2020-07-10
期刊：Molecular Nutrition and Food Research
影響因子：5.309
最近，派森諾再次與中國海洋大學合作，在《Molecular Nutrition and Food Research》上發表研究論文，并且被選為MNFR期刊當期的封面文章，可喜可賀！
進入主題之前呢，想跟大家嘮嘮嗑，這最近天氣炎熱加上疫情影響，每天戴口罩的時間長達8h，這真的讓我們的皮膚無法自由呼吸，“小仙女們”這段時間一定要注重“精簡護膚”喲！俗話說“內外兼修”，我們護膚的同時，也要注意自己的腸道健康呀！那我們怎樣保持自己的腸道健康有活力呢？
中國海洋大學易華西教授為我們解讀了牛奶細胞外囊泡的奧秘。它和腸道有什么關系呢？首先，我們先來了解一下什么是牛奶細胞外囊泡：
牛奶細胞外囊泡（Milk-derived extracellular vesicles，mEVs），是牛奶中重要的活性成分。它作為納米顆粒，在細胞間通信中起關鍵作用，正被開發為新型藥物載體。不過，mEVs對腸道菌群和腸道免疫的影響尚不清楚。因此，易華西教授團隊以小鼠為模型，研究了mEVs對其腸道菌群和免疫功能的影響。
我們可能會好奇，這篇文章為什么能脫穎而出，榮登MNFR期刊封面呢？
答案就是：16S測序+代謝組+蛋白組檢測的多組學整合研究！
圖1 mEVs的分離及其生物學特性
表1 mEVs的純化
結合圖1和表1，我們不難看出，本研究主要運用CHT，HAT或UNT這三種方法分離mEVs，并通過三種方法的比較，發現方法CHT可以得到純度較好的mEVs（CHT，chymosin treatment combining with ultracentrifugation）。
圖2 通過CHT，HAT或UNT方法分離的mEVs的半定量檢測
表2 mEVs的蛋白組分析
圖3 通過RAW264.7細胞吸收mEVs
圖2說明了通過流式細胞儀對mEVs進行半定量分析，發現經CHT法分離的mEVs有較低的損失。表2展示了mEVs主要的蛋白質組成，說明了mEVs膜蛋白不能被凝乳酶水解和破壞。圖3則進一步證明了凝乳酶沒有攻擊mEVs膜蛋白。
研究對象：C57BL/6小鼠
測序技術：Illumina MiSeq PE300高通量測序
測序模式：微生物組細菌16S rRNA基因V3V4區測序
實驗設計：喂食PBS（CON）、低劑量mEVs（LOW）、中劑量mEVs（MID）和高劑量mEVs（HIG）8周。
圖4 牛奶衍生的mEVs改變盲腸的大小并調節腸道菌群
盲腸含有豐富的腸道微生物，是微生物發酵的重要場所，盲腸的大小變化可能影響腸道菌群的組成。為了進一步探討mEVs對腸道微生物群組成的影響，通過16S rRNA基因V3V4區測序分析其微生物組成。
研究發現，隨著口服mEVs的劑量增加，小鼠盲腸的大小隨之增加，與對照組相比，盲腸表面積明顯增大。此外，口服mEVs小鼠的梭菌科、瘤胃菌科、毛螺菌科（為短鏈脂肪酸SCFAs的主要產生菌）相對豐度增加，S24_7相對豐度降低。梭菌科、瘤胃菌科、毛螺菌科的OTU數量隨著mEVs含量的增加而不斷增加。同時，通過LEfSe等差異分析，進一步表明mEVs可以調節腸道菌群。
圖5 牛奶來源的mEVs通過調節小鼠腸道菌群，改變SCFA濃度
圖6 mEVs對腸道上皮吸收細胞的影響
某些腸道細菌產生的SCFAs對腸道健康起著重要作用。它們為宿主組織提供能量，發揮抗炎、抗凋亡的作用。為了確定mEVs對SCFAs生產的影響，采用氣相色譜法測定糞便樣品中SCFAs的濃度。
圖5表明，與PBS處理相比，口服mEVs小鼠的乙酸、丙酸和丁酸濃度升高，異戊酸和N-戊酸濃度降低；其中，MID組小鼠乙酸鹽和丁酸鹽濃度顯著升高（P < 0.05），丙酸鹽濃度在所有mEVs處理的小鼠中均顯著增加；戊酸濃度與mEVs含量成反比，異戊酸的濃度差異不顯著。此外，SCFAs（乙酸、丙酸和丁酸鹽）是腸上皮細胞的主要能量來源，可促進上皮吸收細胞的增加。同時，圖6的H&E石蠟切片染色顯示，口服mEVs促進了上皮吸收細胞的顯著增加。
圖7 mEV對腸道免疫反應的影響
上述結果已經表明，mEVs可以改變腸道微生物組組成，調節其代謝產物SCFAs。有研究表明，微生物群可以幫助形成免疫系統，其代謝產物SCFAs可能通過刺激漿細胞產生IgA而影響局部腸道免疫。SCFAs可被結腸上皮細胞刷狀緣吸收，對結腸和小腸黏膜有營養作用，減少小腸上皮細胞損傷，增強腸道屏障。為了探討mEVs是否影響腸道免疫，本研究對參與腸道免疫的基因表達進行分析。
圖7表明，與對照組相比，幾乎與免疫相關的基因都在MID組顯著上調。MID處理組的基因Muc2、GATA4、RegIIIγ顯著增加；MID、HIG組的小腸上皮免疫基因GATA4明顯增高。RegIIIγ在LOW組中顯著降低；MyD88作為連接腸道菌群和腸道免疫的基因，在口服mEVs的小鼠中均顯著增強；Pigr基因無顯著差異。同時進一步研究了腸內IgA和sIgA的水平，和對照組相比，IgA和sIgA的水平在MID組中升高。由此可見，mEVs通過影響某些基因的上調可以影響腸道免疫功能。
圖8 微生物組—SCFA，以及SCFAs—腸道免疫表達之間的關聯分析
最后，本研究通過Spearman關聯的方法，對菌群—SCFAs，SCFAs—腸道免疫基因進行了相關分析，并發現其中存在顯著關聯的互作模式。
綜上所述，mEVs可以改變腸道微生物組的組成，并進一步通過菌群組成來調節代謝產物SCFAs的產生。同時SCFAs對結腸和小腸黏膜有營養作用、減少小腸上皮細胞損傷并增強腸道屏障。而且，mEVs可通過提高機體IgA和sIgA水平來調節機體的腸道免疫，但mEVs影響腸道免疫的確切機制仍有待進一步研究。
另外，本研究也提示我們，mEVs對于嬰兒而言，可能是一種有營養價值的益生元。mEVs可能通過影響腸道菌群，促進嬰兒營養吸收。腸道中的瘤胃球菌和共生梭狀芽胞桿菌可能在緩解嬰幼兒營養不良的問題上發揮重要作用。
呼~~~終于把字碼完了，大家看完之后，是不是得到了發表封面文章的真諦呢？其實，本研究的“套路”并不復雜，只要將多組學檢測手段合理地運用到研究課題中，并對檢測結果進行適當的關聯整合分析，發表高分研究成果并不遙遠哦！
對于多組學整合研究，派森諾已有豐富的經驗和豐碩的合作成果，歡迎大家發郵件咨詢喲！也可在討論區下留言，小編一定會知無不言，言無不盡！
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本研究的測序和部分數據分析工作由上海派森諾生物科技股份有限公司完成。
文章索引：Lingjun T, Haining H, Xinyi Z et al. Oral Administration of Bovine Milk-Derived Extracellular Vesicles Alters the Gut Microbiota and Enhances Intestinal Immunity in Mice
