 d,结束后采样。结果表明:1.体重变化、结肠长度和疾病活动指数(DAI)等指标说明本试验DSS诱导的小鼠结肠炎模型构建成功。DSS攻毒导致小鼠结肠炎性细胞因子(TNF-α、IL-1β、IL-6)基因表达量显著上升(P<0.05);与DSS组相比,两株细菌处理均显著增加DSS攻毒小鼠的结肠长度(P<0.05),降低其结肠炎性细胞因子(IL-1β、IL-6和TNF-α)的表达水平(P<0.05),Bl.hominis LYH1还对感染后信号转导与转录激活因子1(STAT1)的表达水平有下调趋势(0.05
Eukaryotic probioticsS攻毒小鼠结肠乙酸、丙酸、丁酸和总短链脂肪酸(Short-chain fatty acid,SCFA)含量(P<0.05)。综上,猪源Bl.hominis LYH1和Ba.cellulosilyticus LYH2活菌及其代谢物对DSS诱导的小鼠结肠炎具有保护作用,可能是通过降低巨噬细胞极化水平、促炎性细胞因子分泌和T淋巴细胞的分化来缓解全身性的免疫激活与炎症反应,同时通过改善肠道物理和化学屏障来增强肠屏障功能,并可能通过控制肠道内SCFA的产生改善小鼠肠内环境。研究结果为NGP的开发和新型抗生素替代品的研发提供了参考。