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FSHW | 格氏乳酸杆菌CCFM1255通过调节肠道微生物组和血清代谢组促进去卵巢大鼠外周雌激素合成

FSHW | 格氏乳酸杆菌CCFM1255通过调节肠道微生物组和血清代谢组促进去卵巢大鼠外周雌激素合成 David跨境日记
2025-05-22
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# Introduction

已知卵巢雌激素生成的下降会产生有害的健康后果,并对更年期妇女的生活质量产生负面影响。提高雌二醇水平是更年期妇女预防疾病的关键。在本研究中,从健康婴儿中分离的格氏乳酸杆菌CCFM1255被发现对去卵巢大鼠的雌二醇生成具有积极作用。CYP19是催化雄激素转化为雌激素的关键酶,CCFM1255处理后脂肪组织中CYP19表达上调。通过非靶向代谢组分析和靶向代谢物检测鉴定CCFM1255处理改变的关键代谢物。CCFM1255处理显著提高了血清谷氨酰胺(Gln)浓度。血清Gln浓度与雌二醇浓度呈显著正相关。CCFM1255处理重塑了肠道微生物组的结构,这与血清代谢物浓度的某些变化有关。这些结果表明,提供CCFM1255作为膳食补充剂可能是通过增加循环雌二醇来缓解更年期症状的有效策略。

# Results and Discussion

CCFM1255增加去卵巢大鼠循环雌二醇浓度并抑制炎症反应
雌二醇主要由卵巢产生。因此,在双侧卵巢切除后,其血清浓度显著降低(图1A)。与OVX组大鼠相比,给予CCFM1255治疗的去卵巢大鼠血清雌二醇浓度显著升高。与CCFM1255不同,JSWX1-1处理未能显著提高血清雌二醇浓度。血清FSH和睾酮浓度在SHAM和OVX大鼠(图1B和C)之间没有显著差异。益生菌(CCFM1255和JSWX1-1)处理对血清FSH和睾酮浓度(图1B和C)也无明显影响。

图1  CCFM1255对去卵巢大鼠性激素和炎症的调节作用

双侧卵巢切除显著增加了空腹血糖浓度(图1D)。用药治疗后CCFM1255和JSWX1-1的空腹血糖浓度与OVX组相比显著降低。具体而言,CCFM1255处理后,空腹血糖浓度恢复至SHAM(CCFM1255:(5.49±2.03)mmol/L,SHAM:(5.55±1.15)mmol/L)。与假手术组大鼠相比,OVX大鼠表现出更严重的炎症,表现为IL-10浓度轻微升高,(无显著差异;图1E)和TNF-α浓度显著升高(图1F)。CCFM1255组大鼠有显著降低的浓度IL-10和TNF-α高于OVX组。JSWX1-1治疗可降低去卵巢大鼠TNF-α水平。益生菌制剂(CCFM1255和JSWX1-1)对去卵巢大鼠体重和摄食量无明显影响。

CCFM1255上调脂肪组织中CYP19的转录
基于雌二醇生物合成途径,测定了类固醇合成相关酶的浓度。在肾上腺组织中,发现StAR,CYP11A,CYP19和17β-HSD的转录水平在各组之间没有显著差异(图2A)。各组间CYP17A1基因浓度无明显变化(图2A)。假手术组大鼠肾上腺组织中3β-HSD转录本水平显著高于模型组OVX大鼠(图2A)。在脂肪组织中,17β-HSD转录水平和3β-HSD浓度在各组之间没有显著差异(图2B)。腹腔脂肪组织中CYP19转录本和CYP19蛋白水平显著升高CCFM1255大鼠高于OVX大鼠(图2B)。

图2  CCFM1255对雌激素合成相关酶的影响

血清代谢组分析揭示了潜在的生物标志物
为了检测去卵巢大鼠的代谢变化,分析了循环血清代谢物,并记录了143种代谢物。正交偏最小二乘法-判别分析(OPLS-DA)显示,OVX和其他组之间的各种血清代谢物有显著差异(图3A)。通过对组间进行Pearson检验,列出了组间显著差异的前30种代谢物,并绘制了热图(图3B)。进行随机森林分析,根据血清代谢物对组分离的相对贡献对其进行排序。

图3  CCFM1255对血清代谢组谱的影响

CCFM1255组中,AA的变化与循环雌二醇浓度相关
基于血清代谢组结果,AAs被指定为指示组间变化的主要生物标志物,并对其血清浓度进行了定量。与制备的氨基酸标准品比较,血清中共检测到8种氨基酸:谷氨酰胺(Gln)、甲硫氨酸(Met)、丙氨酸(Ala)、精氨酸(Arg)、脯氨酸(Pro)、赖氨酸(Lys)、酪氨酸(Tyr)和苯丙氨酸(Phe)(图4A)。CCFM1255组大鼠血清Gln浓度显著高于OVX组。SHAM组血清Lys浓度显著高于OVX组。然而,JSWX1-1处理对这些AAs的浓度没有影响。观察到SHAM和CCFM1255组的血清AA浓度与OVX组相比均有显著性差异;SHAM和CCFM1255组大鼠的雌二醇浓度也高于OVX组。为了研究血清中的雌二醇浓度是否受到AAs的影响,建立了相关网络图,如图4B所示。血清雌二醇浓度与血清Lys(P<0.001)、Pro(P<0.001)、Gln(P=0.0192)和Ala(P=0.0224)浓度呈显著正相关,与血清Arg(P=0.0134)浓度呈显著负相关。还观察到了丰度OVX组软皮菌类低于其余各组。为了探索肠道菌群和血清AA浓度之间的关系,量化了它们的关系,并使用热图进行了可视化(图5E)。结果表明,血清AA含量的变化与肠道菌群的改变有关,血清AA含量的变化与肠道菌群的改变有关。

图4  CCFM 1255对血清中AAs的影响

图5  肠道菌群分析

# Conclusion 

CCFM1255能有效提高去卵巢大鼠循环中雌二醇的浓度,减轻雌二醇缺乏引起的炎症反应;CCFM1255能通过调节血清代谢产物和肠道微生物代谢,促进脂肪组织CYP19的表达,促进雌激素的生物合成。然而,CCFM1255治疗后,去卵巢大鼠循环雌激素水平与肠道关键代谢物的关系尚不清楚,CCFM1255对外周雌激素合成的关键效应也尚未探讨,这些问题仍需在未来的研究中阐明。



Lactobacillus gasseri CCFM1255 promotes peripheral estrogen synthesis in ovariectomized rats by modulating the gut microbiome and serum metabolome



Qian Chena,b, Haiqin Chena,b,c,d, Jianxin Zhaoa,b,c,d, Wei Chena,b,c, Gang Wanga,b,c,d,*

a State Key Laboratory of Food Science and Resources, Jiangnan University, Wuxi 214122, China

b School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China

National Engineering Research Center for Functional Food, Jiangnan University, Wuxi 214122, China

d (Yangzhou) Institute of Food Biotechnology, Jiangnan University, Yangzhou 225004, China

*Corresponding author.

Abstract

The decline in ovarian estrogen production is known to have detrimental health consequences and negatively affect the quality of life in menopausal women. Increasing estradiol levels is key to preventing disease in menopausal women. In this study, Lactobacillus gasseri CCFM1255 isolated from healthy infants was found to have a positive effect on estradiol production in ovariectomized rats. CYP19, the key enzyme catalysing the conversion of androgens into estrogens, was upregulated in adipose tissue upon CCFM1255 treatment. Untargeted metabolome analysis and targeted metabolite detection were used to identify the key metabolites altered by CCFM1255 treatment. CCFM1255 treatment significantly improved the serum concentration of glutamine (Gln). A significantly positive correlation was observed between serum Gln and estradiol concentrations. CCFM1255 treatment reshaped the structure of the gut microbiome, which was correlated with certain changes in serum metabolite concentrations. These results indicate that the provision of CCFM1255 as a dietary supplement may be an effective strategy to alleviate menopausal symptoms by increasing circulating estradiol.

Reference:

CHEN Q, CHEN H Q, ZHAO J X, et al. Lactobacillus gasseri CCFM1255 promotes peripheral estrogen synthesis in ovariectomized rats by modulating the gut microbiome and serum metabolome[J]. Food Science and Human Wellness, 2024, 13(6): 3301-3310. DOI:10.26599/FSHW.2023.9250016.

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翻译:母朵银(实习)
编辑:梁安琪;责任编辑:孙勇
封面图片:图虫创意





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