乳杆菌对高尿酸血症的影响及作用途径探究

高尿酸血症(Hyperuricaemia)是指血清中尿酸浓度高于正常值的一种疾病。近年来,高尿酸血症的发病率逐年升高,目前国内发病率已高达13.3%。乳杆菌具有缓解高尿酸血症的潜力,大多研究提出了乳杆菌通过降解嘌呤缓解高尿酸血症的假说,但嘌呤主要吸收的部位在小肠,而乳杆菌发挥作用的位置在大肠,因此这一途径假说仍存在疑点。亦有少量研究提出了乳杆菌可能通过调节肠道菌群抑制黄嘌呤氧化酶(Xanthine oxidase,XOD)的活性的猜想。基于上述背景,本课题旨在筛选具有缓解高尿酸血症功能的乳杆菌,并通过体外实验、动物实验等手段对其缓解高尿酸血症的作用途径进行探究。主要研究结果和结论如下。(1)具有缓解高尿酸血症功能的乳杆菌筛选。选用10株乳杆菌(5株鼠李糖乳杆菌和5株罗伊氏乳杆菌)对氧嗪酸钾和次黄嘌呤构建的高尿酸血症模型小鼠进行为期4周的干预。结果显示,鼠李糖乳杆菌CCFM1130、鼠李糖乳杆菌CCFM1131和罗伊氏乳杆菌CCFM1132能够显著改善小鼠高尿酸血症症状,表现为血清和尿液中尿酸、血清和肝脏中XOD活性、血清脂多糖和肝脏炎症因子的显著降低及肾脏损伤的显著改善。(2)探究乳杆菌缓解高尿酸血症与其降解嘌呤能力的相关性。结合分析体内乳杆菌降低血尿酸的能力和体外乳杆菌对不同嘌呤(腺苷、鸟苷、次黄嘌呤)的降解作用,结果显示,10株乳杆菌对次黄嘌呤无降解作用、对腺苷和鸟苷的降解能力存在显著的种间差异,罗伊氏乳杆菌对腺苷和鸟苷的降解远高于鼠李糖乳杆菌,但乳杆菌降低小鼠血尿酸的能力与此作用并无显著相关性。乳杆菌降解鸟苷的主要产物是鸟嘌呤和次黄嘌呤。(3)从肠道菌群及SCFAs的角度解析乳杆菌缓解高尿酸血症的途径。分析高尿酸血症小鼠的肠道菌群和SCFAs浓度的变化,结果显示鼠李糖乳杆菌CCFM1130、鼠李糖乳杆菌CCFM1131和罗伊氏乳杆菌CCFM1132能够显著提高高尿酸血症小鼠盲肠内容物中乳杆菌属、产SCFAs菌群(Ruminiclostridium 5、Ruminiclostridium 9及Ruminococcaceae UCG 004)的丰度和SCFAs的浓度。相关结果表明,小鼠血尿酸水平、XOD活性与产SCFAs菌群丰度、SCFAs浓度具有强相关性,推测乳杆菌通过影响肠道内产SCFAs相关菌群的丰度水平,从而提高SCFAs水平,进而缓解高尿酸血症。(4)验证SCFAs是否是乳杆菌缓解高尿酸血症的关键效应分子。利用体外实验分析了不同SCFAs对XOD活性的抑制作用,结果显示,抑制XOD活性的能力:乙酸<丙酸<丁酸<戊酸。同时采用体内定点释放SCFAs的技术,分析SCFAs对高尿酸血症小鼠的影响,结果显示,乙酸和戊酸能够显著缓解小鼠高尿酸血症症状,表现为血尿酸水平、XOD活性、肝脏炎症因子等的显著降低、肾损伤的显著改善和肠道菌群结构的改变。最后,我们推测乳杆菌尤其是鼠李糖乳杆菌CCFM1130、鼠李糖乳杆菌CCFM1131和罗伊氏乳杆菌CCFM1132缓解高尿酸血症的可能途径是:乳杆菌通过调节肠道菌群的组成,促进大肠中SCFAs(尤其是乙酸和戊酸)水平的提高,从而抑制了XOD活性,最终缓解高尿酸血症。