缓解呼吸道病毒感染的益生菌筛选和机制研究

作     者：王倩雯 

作者单位：江南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陆文伟;朱建国

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0822[工学-轻工技术与工程] 082203[工学-发酵工程] 

主      题：呼吸道合胞病毒 流感病毒 肺-肠轴 免疫调节 肠道微生态 

摘      要：据全球疾病负担报告显示,呼吸道合胞病毒和流感病毒(H1N1和H3N2)一直都是引起呼吸道病毒感染的主要病原体,目前全球范围爆发的COVID-19更是增加了呼吸道病毒共感染的风险。呼吸道病毒可以通过免疫逃逸作用抑制宿主的抗病毒免疫响应,导致机体免疫系统抵御病毒的作用失效。有研究表明,肠道微生态影响呼吸道健康,肠道菌群及其代谢物可以缓解呼吸道病毒感染,例如,短链脂肪酸和去氨基酪氨酸分别具有缓解呼吸道合胞病毒和流感病毒感染的作用。此外,益生菌对宿主免疫系统的调节作用也可以缓解病毒感染导致的病理损伤。因此,本研究选用产短链脂肪酸、产去氨基酪氨酸或具有免疫调节功能的实验菌株分别对呼吸道合胞病毒、H1N1和野生型H3N2感染动物模型进行预防实验。通过检测病毒载量、肺部组织病理、免疫应答和肠道菌群及代谢物变化等方法,研究实验菌株对呼吸道病毒感染的影响和作用机制。主要研究结果如下:(1)选用产短链脂肪酸的实验菌株对呼吸道合胞病毒感染进行干预后,小鼠肺部病毒载量显著减低,炎症缓解。但是,不同菌株的抗病毒作用机制存在差异。粘膜乳杆菌M104R01L3通过增加肠道中乙酸水平激活Ⅰ型干扰素免疫响应以抵抗病毒感染,而长双歧杆菌CCFM1029可能通过增加Turicibacter菌属丰度达到同样的激活作用。此外,粘膜乳杆菌1025和长双歧杆菌FGDLZ8M1的抗炎作用与肠道中丁酸水平正相关。(2)通过比较基因组和体外发酵的方式筛选出产去氨基酪氨酸的戊糖乳杆菌CCFM1227,并发现其缓解了H1N1感染的小鼠的病症。结果显示,CCFM1227通过增加小鼠肠道中的去氨基酪氨酸含量,激活肺部Ⅰ型干扰素响应,降低肺部病毒载量并缓解肺部病理炎症。然而,根据肺部转录组分析结果可知,肠源性去氨基酪氨酸可能通过作用于肠道或淋巴系统间接激活肺部Ⅰ型干扰素响应,而不是直接作用于肺部。此外,CCFM1227干预后,肺部抗原处理和呈递通路被激活,可能是其潜在的其他抗病毒作用机制。(3)选用具有抗炎作用的菌株干预野生型H3N2感染后,发现两歧双歧杆菌FSDJN705可以改善机体减重和肺部炎症,而其他菌株对野生型H3N2感染的缓解作用有限。FSDJN705对免疫系统的调节作用可能是其缓解H3N2感染肺部后诱发病理炎症作用的关键。而其他实验菌株对肺部炎症因子的干预无法缓解野生型H3N2的感染。FSDJN705对免疫系统的影响可能与其特异性调节肠道菌群结构,增加Bacteroides丰度相关。