2020-07-10
期刊：Molecular Nutrition and Food Research
影响因子：5.309
最近，派森诺再次与中国海洋大学合作，在《Molecular Nutrition and Food Research》上发表研究论文，并且被选为MNFR期刊当期的封面文章，可喜可贺！
进入主题之前呢，想跟大家唠唠嗑，这最近天气炎热加上疫情影响，每天戴口罩的时间长达8h，这真的让我们的皮肤无法自由呼吸，“小仙女们”这段时间一定要注重“精简护肤”哟！俗话说“内外兼修”，我们护肤的同时，也要注意自己的肠道健康呀！那我们怎样保持自己的肠道健康有活力呢？
中国海洋大学易华西教授为我们解读了牛奶细胞外囊泡的奥秘。它和肠道有什么关系呢？首先，我们先来了解一下什么是牛奶细胞外囊泡：
牛奶细胞外囊泡（Milk-derived extracellular vesicles，mEVs），是牛奶中重要的活性成分。它作为纳米颗粒，在细胞间通信中起关键作用，正被开发为新型药物载体。不过，mEVs对肠道菌群和肠道免疫的影响尚不清楚。因此，易华西教授团队以小鼠为模型，研究了mEVs对其肠道菌群和免疫功能的影响。
我们可能会好奇，这篇文章为什么能脱颖而出，荣登MNFR期刊封面呢？
答案就是：16S测序+代谢组+蛋白组检测的多组学整合研究！
图1 mEVs的分离及其生物学特性
表1 mEVs的纯化
结合图1和表1，我们不难看出，本研究主要运用CHT，HAT或UNT这三种方法分离mEVs，并通过三种方法的比较，发现方法CHT可以得到纯度较好的mEVs（CHT，chymosin treatment combining with ultracentrifugation）。
图2 通过CHT，HAT或UNT方法分离的mEVs的半定量检测
表2 mEVs的蛋白组分析
图3 通过RAW264.7细胞吸收mEVs
图2说明了通过流式细胞仪对mEVs进行半定量分析，发现经CHT法分离的mEVs有较低的损失。表2展示了mEVs主要的蛋白质组成，说明了mEVs膜蛋白不能被凝乳酶水解和破坏。图3则进一步证明了凝乳酶没有攻击mEVs膜蛋白。
研究对象：C57BL/6小鼠
测序技术：Illumina MiSeq PE300高通量测序
测序模式：微生物组细菌16S rRNA基因V3V4区测序
实验设计：喂食PBS（CON）、低剂量mEVs（LOW）、中剂量mEVs（MID）和高剂量mEVs（HIG）8周。
图4 牛奶衍生的mEVs改变盲肠的大小并调节肠道菌群
盲肠含有丰富的肠道微生物，是微生物发酵的重要场所，盲肠的大小变化可能影响肠道菌群的组成。为了进一步探讨mEVs对肠道微生物群组成的影响，通过16S rRNA基因V3V4区测序分析其微生物组成。
研究发现，随着口服mEVs的剂量增加，小鼠盲肠的大小随之增加，与对照组相比，盲肠表面积明显增大。此外，口服mEVs小鼠的梭菌科、瘤胃菌科、毛螺菌科（为短链脂肪酸SCFAs的主要产生菌）相对丰度增加，S24_7相对丰度降低。梭菌科、瘤胃菌科、毛螺菌科的OTU数量随着mEVs含量的增加而不断增加。同时，通过LEfSe等差异分析，进一步表明mEVs可以调节肠道菌群。
图5 牛奶来源的mEVs通过调节小鼠肠道菌群，改变SCFA浓度
图6 mEVs对肠道上皮吸收细胞的影响
某些肠道细菌产生的SCFAs对肠道健康起着重要作用。它们为宿主组织提供能量，发挥抗炎、抗凋亡的作用。为了确定mEVs对SCFAs生产的影响，采用气相色谱法测定粪便样品中SCFAs的浓度。
图5表明，与PBS处理相比，口服mEVs小鼠的乙酸、丙酸和丁酸浓度升高，异戊酸和N-戊酸浓度降低；其中，MID组小鼠乙酸盐和丁酸盐浓度显著升高（P < 0.05），丙酸盐浓度在所有mEVs处理的小鼠中均显著增加；戊酸浓度与mEVs含量成反比，异戊酸的浓度差异不显著。此外，SCFAs（乙酸、丙酸和丁酸盐）是肠上皮细胞的主要能量来源，可促进上皮吸收细胞的增加。同时，图6的H&E石蜡切片染色显示，口服mEVs促进了上皮吸收细胞的显著增加。
图7 mEV对肠道免疫反应的影响
上述结果已经表明，mEVs可以改变肠道微生物组组成，调节其代谢产物SCFAs。有研究表明，微生物群可以帮助形成免疫系统，其代谢产物SCFAs可能通过刺激浆细胞产生IgA而影响局部肠道免疫。SCFAs可被结肠上皮细胞刷状缘吸收，对结肠和小肠黏膜有营养作用，减少小肠上皮细胞损伤，增强肠道屏障。为了探讨mEVs是否影响肠道免疫，本研究对参与肠道免疫的基因表达进行分析。
图7表明，与对照组相比，几乎与免疫相关的基因都在MID组显著上调。MID处理组的基因Muc2、GATA4、RegIIIγ显著增加；MID、HIG组的小肠上皮免疫基因GATA4明显增高。RegIIIγ在LOW组中显著降低；MyD88作为连接肠道菌群和肠道免疫的基因，在口服mEVs的小鼠中均显著增强；Pigr基因无显著差异。同时进一步研究了肠内IgA和sIgA的水平，和对照组相比，IgA和sIgA的水平在MID组中升高。由此可见，mEVs通过影响某些基因的上调可以影响肠道免疫功能。
图8 微生物组—SCFA，以及SCFAs—肠道免疫表达之间的关联分析
最后，本研究通过Spearman关联的方法，对菌群—SCFAs，SCFAs—肠道免疫基因进行了相关分析，并发现其中存在显著关联的互作模式。
综上所述，mEVs可以改变肠道微生物组的组成，并进一步通过菌群组成来调节代谢产物SCFAs的产生。同时SCFAs对结肠和小肠黏膜有营养作用、减少小肠上皮细胞损伤并增强肠道屏障。而且，mEVs可通过提高机体IgA和sIgA水平来调节机体的肠道免疫，但mEVs影响肠道免疫的确切机制仍有待进一步研究。
另外，本研究也提示我们，mEVs对于婴儿而言，可能是一种有营养价值的益生元。mEVs可能通过影响肠道菌群，促进婴儿营养吸收。肠道中的瘤胃球菌和共生梭状芽胞杆菌可能在缓解婴幼儿营养不良的问题上发挥重要作用。
呼~~~终于把字码完了，大家看完之后，是不是得到了发表封面文章的真谛呢？其实，本研究的“套路”并不复杂，只要将多组学检测手段合理地运用到研究课题中，并对检测结果进行适当的关联整合分析，发表高分研究成果并不遥远哦！
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本研究的测序和部分数据分析工作由上海派森诺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
