《食物科学》：河北科技大学卢涵副传授等：副

　　副干酪乳酪杆菌属于乳酪杆菌属，是一种革兰氏阳性、兼性厌氧、无芽孢、呈杆状或短杆状的细菌。它普遍存正在于乳成品、发酵蔬菜、人体肠道和口腔等微生态中，是人体肠道微生物群的主要构成部门。该菌富含碳水化合物代谢、黏附因子编码及应激抗性（如耐酸、耐胆盐）等相关基因，付与其正在胃肠道中定植和存活的能力。自20世纪中期起，副干酪乳酪杆菌被率先用于乳成品发酵以改善风味和质地。近年来，调理肠道菌群等方面的益生特征，已逐步成为功能性食物、炊事弥补剂及医药范畴的研究热点，并普遍使用于贸易化产物。值得留意的是，益生菌的无益结果并非依赖于活菌本身，其代谢产品或细菌成分也可能是推进健康的动力。然而，活菌的不变性和活性严沉了其正在调理宿从健康方面的无益感化。后生元（postbiotics）的概念于2013年由西班牙科学家Tsilingiri等提出，指益生菌发生的对宿从健康无益的代谢产品。近几年，国际益生菌和益生元科学协会将其进一步定义为“对宿从健康无益的无生命微生物和/或其成分的制剂”。后生元次要包罗肽聚糖、胞外多糖、磷壁酸、细菌素和无机酸等成分，具有维持肠道微生物均衡、加强免疫功能、抗氧化、抗肿瘤、防治抑郁和降血脂等功能，这些劣势拓宽了后生元产物的开辟和使用。后生元的制备方式包罗热灭活、超高压、超声波、脉冲电场、干燥、紫外线灭活等。此中热灭活由于操做简洁、成本低而被普遍使用，其道理是通过高温处置使益生菌细胞膜分裂、核糖体发生堆积、酶失活和卵白质凝固，从而实现完全灭活。衰老是一个复杂的生物学现象，取人类寿命的耽误及心血管疾病、高血压、糖尿病等浩繁慢性疾病的发生和成长亲近相关。近年来，科学研究已提出了多种理论试图阐释衰老的机制。此中胰岛素/胰岛素样发展因子-1信号（IIS）通是最早被发觉且获得普遍验证的衰老调控信号通，降低该通活性能够显著耽误线虫、果蝇和小鼠的寿命。此外，基老化理论指出，衰老可能取活性氧（ROS）基的堆集相关。一般环境下，细胞内基的发生和消弭处于动态均衡形态，而春秋增加和刺激会逐步这种均衡，导致氧化毁伤加剧，进而生物膜系统，加快衰老。因为氧化应激取衰老现象亲近相关，本研究从该角度出发，探究了后生元对线虫衰老的影响。前期尝试表白分歧热灭活体例影响后生元抗氧化的能力，此中梯度热灭活的后生元抗氧化结果最好。因而，河北科技大学食物取生物学院的巩若飞、张悦、卢涵*等人以秀丽现杆线虫为模子，系统评估梯度热灭活后生元对其寿命、产卵、根本活动目标、脂褐素、ROS以及取衰老相关信号通相关基因的表达环境，为后生元正在抗衰老范畴的深切研究和使用供给理论根据。为了探究后生元能否正在秀丽现杆线虫抗衰老方面阐扬感化，通细致菌裂解物和无细胞上清液干涉，研究了后生元对秀丽现杆线A所示，正在天然衰老模子中，空白组的平均寿命为（22。02±1。11）d。跟着两种后生元干涉，秀丽现杆线虫的存活曲线向左挪动，细菌裂解物组和无细胞上清液组秀丽现杆线）d，取空白组比拟没有显著性差别（P＞0。05）。如图1B所示，正在氧化应激衰老模子中，H2O2组平均寿命为（7。01±0。21）d，后生元干涉后，细菌裂解物组平均寿命为（8。11±0。27）d，无细胞上清液组的平均寿命为（8。98±0。15）d，活菌组平均寿命为（9。13±0。32）d，均显著高于H2O2组（P＜0。05）。秀丽现杆线虫做为衰老的模式生物，其寿命的长短能够做为衰老的主要目标。成果表白，正在氧化应激模子中，细菌裂解物组、无细胞上清液组以及活菌组均能显著耽误秀丽现杆线虫的寿命，此中无细胞上清液组取细菌裂解物组比拟，具有更好的耽误线虫寿命和延缓衰老的结果。秀丽现杆线虫的产卵能力取其发展发育情况相关。因为后生元正在氧化应激衰老模子中能显著延缓秀丽现杆线虫的衰老，调查其能否对秀丽现杆线虫的繁衍发生影响。如图2A所示，正在天然衰老模子中，空白组总产卵数为（200。80±13。01）个。颠末后生元干涉后，无细胞上清液和细菌裂解物组总产卵数显著低于空白组（P＜0。05），但两者之间无显著差别（P＞0。05）。图2B表白，正在氧化应激衰老模子中，H2O2组总产卵量为（159。33±12。79）个，显著高于无细胞上清液和细菌裂解物组（P＜0。05），但两者之间无显著差别（P＞0。05）。氧化应激会损害线虫的繁衍能力，正在一般衰老模子和氧化应激衰老模子中，两种后生元处置均显著降低了线虫的产卵量，这表白后生元可能并非简单的修复氧化毁伤，而是通过调理线虫体内的环节信号通改变其心理形态。有研究表白正在蒙受急性应激时，线虫能够自动改变饮食策略，即线虫可以或许正在繁衍和之间进行资本分派的优化，寿命取生殖能力呈反比，这取本尝试所呈现的成果雷同。如图3所示，天然衰老模子中，正在第0、3、12、15天，各组线虫的头部摆动次数均无显著性差别（P＞0。05）。而正在第6、9天，活菌组和无细胞上清液以及细菌裂解物组的线虫头部摆动次数显著多于空白组（P＜0。05）。雷同地，正在第0、3、6、15天，各组线虫的身体弯曲次数均无显著性差别（P＞0。05）。而正在第9、12天，活菌组和无细胞上清液以及细菌裂解物组线虫的身体弯曲次数显著多于空白组（P＜0。05）。但活菌组、无细胞上清液以及细菌裂解物组之间没有显著性差别（P＞0。05）。这申明后生元干涉次要正在线虫发展发育中期出性感化，而正在发展发育初期和末期感化不较着。如图4所示，氧化应激衰老模子取天然衰老模子雷同，正在线对照组比拟，活菌、细菌裂解物和无细胞上清液的干涉显著提高了线虫活动能力，使其头部摆动次数及身体弯曲次数增加。同时正在6 d时，活菌、细菌裂解物和无细胞上清液组线虫的身体弯曲次数显著多于H2O2对照组（P＜0。05）。脂褐素是一种自荧光的衰老色素，会跟着衰老过程正在线虫肠道中不竭堆集，是一种由高度氧化交联的卵白质构成的堆积体，不被卵白酶体或溶酶系统统降解。脂褐素正在人体中也有雷同的感化，因而这种特殊的色素堆积也被做为衰老的典范标记。脂褐素堆集程度越高，荧光越亮。线可知，取空白组比拟，活菌、细菌裂解物和无细胞上清液脂褐素荧光程度都显著降低，申明细菌裂解物、无细胞上清液取活菌感化结果雷同，具有延缓衰老的感化。机体衰老时细胞内部稳态渐趋下降，形成大量ROS累积，从而严沉细胞布局，影响细胞的生物功能，因而评估ROS基对于寿命和衰老的影响具有十分主要的意义。由图6可知，取空白组比拟，H2O2组ROS荧光堆集较着上升，颠末活菌、细菌裂解物和无细胞上清液别离干涉后，ROS荧光强度较着降低。分析以上成果，细菌裂解物和无细胞上清液正在线虫中表示出抗氧化活性，并显著ROS堆集。这也提醒后生元的抗衰老功能可能有应激调理相关通参取，为后续的尝试供给了根据。IIS通正在秀丽现杆线虫的衰老调控中起主要感化。该通中的非常休眠构成基因-2（DAF-2）是线虫衰老的环节基因，为IIS的上逛受体。正在秀丽现杆线虫的发育过程中，DAF-2通过下调DAF-16的表达影响寿命。超氧化物歧化酶-3（SOD-3）是DAF-16的下逛基因。当秀丽现杆线虫遭到应激，如高暖和氧化的刺激时，DAF-16易位到细胞核，从而上调其下逛效应元件，从而提高抗逆性。IIS通包含很多调控衰老的成分，SKN-1因子正在维持长命中起环节感化，正在心理应激、解毒、氧化均衡调理、免疫和脂质代谢调理等方面阐扬主要感化。它是一些突变体耽误寿命所必需的主要调理因子。衰老改变基因-1（age-1）为DAF-2的下逛信号，其升高后凡是会导致推进衰老，可是有研究表白正在age-1表达上升之后会同步强力激活SKN-1，谷胱甘肽转移酶的表达，降低ROS和脂褐素堆集，进而耽误寿命。因而，通过检测取衰老相关基因的表达程度明白后生元能否通过IIS通阐扬其抗衰老感化，由图7可知，正在天然衰老模子中，取空白组比拟，活菌、细菌裂解物和无细胞上清液干涉后，SOD-3、SKN-1和age-1基因表达程度显著上升，且分析来看，对SKN-1干涉的感化最显著。同样的，正在氧化应激衰老模子中，取空白及H2O2组比拟，活菌、细菌裂解物和无细胞上清液也显著提拔了秀丽现杆线基因的表达程度，此中对DAF-2感化最显著。这申明后生元可能通过调控IIS通中SOD-3、DAF-2、SKN-1以及age-1起到抗衰老感化。本研究表白，副干酪乳酪杆菌N1115后生元显著降低了秀丽现杆线虫氧化应激衰老模子中ROS和脂褐素的堆集程度，并提拔了天然衰老模子中的相关基因表达，这凸显了其后生元强大的抗氧化能力，后生元的这种功能取其焦点物质成分亲近相关。后生元次要包含细菌裂解物和无细胞上清液两大类活性组分。正在细菌裂解物中，环节活性物质可能是超氧化物歧化酶、过氧化氢酶等抗氧化酶，这些酶能间接断根过量发生的ROS从而修复氧化毁伤。例如，韦兹曼氏凝结菌裂解物中的SOD-3同源物被证明能无效降低氧化应激标记物丙二醛程度，修复乙醇的肝毁伤。本研究察看到后生元干涉后线表达上调，可能恰是裂解物中超氧化物歧化酶等酶间接感化或宿从内源性抗氧化酶表达的成果，从而加快了脂褐素等氧化产品的降解，这也取脂褐素荧光程度的下降成果分歧。正在无细胞上清液中，起次要感化的可能是短链脂肪酸（SCFAs），如丁酸、异丁酸、戊酸和异戊酸等。这些SCFAs的感化机制更方向于间接调控，它们可以或许降低还原性辅酶II的活性，从而从泉源上削减ROS的发生，这取本研究中后生元干涉组的ROS荧光下降成果分歧。因而基于以上会商，后生元可能通过延缓线虫氧化应激从而实现抗衰老感化。除了间接的抗氧化感化，后生元（出格是其无细胞上清液中的生物活性物质）还能通过调控环节的衰老和抗氧化信号通，从底子上加强机体的抗氧化能力并影响衰老历程。焦点通涉及IIS通及其下逛的氧化应激应对调控枢纽SKN-1。无细胞上清液中的丁酸等物质可以或许DAF-2，导致其下逛因子DAF-16的激活和核转位，激活的DAF-16不只本身调控多种抗衰老和应激反映基因，还能推进SKN-1的活化和审定位，SKN-1做为抗氧化反映的总开关，会连系到其靶基因启动子区的抗氧化反映元件上，从而启动包罗SOD-3、CTL-1等环节抗氧化酶基因的表达。本研究正在天然衰老模子中察看到后生元干涉后SOD-3和SKN-1基因表达程度的显著上升，了这一通的激活。然而，因为age-1是DAF-2信号传导的正向调控因子，该模子下age-1的表达也显著上升，可能取DAF-2的反馈调理相关。正在氧化应激衰老模子中，虽然同样察看到SOD-3、SKN-1和age-1基因表达的上调，但后生元却显著耽误了线虫寿命，这可能是由于正在强烈的外源性氧化压力下，后生元的多条理抗氧化防御带来的效应占领了从导地位，无效缓解了氧化毁伤对的，从而抵消了age-1上调可能带来的负面效应，最终实现了寿命的显著耽误。除此之外，笔者猜测后生元的感化不只对是单一通的影响，而是同时激活了多条长命信号收集，这种多通协同感化远胜过单一通的影响。后生元中的特定成分可能做为一种暖和的晚期刺激提高线虫机体的氧化还原应激信号阈值，使其正在面临压力时能无效的将ROS维持正在无益的范畴内，而非形成毁伤。有研究表白，生命晚期短暂的ROS添加可通过影响组卵白甲基化等表不雅遗传机制，加强机体应激抵当并耽误寿命。轻细的线粒体应激也会推进线粒体ROS的发生并激活线粒体未折叠卵白反映（UPRmt），有帮于维持机体卵白稳态，耽误寿命。因而，后生元可能通过调控DAF-2/DAF-16/SKN-1这一焦点衰老取抗氧化通，系统性地加强宿从的抗氧化防御收集。然而，本研究仍存正在必然局限性，如具体是后生元中哪种成分起到了抗衰老的感化，以及环节的感化靶点仍有待确定，因而，正在后续的研究中需要进一步阐发筛选阐扬抗衰老感化的物质，并对其进行深切研究。综上，副干酪乳酪杆菌N1115灭活后，其无细胞上清液及细菌裂解物做为后生元，可以或许延缓秀丽现杆线虫的衰老，其机制可能是通过延缓线虫的氧化应激或者调控IIS通相关因子等实现。这一研究为后生元抗衰老供给了理论根据，为相关产物开辟供给了参考。卢涵，副传授。河北科技大学食物取生物学院，博士，硕士研究生导师。健康科学学会入库专家，《食物工业科技》第二届青年编委。次要研究标的目的为益生菌及后生元功能解析，活菌药物取肠道菌群靶点研究等。目前掌管及从研国度天然科学基金青年项目、地方指导处所项目、国度乳业手艺立异核心项目、科技厅沉点研发项目、教育厅高档学校科学手艺研究沉点项目等，先后正在Food Chemistry、Food and Bioprocess Technology 等期刊上颁发高程度文章，以第一及通信做者累计颁发论文20余篇。授权发现专利3 项，获得2024年科学手艺前进一等，2024年中国乳成品工业协会手艺发现二等。练习编纂：安宏琳；义务编纂：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。加快科技向现实出产力，鞭策食物财产向绿色化、智能化、高端化转型升级，由食物科学研究院、中国食物社《食物科学》（EI收录）、中国食物社《Food Science and Human Wellness》（SCI收录）、中国食物社《Journal of Future Foods》（ESCI收录）从办，合肥工业大学、安徽省食物行业协会、安徽大学、合肥大学、合肥师范学院、工商大学、中国科技大学从属第一病院临床养分科、安徽粮食工程职业学院、皖院、滁州学院、蚌埠学院配合从办的“ 第六届食物科学取人类健康国际研讨会 ”，将于 2026年8月15-16日（8月14日全天报到） 正在 中国 安徽 合肥 召开。