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干酪乳杆菌Zhang缓解原肌球蛋白诱导的食物过敏

时间:2020-06-30 14:06来源:未知 作者:bio149发布 浏览次数:

  近年来,食物引起的过敏性疾病呈上升趋势。食物过敏,是人体的免疫系统对某一特定食物产生的一种不正常的免疫反应,它在降低人们生活质量的同时还会有损营养的摄入。水产贝类就是易导致过敏的主要食物之一,这是由于其中含有过敏原——原肌球蛋白(TM)。食物过敏会介导免疫球蛋白IgE发生超敏反应,同时还涉及上皮细胞损伤、树突状细胞(DC)、B细胞和T细胞的一系列改变,这是由于免疫耐受性丧失所致。

  与此同时,有研究表明益生菌可以有效调节肠道菌群,进而缓解食物过敏现象,其中干酪乳杆菌Zhang就是一株取自于自然发酵酸马奶中的优异菌株,目前已被证实具有抗炎、抗氧化、促进脂质代谢、改善肠道菌群等诸多益生功效。为加深对食物过敏领域的研究,本实验探究干酪乳杆菌Zhang对TM诱导过食物过敏的小鼠的调节作用。

  实验设计

  实验详情

  1.实验对象

  首先从南美白对虾中提取和纯化原肌球蛋白(TM),并选取小鼠作为实验材料。根据实验需求,设置四个组,每组各10只小鼠(图1)。

  2.实验过程

  PBS组:仅注射PBS溶液,空白对照组

  CTB组:注射霍乱霉素亚基B(CTB)250ug/只,辅助对照组

  TM组:灌胃IG纯化原肌球蛋白

  TM+LCZ组:灌胃IG纯化原肌球蛋白和干酪乳杆菌Zhang(5 x 109 CFU/只)

  3.检测方法

  其中CTB为霍乱霉素中的非毒性部分,具有很强的免疫原性,可增强免疫效力和免疫特异性。在第5、18和33天采集血液样本,进行检测;在最后一次采集后,采集小鼠器官样本(图1)。对小鼠的临床症状进行评估;对过敏原特异性血清抗体、相关基因表达进行检测;组织学相关评估等。
图1:实验设计详情

  实验结果

  1.食物过敏症状的改善

  为了评估干酪乳杆菌Zhang在减轻食物过敏中的作用,首先需要建立原肌球蛋白(TM)过敏小鼠模型和CTB激活过敏模型。对于过敏状态,我们进行了相关评分从0分至5分,分数越高代表过敏反应越严重。结果发现,CTB组仅发生轻微的过敏反应、TM组则发生了严重的过敏反应,而服用益生菌的TM+LCZ组则有所好转(图2)。这表明干酪乳杆菌Zhang是有效的抗过敏剂,可以有效减轻原肌球蛋白诱导的食物过敏现象,并且并不影响相关营养的吸收。
图2:食物过敏症状评分详情

  2.预防过敏反应引起的上皮细胞不稳定

  有研究表明,过敏反应除了明显的过敏症状以外,其抗原刺激还存在肠道组织损伤,受损的肠道上皮细胞会产生相关细胞因子如胸腺间质淋巴细胞生成素(TSLP)和细胞白介素(IL-33),这些都是食物过敏发生的关键过程。

  对十二指肠和空肠的损伤进行组织学评估发现(图3A、B),与正常的CTB组相比,TM组上皮细胞呈绒毛状,发炎且不规律同时细胞浸润增加。而服用干酪乳杆菌Zhang后,在一定程度上可以预防TM诱导过敏反应所造成上皮细胞损伤,其中空肠上皮细胞的状态基本可以完全恢复。对于细胞因子的表达(图3C、D),我们发现干酪乳杆菌Zhang可以减少TSLP和IL-33相关基因在小肠内的表达。

  这表明干酪乳杆菌Zhang可以有效预防TM诱导过敏反应所引起的上皮细胞不稳定,并且降低相关过敏反应细胞因子的表达。
图3:A和B为十二指肠和空肠上皮细胞相关症状评分;C和D为Tslp和Il33相关基因表达详情

  3.相关抗体和B淋巴细胞的改变

  食物过敏通常会改变相关免疫抗体的表达,例如IgE。我们对小鼠血清进行了抗体检测,经过原肌球蛋白(TM)的诱导,导致了特异性IgE、IgG1、IgG2a和IgA的产生,这表明触发了体液免疫,成功的建立了食物过敏小鼠模型。经过干酪乳杆菌Zhang的干预治疗,发现干酪乳杆菌Zhang可以有效降低IgE浓度(图4A),降低IgG2a浓度(图4C),促进IgA的表达,诱导IgA的耐受性(图4D)。同时发现IgG1并不受干酪乳杆菌Zhang的影响。同时脾脏中B淋巴细胞发育可以产生不同的抗体,经过干酪乳杆菌Zhang诱导GL7+CD95+B淋巴细胞比例更高,B220+IgA+B淋巴细胞比例更高(图4E、F)。

  这表明干酪乳杆菌Zhang可以改变相关免疫抗体的表达,增加IgA的产生,降低IgE的生成,从而降低食物过敏反应;同时促进B淋巴细胞的发育,已经转换成产生IgA的B淋巴细胞。
图4:A-D为相关特异性抗体的表达详情;E、F为B细胞相关发育状况详情

  4.调节T淋巴细胞的分化

  T淋巴细胞在食物过敏中起着重要的调节作用,可以激活特定于过敏原的B细胞并指导B细胞发育。其中细胞因子Th1型(IL-2)/Th2型(IL-5, IL-13)的比值对于衡量过敏反应强弱至关重要,我们测定了每个T细胞产生的细胞因子水平(图5A)。在经过TM诱导后,IL-2、IL-5、IL-13等细胞因子水平均被上调,表明TM诱导过敏引发了整个炎症反应。但经过干酪乳杆菌Zhang干预后,Th2型细胞因子被抑制,Th1型细胞因子被促进,从而抑制了后续的过敏反应(图5B)。

  这表明干酪乳杆菌Zhang促进了T淋巴细胞的发育,并且降低诱发炎症以及过敏反应的相关细胞因子的水平。

图5:T淋巴细胞调节中相关细胞因子的表达详情

  5.树突状细胞(DC)的发育

  树突状细胞(DC)可以呈递抗原信息给下游的T细胞,并通过刺激信号和细胞因子指导T淋巴细胞的分化。CD103+DC是免疫耐受的主要调节剂,具体表达为Aldh1a2和IDO,并且最终促进了T细胞分化进入Treg,抑制Th2产生。经过干酪乳杆菌Zhang的干预可以显著提升CD11c+CD103+DC的百分率,增加Aldh1a2和IDO基因的表达(图6)。这表明干酪乳杆菌Zhang可以促进树突状细胞(DC)的发育,调节DC细胞的分化。
图6:树突状细胞(DC)相关发育详情

  实验结论

  干酪乳杆菌Zhang可以有效缓解原肌球蛋白所诱导的食物过敏现象,相关过敏症状评分显著下降;并且干酪乳杆菌Zhang还可以减轻因过敏导致的肠上皮细胞损伤,降低相关炎症细胞因子的表达。同时干酪乳杆菌Zhang还可以改变树突状细胞,并且促进T细胞和B细胞的发育,最终导致原肌球蛋白特异性抗体变为耐受性,从而抑制过敏反应的发生。





 
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