消化道环境胁迫对双歧杆菌黏附作用的影响及该菌胁迫应答的表征

双歧杆菌是重要的益生菌，通过在肠道内的黏附和定植发挥其益生作用。食用后，上消化道环境会影响其在肠道内的黏附，但仍不清楚如何影响以及为何产生影响。因此本课题拟体外模拟体内消化道环境，以CaCo-2细胞作为肠上皮细胞模型，研究模拟消化道条件下，双歧杆菌与肠细胞的黏附作用以及菌体的生理特性。首先通过测定双歧杆菌经历模拟消化道前后黏附能力的变化，确定消化道环境对菌体黏附能力的影响；然后采用扫描和激光共聚焦显微镜观察菌体的完整性，通过评价菌体表面特性（疏水性、自动聚集性、脂肪酸组成等）的改变，确立消化道环境对菌体生理特性的影响；最后利用蛋白质组学和转录组学技术，分析在消化道胁迫前后，双歧杆菌菌体表面蛋白与全细胞蛋白表达的差异，其目的是阐明菌株对体内消化道胁迫产生的应答机制，揭示消化道环境胁迫对双歧杆菌黏附的影响与菌体胁迫应答的关系，为益生菌的筛选和应用提供理论依据。

双歧杆菌通过粘附和定植在体内发挥生物功能，消化道环境胁迫影响菌体黏附和定植的作用与机制尚不清楚。本项目以CaCo-2细胞作为肠上皮细胞模型，从模拟消化道条件对双歧杆菌黏附肠细胞作用以及双歧杆菌菌体生理特性的影响、双歧杆菌响应模拟消化道环境胁迫的差异蛋白质组分析和转录组分析四方面，揭示消化道环境胁迫对双歧杆菌黏附的影响以及与菌体胁迫应答的关系。.结果发现，双歧杆菌经历模拟消化道环境处理后，菌体表面物理化学性质发生变化，菌体的黏附能力显著下降，细菌对模拟消化道环境的耐受力存在菌种和菌株特异性，β-葡萄糖苷酶、α-葡萄糖苷酶和F6PPK活力降低，从使葡萄糖代谢能力降低，但葡萄糖代谢模式会向更利于能量产生的模式转变；双歧杆菌细胞膜脂肪酸组成由饱和性向不饱和性方向转变，进而抵抗模拟消化道环境的胁迫。.双歧杆菌对消化道环境胁迫的响应是一个复杂的生理学过程，主要表现为在转录调控因子和sRNA的作用下，一方面上调参与复杂碳水化合物代谢途径的基因，拓展能够利用碳水化合物的种类，弥补肠道环境中由于单糖缺乏导致的能量供给不足，以利于菌体存活；另一方面，通过降低菌体繁殖以及蛋白翻译和修饰进程，以利于控制蛋白质的正确性。此外，通过上调膜转运系统直接排除毒性物质参与防御，还上调DNA修复相关蛋白和分子伴侣蛋白，加强对受损DNA的修复和蛋白质的更替。基于蛋白质组学的方法亲和鉴定了双歧杆菌KLDS2.0603菌株30个黏附相关蛋白，其中只有6个蛋白有报道，其它未见报道，仍需要进一步证实这些表面蛋白在黏附中的作用；实验还证实了部分表面蛋白、分泌蛋白以及兼职功能蛋白与黏附有关。.该项目研究结果阐明了双歧杆菌对体内消化道胁迫产生的应答机制，揭示了消化道环境胁迫对双歧杆菌黏附的影响以及与菌体胁迫应答的关系，研究结果为益生菌的筛选和应用提供了重要的理论依据。同时研究发现有24个表面蛋白可能与双歧杆菌的黏附有关，对这些表面蛋白功能进一步研究将有利于深入揭示双歧杆菌的黏附机制。