一、研究背景
衰老是指机体对环境的生理和心理适应能力进行性降低、逐渐趋向死亡的现象。衰老可分为两类:生理性衰老和病理性衰老。前者指成熟期后出现的生理性退化过程,后者是由于各种外来因素(包括各种疾病)所导致的老年性变化。衰老是不可避免的,但延缓衰老却是可能的,延缓衰老即推迟或者减少疾病的发生,从而提高个体的生存质量。抗氧化是指抗氧化自由基,人体因为与外界的持续接触,包括呼吸、外界污染、放射线照射等因素,在人体内不断地产生自由基,而衰老或其它疾病大都与过量自由基的产生有关联,因此清除自由基可延缓衰老进程。
凝结魏茨曼氏菌(Weizmannia coagulans)是一类革兰氏阳性、兼性厌氧至微好氧菌。该菌种已通过美国食品药品监督管理局的GRAS(Generally Recognized as Safe,公认安全)认定。2016年,我国也批准了凝结魏茨曼氏菌作为食品可用菌种,可将其应用于各类益生菌食品中。目前凝结魏茨曼氏菌因其抑制有害菌、调节肠道菌群及提高宿主免疫力等作用,应用在饲料、食品、发酵产品等行业中。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(Nicotinamide Adenine Dinucleotide,NAD或NAD+),又称为氧化型辅酶Ⅰ,是一种传递电子的生物学物质。NAD+作为体内很多脱氢酶中的一种辅酶,其功能是连接三羧酸循环和呼吸链,将代谢过程中脱下来的氢传递给黄素蛋白。论文“烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的合成及功能研究进展(杨敏等,生物化工)”认为,随着年龄增长,体内NAD+含量减少,从而引起一系列代谢综合紊乱的病理,因此外源补充NAD+很有必要。芦笋(Asparagus,Asparagus officinalis L.)是天门冬科天门冬属多年生草本植物石刁柏的幼苗,可供蔬食,我国是芦笋的最大生产国。芦笋含有丰富的维生素B、维生素A以及叶酸、硒、铁、锰、锌等微量元素以及人体所必需的各种氨基酸,具有较高的营养价值。论文“芦笋的营养功能及施硒对芦笋品质影响研究进展(沈乐丞等,中国检验检测)”认为,芦笋含有丰富的营养成分,还含有多糖类、皂角甙类及黄酮类等多种生物活性成分,具有抗癌、提高免疫力、降血脂、抗疲劳、抗炎症等多种保健功能。各界虽然对于凝结魏茨曼氏菌、NAD和芦笋的功效有一定的认识,但长期以来,尚未有将以上三种物质共同使用的报道,向其中添加凝结魏茨曼氏菌及其后生元后的功效更无从知晓。
二、作用机制
由表1可知,相比于对照组细胞,使用高糖处理细胞后的实验组细胞的死亡率明显增加;在实验组中,复合物组的死亡率最低,为31.2±0.2%;表明凝结魏茨曼氏菌后生元复合物对于细胞具有抗衰老作用。
从表2的结果可以看出,益生菌组、后生元组、芦笋组、NAD组、复合物组均相对于对照组能够提高CAT、SOD、GSHPx的活性,相比对照组,复合物组能够更明显地提高相应的各组分的CAT、SOD、GSHPx活性,其CAT为(2.67±0.77)KU/L、SOD为(24.45±3.65)KU/L、GSHPx为(20.48±2.36)KU/L,复合物组中各物质表现出了协同作用,表明凝结魏茨曼氏菌后生元复合物提升了细胞抗氧化功能。
由表3可知,与对照组相比,各实验组小鼠潜伏期均缩短。其中,复合物组表现最优,复合物组中小鼠潜伏期为(24.0±3.4)s。可见复合物组处理后,小鼠健康状况改善,复合物组处理表现出协同作用,小鼠健康状况能够长久维持,衰老进程推迟。
由表4可知,与对照组相比,各实验组小鼠脾脏指数和胸腺指数均增加。胸腺和脾脏指数高低取决于其中淋巴细胞增殖的程度,可估计免疫功能的强弱。其中,复合物组表现最优,复合物组中小鼠胸腺指数和脾脏指数分别为(2.8±0.4)mg/g和(5.5±0.9)mg/g。可见复合物组处理后,小鼠免疫功能较强,健康状况保持较好,衰老进程推迟。综上所述,复合物组表现最优,CAT为(2.67±0.77)KU/L、SOD为(24.45±3.65)KU/L、GSHPx为(20.48±2.36)KU/L,水迷宫测试中潜伏期为(24.0±3.4)s,胸腺指数和脾脏指数分别为(2.8±0.4)mg/g和(5.5±0.9)mg/g,该结果不仅比对照组有显著优势,相较于单独使用的后生元组、芦笋组、NAD组具有较大提升,体现出协同增效作用,具体表现为长期维持小鼠健康状况,对小鼠的抗衰老抗氧化作用显著。三、研究结论
本发明公开了一株具有抗衰老抗氧化作用的凝结魏茨曼氏菌及其后生元和应用,属于微生物发酵技术领域。本发明筛选获得一株凝结魏茨曼氏菌,通过培养获得菌体及其后生元,将后生元与芦笋提取物和NAD组成复合物,该复合物展现出协同增效作用,具体表现为降低细胞死亡率,提升细胞CAT、SOD、GSH‑Px等抗氧化物质的活性,长期维持小鼠健康状况,对小鼠的抗衰老抗氧化作用显著。本发明不仅对于凝结魏茨曼氏菌及其后生元的综合利用具有实际价值,对于延缓衰老、维持机体活性方面也具有重要的社会价值。
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