高尿酸血症患者肠道菌群的分析与乳酸菌对高尿酸血症大鼠的影响

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高尿酸血症(Hyperuricemia,HUA)是一种因嘌呤吸收增多导致尿酸大量生成或排泄减少,从而引起体内尿酸水平过高的代谢性疾病。虽然目前通过口服药物可以减少尿酸的生成或促进其排泄,但由于药物不良反应较多,患者的耐受性及治疗依从性较差。因此,寻求安全有效的防治高尿酸血症方法成为近些年的研究热点。有研究通过功能预测发现高尿酸血症患者肠道菌群功能在嘌呤代谢有差异,可能影响机体对嘌呤的吸收,进而影响尿酸水平。但是,肠道菌群是否可通过降解嘌呤核苷减少机体吸收嘌呤以及通过筛选具有降解嘌呤核苷的功能性微生物是否可用于高尿酸血症的治疗仍不明确。本研究采用高通量测序对正常人群与高尿酸血症人群肠道菌群结构差异进行分析;再根据差异分析结果作为筛选潜在降尿酸目标菌的依据,以肌苷、鸟苷、腺苷作为降解底物,采用HPLC法筛选具有降解核苷能力的乳酸菌,并对高效降解菌株的益生特性与安全性进行评价;采用高嘌呤核苷饲料和氧嗪酸钾尿酸酶抑制剂联合构建高尿酸血症模型,再通过灌胃所筛选出的发酵乳杆菌SM13-1和短乳杆菌SR52-2评价其对高尿酸血症大鼠的降尿酸功效,以期为利用益生菌缓解高尿酸血症提供依据。主要研究结果如下:1.通过对61名高尿酸血症患者及21名正常志愿者的粪便标本进行16S r DNA高通量测序与生物信息分析,发现正常人群(CON组)与高尿酸血症(HUA组)人群肠道菌群在科和属水平上有显著差异,CON组肠道菌群有10个独有菌科,HUA组有30个独有菌科,同时CON组的链球菌科(Streptococcaceae)、乳杆菌科(Lactobacillaceae)、放线菌科(Actinomycetaceae)、微球菌科(Micrococcaceae)、真杆菌科(Eubacteriaceae)等菌科丰度显著高于HUA组。属水平上,CON组享有26个独有菌属,HUA组有94个独有属,CON组的链球菌属(Streptococcus)、乳酸杆菌属(Lactobacillus)、安德克氏菌属(Adlercreutzia)、放线菌属(Actinomyces)、罗氏菌属(Rothia)等菌属丰度显著高于HUA组,且总乳酸菌属丰度高于HUA组,而unclassified_f__Lachnospiraceae、Lachnoclostridium等显著低于HUA组。相关性分析发现乳酸杆菌属丰度与尿酸水平呈现极显著负相关,unclassified_f__Lachnospiraceae丰度与尿酸水平呈现显著正相关性。2.采用HPLC从67株乳酸菌中通过体外筛选高效降解嘌呤核苷(肌苷、鸟苷、腺苷)的乳酸菌,共分离到8株可高效降解嘌呤核苷的乳酸菌,其中菌株BX-59、2Y-15、SJ28-6、SR52-2、SM13-1、SM23-1、ST14-6可对三种核苷的降解率达到100%,菌株SJ20-4对鸟苷、腺苷降解率为100%,对肌苷的降解率为73.14%。通过疏水性、自凝聚性、胃肠液耐受性、溶血性、耐药性评价后发现菌株SM13-1与菌株SR52-2具有较好的益生特性和安全性,可作为候选菌株进行动物实验评估其缓解高尿酸血症的效果。经鉴定,菌株SM13-1为发酵乳杆菌(Limosilactobacillus fermentum),菌株SR52-2为短乳杆菌(Levilactobacillus brevis)。进一步发现两株菌株降解核苷是菌体的作用而不是胞外代谢物的作用,并且两株菌株不存在黄嘌呤氧化酶不会产生尿酸,还可利用环境中少部分嘌呤碱基,提示评价乳酸菌对高尿酸大鼠的降尿酸作用时需使用活菌以及发酵乳杆菌SM13-1和短乳杆菌SR52-2可能可通过降解尿酸前体物质达到降尿酸的功效。3.通过体内实验研究发酵乳杆菌SM13-1与短乳杆菌SR52-2对高尿酸血症大鼠血清尿酸水平、肠道核苷水平及肠道菌群的影响,结果发现菌株SM13-1与菌株SR52-2均可降低大鼠尿酸水平缓解高尿酸血症(P<0.05),可以减少肠道内容物中的腺苷量,并且对内脏器官无毒害作用。高尿酸血症大鼠肠道菌群与正常大鼠差异显著,经过菌株SM13-1和SR52-2干预后,可将高尿酸血症大鼠肠道菌群往正常大鼠肠道菌群方向发展,恢复高尿酸血症大鼠肠道菌群,提高肠道菌群中的乳酸杆菌属(Lactobacillus)、梭菌属(Clostridium_sensu_stricto_1)、双歧杆菌属(Bifidobacterium)等在高尿酸血症大鼠中显著降低的有益菌,减少unclassified_f__Lachnospiraceae、丹毒荚膜菌属(Erysipelatoclostridium)等在高尿酸血症大鼠中显著提高的菌属,表明发酵乳杆菌SM13-1和短乳杆菌SR52-2可改善因高尿酸血症引起的肠道菌群失衡。综上,肠道菌群中的乳酸菌属与肠道细菌对核苷的降解能力可能参与高尿酸血症的发生。本研究筛选到具有高效降解核苷作用的菌株SM13-1和SR52-2可能通过减少肠道核苷水平进而影响机体对核苷的吸收,同时改善肠道菌群失衡进而改善高尿酸血症。
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