Lactobacillus plantarum LP33缓解SD大鼠铅毒性作用及机制研究

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铅(Lead,Pb)暴露是全球范围内相当大的公共健康危机。铅是公认的有毒重金属,在环境中不可降解,并且可进一步富集在食物链中。铅一旦摄入体内,会蓄积在不同的组织器官中,进而造成不可逆的组织损伤和病变。目前的研究表明螯合剂治疗法具有一定的副作用,其安全性和有效性还有待考察。乳酸菌作为公认安全的食品级微生物,普遍应用在食品工业领域。缓解铅中毒乳酸菌的开发有望成为新的辅助治疗方法。因此,本研究从实验室菌种资源库中筛选出具有缓解铅毒性潜力的乳酸菌;并通过动物模型进一步验证其功能并深入研究其作用机理。更深层次地挖掘乳酸菌的新的益生作用,期盼发现新的更具开发价值的益生菌,以期研究出新的治疗或预防铅中毒的膳食策略。主要研究结果如下:1.通过研究37株乳酸菌的铅吸附、抗氧化能力以及对模拟胃肠道环境的耐受能力,发现植物乳杆菌LP33(Lactobacillus plantarum LP33,LP33)在不同初始铅浓度下(50 mg/L及500 mg/L)的铅移除率均最高,分别为55.63%和26.62%。LP33在DPPH清除率、羟自由基清除率以及还原能力等指标的测定中都表现出较好的抗氧化能力。另外该菌株还具有良好的胃肠耐受性,其在p H 3.0人工胃液的存活率和0.30%胆盐中的生长效率分别为104.08%和20.86%。综合考虑,LP33具备缓解铅中毒的潜力。通过透射电镜、扫描电镜及能量色散X射线光谱进一步证明LP33菌体具有铅吸附能力。2.通过建立铅暴露大鼠模型,发现LP33能显著降低大鼠血铅水平、显著提高粪铅含量、显著增加肝脏胆汁酸和粪便胆汁酸含量。LP33通过上调Cyp7a1,Cyp8b1,Bsep和Mrp2的m RNA表达水平,下调Fxr,Shp和Fgfr4的m RNA表达水平,增强了肝脏胆汁酸的合成和分泌。该菌还显著抑制了回肠中Fxr,Fgf15,Asbt和OSTα的表达,抑制了回肠胆汁酸的重吸收。研究发现,LP33通过抑制Fxr-Fgf15轴,可以促进胆汁酸的肝合成,抑制回肠对铅的重吸收,从而有效地阻断铅进入肝肠循环,增加粪便中铅的排泄。3.LP33可以缓解SD大鼠铅中毒损伤,相比于铅暴露组大鼠,喂食LP33显著提高了大鼠体重,同时恢复了铅暴露导致的氧化指标的变化,降低了血清中肝肾损伤指标AST、ALT、CRE和BUN的水平,并减轻了铅暴露导致的组织病理损伤,还显著降低了血清中TNF-α、IL-1β和IL-6的水平,提高了IL-10的血清水平。还进一步发现LP33可以促进AMPK和AKT的磷酸化,进而活化Nrf2,促进其核移位,诱导其下游抗氧酶NQO1、HO-1、SOD1、SOD2和CAT的m RNA表达。此外,该菌还能显著促进IκBα的表达,抑制NF-κB的核移位,进而下调促炎因子TNF-α、IL-1β、IL-6的m RNA表达水平,上调抑炎细胞因子IL-10的m RNA表达水平。研究发现,LP33能通过促激活AMPK/AKT/Nrf2通路和抑制NF-κB通路来缓解铅毒性。
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