重组人乳铁蛋白和重组人溶菌酶对小鼠溃疡性结肠炎的改善作用研究

doi:10.19586/j.2095-2341.2021.0094

生物技术进展 ›› 2022, Vol. 12 ›› Issue (1): 120-128.DOI: 10.19586/j.2095-2341.2021.0094

重组人乳铁蛋白和重组人溶菌酶对小鼠溃疡性结肠炎的改善作用研究

丁宁¹(), 许叶¹, 曾玮思², 胡彦周¹, 洪凌宇¹, 黄昆仑¹, 贺晓云¹()

^1.中国农业大学食品科学与营养工程学院，农业农村部农业转基因生物安全评价（食用）重点实验室，北京 100083
^2.中国农业大学生物学院，北京 100094

收稿日期:2021-05-26 接受日期:2021-08-09 出版日期:2022-01-25 发布日期:2022-01-26
通讯作者: 贺晓云
作者简介:丁宁 E-mail：473764862@qq.com；
基金资助:
国家转基因生物新品种培育重大专项项目(2016ZX08011-005)

Improvement Effect of Recombinant Lactoferrin and Recombinant Lysozyme on Ulcerative Colitis in Mice

Ning DING¹(), Ye XU¹, Weisi ZENG², Yanzhou HU¹, Lingyu HONG¹, Kunlun HUANG¹, Xiaoyun HE¹()

^1.Key Laboratory of Safety Assessment of Genetically Modified Organism （Food Safety），the Ministry of Agriculture and Rural Affairs，College of Food Science and Nutritional Engineering，China Agricultural University，Beijing 100083，China
^2.College of Biological Sciences，China Agricultural University，Beijing 100094，China

Received:2021-05-26 Accepted:2021-08-09 Online:2022-01-25 Published:2022-01-26
Contact: Xiaoyun HE

摘要/Abstract

摘要：

溃疡性结肠炎（ulcerative colitis，UC）是一种发生于直肠和结肠的慢性非特异性炎症疾病，近年来发病率明显上升。为探究转基因牛乳中提取的重组人乳铁蛋白和重组人溶菌酶对改善UC的作用，采用葡聚糖硫酸钠（dextran sulfate sodium salt，DSS）构建小鼠UC模型，30只雄性C57BL/6N小鼠随机分为空白对照组（CON组）、模型对照组（DSS组）、低浓度乳铁蛋白组（L-rLF组，50 mg·kg^-1·BW^-1）、高浓度乳铁蛋白组（H-rLF组，100 mg·kg^-1·BW^-1）、低浓度溶菌酶组（L-rLZM组，50 mg·kg^-1·BW^-1）和高浓度溶菌酶组（H-rLZM组，100 mg·kg^-1·BW^-1）。造模后用重组乳铁蛋白和溶菌酶分别灌胃1周，取小鼠血清及结肠，观察器官病理变化，测定炎症因子以及肠道菌群等相关指标。研究结果显示，与模型组相比，低浓度乳铁蛋白组和低浓度溶菌酶组小鼠疾病活动指数（disease activity index，DAI）、结肠缩短量、组织病理学评分均显著降低，且结肠组织中促炎因子（IL-6、lL-1β、TNF-α）表达量、血清和肝脏中脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）浓度显著降低，高浓度乳铁蛋白处理组小鼠肠道菌群结构显著改善。表明重组人乳铁蛋白和重组人溶菌酶均可以不同程度地改善小鼠UC，为重组人乳铁蛋白和重组人溶菌酶的未来应用提供了新的思路和理论支持。

关键词: 溃疡性结肠炎, 重组人乳铁蛋白, 重组人溶菌酶, 炎症因子, 肠道菌群

Abstract:

Ulcerative colitis （UC） is a chronic， nonspecific inflammatory disease occurring in the rectum and colon， and its incidence has increased significantly in recent years. This study aimed to explore the improvement effect of recombinant human lactoferrin and recombinant human lysozyme derived from genetically modified cow milk on UC， mice UC models were established by dextran sodium sulfate （DSS）. 30 male C57BL/6N mice were randomly divided into blank control group （CON group）， model control group （DSS group）， low-concentration lactoferrin group （L-rLF group， 50 mg·kg^-1·BW^-1）， high-concentration lactoferrin group （H-rLF， 100 mg·kg^-1·BW^-1）， low-concentration lysozyme group （L-rLZM group， 50 mg·kg^-1·BW^-1） and high-concentration lysozyme group （H-rLZM group， 100 mg·kg^-1·BW^-1）. After model building， the mice were given lactoferrin and lysozyme by gavage for one week. The serum and colon of mice were collected to observe the pathological changes of organs， and inflammatory factors and intestinal flora were determined. The results showed that， compared with the model group， disease activity index （DAI）， colon length reduction and histopathological score of mice in the low-concentration lactoferrin group and low-concentration lysozyme group were significantly reduced after lactoferrin and lysozyme gavage. The expression of prionflammatory factors （IL-6， LL-1β， TNF-α） in colon tissue and the concentration of lipopolysaccharide （LPS） in serum and liver were significantly decreased， and the structure of intestinal microflora was also significantly improved in the high-concentration lactoferrin group. The results showed that both recombinant lactoferrin and recombinant lysozyme could improve the ulcerative colitis in mice to varying degrees. This study provided a new idea and theoretical support for the future application of recombinant human lactoferrin and recombinant human lysozyme.

Key words: ulcerative colitis, recombinant human lactoferrin, recombinant human lysozyme, inflammatory cytokines, intestinal flora

中图分类号:

R576

丁宁, 许叶, 曾玮思, 胡彦周, 洪凌宇, 黄昆仑, 贺晓云. 重组人乳铁蛋白和重组人溶菌酶对小鼠溃疡性结肠炎的改善作用研究[J]. 生物技术进展, 2022, 12(1): 120-128.

Ning DING, Ye XU, Weisi ZENG, Yanzhou HU, Lingyu HONG, Kunlun HUANG, Xiaoyun HE. Improvement Effect of Recombinant Lactoferrin and Recombinant Lysozyme on Ulcerative Colitis in Mice[J]. Current Biotechnology, 2022, 12(1): 120-128.

图/表 13

表1 DAI评分标准[10]

Table 1 DAI scroing criteria[10]

评分/分	体质量下降	粪便状态	便血情况
0	0	正常	阴性（-）
1	0~5%	介于正常与半稀便之间	介于阴性（-）与隐血（+）之间
2	6%~10%	半稀便	隐血（+）
3	11%~15%	介于半稀便与稀便之间	介于隐血（+）与肉眼血便之间
4	>15%	稀便	肉眼血便

图 1 造模体质量变化率注：“*”表示与空白对照组比较，差异具有统计学意义（P<0.05）。

Fig. 1 Change rate of body weight in modeling

图 2 造模阶段DAI评分注：“*”表示与空白对照组比较，差异具有统计学意义（P<0.05）。

Fig. 2 DAI score in modeling

图3 试验阶段体质量变化率注：“*”表示与空白对照组比较，差异具有统计学意义（P<0.05）。

Fig.3 Change rate of body weight at treatment stage

图4 试验期间DAI评分及曲线下AUC面积A：DAI评分；B：曲线下面积。“*”表示与空白对照组比较，差异具有统计学意义（P<0.05）。

Fig.4 DAI score and AUC area at treatment stage

图5 脾脏系数注：脾脏系数=脾脏质量/小鼠体质量。“*”表示与DSS模型对照组相比，差异具有统计学意义（P<0.05）；“#”表示与CON组相比，差异具有统计学意义（P<0.05）。

Fig.5 Spleen coefficient

图6 结肠平均长度注：“*”表示与DSS组相比，差异具有统计学意义（P<0.05）。

Fig. 6 Average length of colon

图7 结肠病理切片注：倍数为100×。

Fig. 7 Pathological section of colon

图8 血清中IL?1β、IL?6、TNF?α含量注：“*”表示与DSS组相比，差异具有统计学意义（P<0.05）；“#”表示与CON组相比，差异具有统计学意义（P<0.05）。

Fig.8 Serum IL?1β 、IL?6、TNF?α content

图9 血清和肝脏LPS 含量注：“*”表示与DSS组相比，差异具有统计学意义（P<0.05）。

Fig.9 Serum and liver LPS content

图10 小鼠肠道菌群指数注：“*”表示与DSS组相比，差异具有统计学意义（P<0.05）；“#”表示与CON组相比，差异具有统计学意义（P<0.05）。

Fig.10 The index of intestinal flora of mice

图11 肠道菌群门水平的影响A：肠道菌群门水平堆积图；B：厚壁菌门与变形菌门比值。“*”表示与DSS组相比，差异具有统计学意义（P<0.05）；“#”表示与CON组相比，差异具有统计学意义（P<0.05）。

Fig.11 The influence on intestinal flora at phylum

图12 肠道菌群属水平的影响注：“*”表示与DSS组相比，差异具有统计学意义（P<0.05）；“#”表示与CON组相比，差异具有统计学意义（P<0.05）。

Fig.12 Influence on intestinal flora at genus

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重组人乳铁蛋白和重组人溶菌酶对小鼠溃疡性结肠炎的改善作用研究

Improvement Effect of Recombinant Lactoferrin and Recombinant Lysozyme on Ulcerative Colitis in Mice

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