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

本文系Food Science and Human Wellness原创编译，欢迎分享，转载请授权。

＃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。

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）。

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。

在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。

＃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

c 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.

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

为深入探讨未来食品在大食物观框架下的创新发展机遇与挑战，促进产学研用各界的交流合作，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、国家市场监督管理总局技术创新中心（动物替代蛋白）及中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志主办，西华大学食品与生物工程学院、四川旅游学院烹饪与食品科学工程学院、四川轻化工大学食品与酿酒工程学院、成都大学食品与生物工程学院、成都医学院检验医学院、四川省农业科学院农产品加工研究所、中国农业科学院都市农业研究所、四川大学农产品加工研究院、西昌学院农业科学学院、宿州学院生物与食品工程学院、大连民族大学生命科学学院、北京联合大学保健食品功能检测中心共同主办的“第二届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会”即将于2025年5月24-25日在中国 四川 成都召开。

长按或微信扫码进行注册

会议招商招展

联系人：杨红；电话：010-83152138；手机：13522179918（微信同号）

为进一步深入探讨食品产业在当前复杂多变环境下的高质量发展路径，并着重关注食品科学、营养安全保障的基础研究与关键技术研发，贯彻落实“大食物观”和“健康中国2030”国家战略，北京食品科学研究院和中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志，将与国际谷物科技协会（ICC）、湖南省食品科学技术学会、湖南省农业科学院农产品加工研究所、湖南农业大学、中南林业科技大学、长沙理工大学、湘潭大学、湖南中医药大学、湖南农业大学长沙现代食品创新研究院共同举办“第十二届食品科学国际年会”。本届年会将于2025年8月9-10日在中国 湖南 长沙召开。

长按或微信扫码进行注册

会议招商招展

联系人：杨红；电话：010-83152138；手机：13522179918（微信同号）