骨桥蛋白作为靶分子在调节肠道菌群定植中的应用制造技术

本发明专利技术公开了骨桥蛋白作为靶分子在调节肠道菌群定植中的应用；具体为：抑制OPN基因表达或阻断OPN与细胞受体结合，从而提高肠道中益生菌的数量；阻断OPN与细胞受体的结合或抑制Notch信号通路能提高细菌与肠上皮细胞的黏附作用。本发明专利技术证实了骨桥蛋白通过抑制细胞粘附因子的表达影响细胞与细菌之间的黏附作用，进而抑制了菌群在肠道中的定植。

Osteopontin as a target molecule in the regulation of intestinal flora colonization

【技术实现步骤摘要】
骨桥蛋白作为靶分子在调节肠道菌群定植中的应用
本专利技术涉及一种以骨桥蛋白作为靶分子用于调节肠道菌群定植中的应用。
技术介绍
人体肠道中存在着大量的细菌，数量超过1000万亿个。这些肠道菌群参与了宿主的营养吸收、能量代谢、免疫调节等生理过程，与宿主形成一种微生态系统。同时，宿主的健康状况、生活以及饮食习惯等也影响了不同细菌在肠道菌群中所占的比例。近年来，多项研究表明肠道菌群与多种人类疾病如糖尿病、高血压、高血脂、癌症、神经系统疾病等的发生、发展密切相关。人体肠道中不同细菌在其生长、增殖过程中产生的代谢产物被认为是一种影响宿主健康的关键因素。例如：一些“有益菌”可以通过代谢生成短链脂肪酸，直接或间接地起到抗炎、保护肠屏障功能、调节人体代谢与免疫等作用；而“有害菌”往往会在其生长、增殖的过程中释放外毒素或内毒素，引起宿主出现炎症、肠屏障功能损害或是代谢及免疫系统失调等症状。因此，调节有益菌群或有害菌群在肠道中的定植情况可以起到预防或治疗疾病的作用。目前，主要利用小分子化合物、天然提取产物、糖类、益生菌或上述几类物质的混合物等对生物体肠道菌群进行调节或对由肠道菌群紊乱造成的疾病进行治疗，例如丙酰胺类化合物可以用于治疗肠道菌群紊乱相关疾病；大蒜素能显著提高动物肠道内益生菌的数量；几丁寡糖可以明显改善动物肠道菌群紊乱的情况；利用双歧杆菌以及副干酪乳酸杆菌等益生菌制备的制剂治疗动物肠道菌群失调引起的腹泻等。此外，蛋白类物质同样也具有调节机体肠道菌群的功效，例如从花生和大豆中提取的植物蛋白可以显著提高小鼠肠道中双歧杆菌、粪球菌等益生菌的数量，降低大肠杆菌、产气荚膜梭菌等有害菌的数量；从牛奶中提取的乳清蛋白或其水解产物可以增加小鼠肠道菌群的生物多样性。骨桥蛋白(Osteopontin，OPN)是一种非胶原性骨基质糖蛋白，主要参与机体组织修复、自身代谢等过程。OPN可以在多种细胞中表达和分泌，包括骨细胞、成骨细胞、破骨细胞、软骨细胞、神经细胞、上皮细胞、内皮细胞、血管平滑肌细胞、活化的T细胞、巨噬细胞和自然杀伤细胞等。OPN也存在于多种体液中，包括血清、乳汁、尿液、胆汁等。在病理状态下，如免疫性疾病、炎症和肿瘤等，机体中的OPN水平明显提升，这提示OPN在这类疾病中扮演了重要的角色。然而，OPN是一种由哺乳动物细胞分泌的蛋白质，与上述已知的具有显著调节机体肠道菌群的物质存在明显区别，其是否可以作为一种靶点用于调控肠道菌群定植特别是提高益生菌在肠道中的定植以及其中的具体机制，目前尚未有相关研究报道。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供骨桥蛋白作为靶分子在调节肠道菌群定植中的应用；本专利技术提供一种新的靶点，能够有效地用于调节菌群在肠道中的定植情况。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种骨桥蛋白作为靶分子在调节肠道菌群定植中的应用。作为本专利技术的骨桥蛋白作为靶分子在调节肠道菌群定植中的应用的改进：抑制OPN基因表达或阻断OPN与细胞受体结合，从而提高肠道中益生菌的数量；所述益生菌为乳酸杆菌。作为本专利技术的骨桥蛋白作为靶分子在调节肠道菌群定植中的应用的改进：阻断OPN与细胞(肠上皮细胞)受体的结合或抑制Notch信号通路能提高细菌与肠上皮细胞的黏附作用；所述细菌为乳酸杆菌。本专利技术首次提供了OPN作为调节肠道菌群定植的靶点。经本专利技术人研究发现，实验动物血浆内OPN水平与其肠道内定植的菌群存在相关性。根据本专利技术的实验发现，在相同饮食条件下，不同种属的菌群与血浆中OPN水平呈正相关或负相关。在抑制实验动物OPN基因表达后，其肠道菌群的数量发生了显著性的改变，尤其是提高了乳酸杆菌等益生菌的数量。进一步地，专利技术人发现OPN影响了细菌与肠上皮细胞之间的黏附作用。根据本专利技术的实验发现，在体外共培养实验中，阻断OPN与肠上皮细胞的结合可以显著性地提高细菌与肠上皮细胞的黏附作用。本专利技术具有如下技术优势：本专利技术证实了OPN可以影响菌群与肠上皮细胞的黏附作用，进而影响细菌在肠道中的定植。在阻断OPN与细胞受体结合或抑制OPN基因表达后，可以显著性地提高肠上皮细胞黏附因子的表达，增强细菌与肠上皮细胞的黏附作用，进而提高了实验动物肠道内菌群的数量，尤其是提高了乳酸杆菌等益生菌的数量。本专利技术证实了OPN可以作为一种有效调节肠道菌群定植的重要靶点。即，本专利技术证实了骨桥蛋白通过抑制细胞粘附因子的表达影响细胞与细菌之间的黏附作用，进而抑制了菌群在肠道中的定植。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明。图1为相同饮食条件下，小鼠肠道菌群相对丰度与血浆中OPN水平的相关性。图2为相同饮食条件下，小鼠肠道菌群中乳杆菌属相对丰度变化情况；其中“WT”为野生型小鼠，“KO”为OPN基因敲除型小鼠。图3为乳酸杆菌与肠上皮细胞在不同条件下吸附后的显微镜观察结果；其中“BSA”为对照蛋白，“OPNAb”为OPN抗体，“rOPN”为商品化的重组OPN。图4为乳酸杆菌与肠上皮细胞在不同条件下吸附后的qPCR、ELISA检测结果；其中图4(A)为细菌与细胞吸附后数量变化的结果；图4(B)为钙粘附蛋白E(E-cadherin)在基因转录以及蛋白表达水平的变化情况；图4(C)为整合素α2(Integrinalpha2)的变化情况；“BSA”为对照蛋白，“OPNAb”为OPN抗体，“rOPN”为商品化的重组OPN。图5为抑制OPN或其受体后肠上皮细胞的钙粘附蛋白E与整合素β的变化情况。其中“control”为对照组，“anti-αv”与“anti-α4”为整合素抗体，“anti-OPN”为OPN抗体。图6为抑制Notch通路后肠上皮细胞中钙粘附蛋白E的变化情况。其中“BSA”为对照蛋白，“DAPT”为一种Notch信号通路抑制剂。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步描述，但本专利技术的保护范围并不仅限于此：实施例1：OPN可以影响菌群在小鼠肠道内的定植选取18只4周龄的C57BL/6小鼠，在相同饮食条件下饲养24周后测定小鼠血浆中OPN的含量，并对小鼠回盲部黏膜菌群进行16SrRNA测序。将小鼠血浆中OPN水平与菌群丰度进行关联性分析，结果如图1所示，其中欧陆森氏菌属(Olsenella)、双歧杆菌属(Bifidobacterium)、Turicibacter菌属、Barnesiella菌属、乳杆菌属(Lactobacillus)等菌群的丰度与血浆中OPN水平呈负相关，Mucispirillum菌属、拟杆菌属(Bacteroides)、另枝菌属(Alistipes)、Dorea菌属、脱硫弧菌属(Desulfovibrio)等菌群的丰度与血浆中OPN水平呈正相关。进一步地，分别选取12只4周龄的野生型及OPN基因敲除的C57BL/6小鼠，在相同饮食条件下饲养24周后对小鼠回盲部粘膜菌群进行16srRNA测序，与野生型小鼠相比，OPN基因敲除小鼠回盲部粘膜菌群的数量发生明显改变，其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.骨桥蛋白作为靶分子在调节肠道菌群定植中的应用。/n

【技术特征摘要】
1.骨桥蛋白作为靶分子在调节肠道菌群定植中的应用。


2.根据权利要求1所述的骨桥蛋白作为靶分子在调节肠道菌群定植中的应用，其特征是：抑制OPN基因表达或阻断OPN与细胞受体结合，从而提高肠道中益生菌的数量。


3.根据权利要求2所述的骨桥蛋白作为靶分子在调节肠道菌群定植中的应用，其特征是：...

【专利技术属性】
技术研发人员：刁宏燕，王凯航，曾萍，章旭君，陈佳宁，毕珂凡，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33