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文章鉴读|黑龙江八一农垦大学 左锋教授:发酵乳杆菌S1荚膜多糖的免疫调节及抗衰老活性

文章鉴读|黑龙江八一农垦大学  左锋教授:发酵乳杆菌S1荚膜多糖的免疫调节及抗衰老活性 食品工业科技编辑部
2025-06-30
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入选中国科技期刊卓越行动计划


黑龙江八一农垦大学食品学院,黑龙江八一农垦大学国家杂粮工程技术中心,粮食副产物加工与利用教育部工程研究中心王坤,邰孟蝶,潘禹溪,李思露,李梦迪,赵婧,左锋等人重点介绍了乳酸菌的胞外多糖(EPS)的生物活性,特别是发酵乳杆菌S1的荚膜多糖(CPS)在免疫调节和抗衰老方面的潜在作用。章节内容提到乳酸菌EPS具有抗肿瘤、抗氧化、降胆固醇和免疫调节等多种生物活性,但关于CPS的研究相对缺乏。同时,通过秀丽隐杆线虫模型研究发现,CPS具有较好的体外抗氧化能力,并能显著提高线虫的总抗氧化能力和超氧化物歧化酶活力,降低丙二醛含量。本实验还通过细胞实验和线虫模型评估了CPS的免疫调节和抗衰老活性及其机制。



摘要为探究发酵乳杆菌S1荚膜多糖(capsular polysaccharides,CPS)的免疫调节及抗衰老活性,本研究首先测定CPS浓度对RAW264.7细胞的活力、吞噬活性、酸性磷酸酶活性、NO和细胞因子分泌水平的影响并评估其免疫调节活性。再以秀丽隐杆线虫为模型,测定线虫寿命、氧/热应激能力、生殖能力,来探究CPS的抗衰老作用。结果表明,25~200 μg/mL范围内CPS能提高RAW264.7细胞的增殖能力、细胞吞噬率和酸性磷酸酶活力,并通过上调相关基因表达促进其NO及细胞因子IL-6、IL-1β和TNF-α的释放(P<0.05)。与对照相比,CPS处理组细胞活力、吞噬率和酸性磷酸酶活力最大提升幅度分别达到58.22%、33.48%和39.5%,NO、IL-6、IL-1β和TNF-α的最大分泌水平分别增加101.29%、31.33%、161.08%和79.90%,从而表现出较好的免疫调节活性。线虫试验表明,50 μg/mL的CPS对正常、氧应激和热应激环境下线虫寿命的延长率分别为19.87%、39.39%和29.02%,显示出良好的抗衰老活性。同时,CPS有效提高了线虫的生殖能力,其最高产卵数目较对照组增加了0.19倍。RT-qPCR分析揭示CPS是通过协同调控线虫胰岛素信号通路(Daf-16和Sir-2.1)和热应激信号通路(Hsf-1和Hsp-16.2)发挥抗衰老作用的。以上结果表明CPS具有良好的免疫调节活性和抗衰老活性。本研究可以为乳酸菌CPS在免疫调节和抗衰老产品的应用提供理论支撑。                


PART.01
结果
研究了发酵乳杆菌S1荚膜多糖(CPS)对RAW264.7细胞免疫调节及抗衰老活性的影响。重点内容包括:1. CPS能够增强RAW264.7细胞的活力,但在高浓度下可能对细胞产生毒性。2. CPS能显著增强RAW264.7细胞的吞噬活性、酸性磷酸酶活性以及NO分泌量,表明其具有免疫调节作用。3. CPS能促进RAW264.7细胞分泌IL-6、IL-1和TNF-等细胞因子,进一步发挥免疫调节作用。4. CPS通过上调巨噬细胞iNOS、COX-2、IL-1和IL-6基因的表达,促进免疫刺激介质NO、L-1和IL-6的产生。5. CPS具有抗氧化活性,能延长秀丽隐杆线虫的寿命,并提高其抗热应激能力。6. CPS在延长线虫寿命的同时,还能增强线虫的生殖能力。7. CPS可能通过胰岛素信号和热应激信号双通路调控实现线虫寿命延长。

图  1   CPS对RAW264.7细胞活力的影响

Figure  1.   Effects of CPS on cell viability in RAW264.7 cells

注:不同字母代表差异显著(P<0.05),图2~图5同。


图  2   CPS对RAW264.7细胞吞噬活性的影响

Figure  2.   Effects of CPS on cytophagocytosis activity in RAW264.7 cells

methods

图  3   CPS对RAW264.7细胞酸性磷酸酶活性的影响

Figure  3.   Effects of CPS on acid phosphatase activity in RAW264.7 cells


图  4   CPS对RAW264.7细胞NO分泌的影响

Figure  4.   Effects of CPS on NO secretion in RAW264.7 cells

图  5   CPS对RAW264.7细胞IL-6(A)、IL-1β(B)和TNF-α(C)分泌量的影响

Figure  5.   Effects of CPS on secretion of IL-6 (A), IL-1β (B) and TNF-α (C) in RAW264.7 cells

图  6   CPS对RAW264.7细胞mRNA相对表达量的影响

Figure  6.   Effect of CPS on mRNA relative expression in RAW264.7 cells

注:*P<0.05表示差异显著,**P<0.01表示差异极显著,图10、图11同。


图  7   不同浓度CPS处理线虫的生存曲线

Figure  7.   Survival curves of C. elegans treated with different concentrations of CPS

图  8   不同浓度CPS处理线虫氧化应激环境下的生存曲线

Figure  8.  Survival curves of C. elegans treated with different concentrations of CPS under oxdative stress environment

图  9   不同浓度CPS处理线虫热应激环境下的生存曲线

Figure  9.   Survival curves of C. elegans treated with different concentrations of CPS under heat stress environment

图  10   不同浓度CPS对线虫生殖能力的影响

Figure  10.   Effect of different concentrations of CPS on reproductive ability of C. elegans

图  11   CPS对线虫体内寿命相关基因表达水平的影响

Figure  11.   Effect of CPS on the expression level of lifespan-related genes in C. elegans


表  1   荧光定量PCR引物序列

Table  1   Primers for fluorescent quantitative PCR

表  2   荧光定量PCR引物序列

Table  2   Primers for fluorescent quantitative PCR

PART.02

思维导图

PART.03

结论

总结了发酵乳杆菌S1荚膜多糖(CPS)具有免疫调节和抗衰老活性,能够提高细胞活力和吞噬活性,促进NO和细胞因子分泌,改善线虫的抗氧/热应激能力,并通过调控信号通路延缓衰老。研究指出CPS有潜力成为天然免疫调节剂和抗衰老成分,但需进一步利用蛋白质组学、代谢组学及体内实验来深入验证其有效性。

引用本文:王坤,邰孟蝶,潘禹溪,等.  发酵乳杆菌S1荚膜多糖的免疫调节及抗衰老活性[J]. 食品工业科技,2025,46(12):360−369. doi:  10.13386/j.issn1002-0306.2024070325.


Citation:WANG Kun, TAI Mengdie, PAN Yuxi, et al. Immunomodulatory and Anti-aging Activities of a Capsular Polysaccharide from Lactobacillus fermentum S1[J]. Science and Technology of Food Industry, 2025, 46(12): 360−369. (in Chinese with English abstract). doi:  10.13386/j.issn1002-0306.2024070325.


基金项目:黑龙江省自然科学基金优秀青年项目(YQ2021C029)。
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通信作者简介


左锋,教授,博士,博士生导师,黑龙江八一农垦大学科技处副处长。中国农业高新技术委员会理事,中国粮油学会食品分会理事,黑龙江食品科学技术学会理事,国家自然科学基金评审专家,国家博士后基金项目评审专家,黑龙江省科学技术奖励评审专家,Food Chemistry、Journal of Food Composition and Analysis、Frontiers in Nutrition、《食品工业科技》等期刊审稿人。主要从事植物蛋白加工与利用、粮食加工副产物综合利用等方面的科学研究工作,先后承担了国家青年基金项目、国家博士后基金项目、“十二五”国家科技支撑研究项目、“十三五”国家重点研发科技项目、黑龙省重点研发计划等各类项目20余项,在各类期刊发表学术论文100余篇,被SCI\EI收录30余篇,授权/申请发明国家发明专利18 项,获得各类省部级奖励5 项,出版专著教材8 部。另外,长期与企业开展技术合作,承担了“东北大酱的多菌种快速发酵技术及系列产品研发”、“高蛋白速溶豆粉系列产品研发”等企业技术开发工作,多项技术成果经鉴定达到国际先进和国内领先水平,为食品产业发展创造了显著的经济和社会效益。



(以上信息来自黑龙江八一农垦大学官网


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各位专家学者:

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食品科学家是推动食品学科发展、产业进步的中坚力量,而青年科学家是重要力量。本次论坛诚挚邀请国内外各大院校、科研院所、食品企业等专家共同参与,期待食品科学家、青年科学家、博士研究生、硕士研究生积极提交研究成果,分享研究心得,共同推动食品学科的发展。本届论坛不仅为国内外食品学科领域的交流与合作提供了平台,也将为食品期刊、食品饮料企业、仪器商提供展览、展示。Food Junction:2025第三届食品科学家论坛及产学研交流大会期待与您相约“塞上江南”——银川。


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