【4连发-4】氰钴胺和甲钴胺对炎性肠病和肠道微生物组成的影响 | 用户文章

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氰钴胺和甲钴胺对炎性肠病和肠道微生物组成的影响

Impact of Cyanocobalamin and Methylcobalamin on Inflammatory Bowel Disease and the Intestinal Microbiota Composition

发表期刊： Journal of Agricultural and Food Chemistry

影响因子： 3.412

发表单位： 浙江工商大学

技术手段：16S rRNA测序（联川提供）

1研究背景

炎症性肠病（IBD），是胃肠道中不受控制的慢性和复发性炎症反应，其与粘膜免疫失调和肠道微生物群的改变有关。IBD通常涉及回肠末端，回肠末端是维生素B12吸收的主要部位。维生素B12是水溶性维生素之一，是天然存在含钴有机金属化合物的总称。维生素B12缺乏会导致细胞分裂，神经病变，神经系统紊乱和恶性贫血等疾病。维生素B12以甲钴胺（MECBL）、氰钴胺（CNCBL）、腺钴胺素（ADCBL）等形式存在，只能通过细菌、古细菌和有限的几种藻类合成。

维生素B12不仅可作为营养物质，还可作为信号对肠道微生态的空间和功能产生影响。然而，有研究发现，一些IBD患者的症状在补充不同维生素B12之后会加重。许多研究表明，肠道微生物群的失调和参与宿主-微生物相互作用的基因与IBD有关。核糖开关是相应mRNA的5'非翻译前导序列，其通过与特定分子结合来调节翻译起始和基因表达。维生素B12依赖性核糖开关可在IBD形成期间充当调节剂。CNCBL，MECBL和ADCBL的存在可抑制钴胺素生物合成cob操纵子和转运蛋白btuB基因的表达。

尽管如此，关于钴胺素（维生素B12）如何塑造肠道微生物组成，钴胺素如何通过酶或核糖开关介导肠道微生物的变化以及它如何影响IBD仍然未知。

2研究方法

本研究对补充2种不同钴胺素后IBD恶化的60只小鼠（C57BL/6小鼠，10周龄）进行了研究，用MECBL或CNCBL处理硫酸葡聚糖钠诱导的IBD小鼠，评估小鼠的疾病活动指数（DAI）评分和肠炎症状；收集小鼠粪便样品，利用16s rRNA测序分析微生物群组成，利用PICRUSt预测功能谱，并测量短链脂肪酸，以检查钴胺素的应用是否会加重IBD并改变小鼠肠道微生物的分类和功能组成。

将60只小鼠随机分成10组：

第1组：正常对照（NC）组；

第2组：葡聚糖硫酸钠（DSS）+生理盐水处理组；

第3组：DSS+CNCBL低浓度处理组（0.0125mg/L）；

第4组：DSS+CNCBL中浓度处理组（0.125mg/L）；

第5组：DSS+CNCBL高浓度处理组（1.25mg/L）；

第6组：DSS+MECBL低浓度处理组（0.0125mg/L）；

第7组：DSS+MECBL中浓度处理组（0.125mg/L）；

第8组：DSS+MECBL高浓度处理组（1.25mg/L）；

第9组：CNCBL（1.25 mg/L）处理组；

第10组：MECBL（1.25 mg/L）处理组；

为了诱导急性结肠炎，将5％w/v DSS溶解在饮用水中并饲喂小鼠5天。对于钴胺素处理组，在饮用水中制备一定浓度的CNCBL或MECBL，并在最后3天与DSS处理组一起饲喂小鼠。在第7天处死小鼠，快速取出结肠组织并测量长度和重量。用生理盐水冲洗结肠腔中的粪便后，将结肠固定在4％中性多聚甲醛溶液中进行形态学评估。

3研究结果

DAI评分和肠炎症状分析结果表明，CNCBL处理没有改善小鼠的结肠炎症状甚至加重症状，而MECBL处理显著降低了DAI评分，改善了粪便的稠度。H＆E染色分析数据表明，CNCBL处理恶化了结肠粘膜组织的损伤，而MECBL处理部分减弱了该症状。此外，CNCBL可明显加重DSS处理诱导的局部炎症反应，而MECBL有效缓解了DSS诱导的结肠炎的炎症反应和细胞因子转录。

16S rRNA测序数据分析结果表明，DSS补充显著抑制细菌丰度，与对照和不含DSS的钴胺素补充组相反。含DSS的MECBL和CNCBL补充组对Chao1指数没有显著影响。DSS处理组的Shannon指数低于其他组。这两项指标表明，DSS的补充导致细菌的多样性和丰富度均下降，而钴胺素的补充不能恢复IBD小鼠的细菌多样性和丰度。补充高浓度的CNCBL后，在IBD小鼠肠道微生物生态系统中观察到埃希氏杆菌属/志贺氏杆菌属丰度较高，而乳杆菌属、布鲁氏菌属和梭菌XVIII丰度较低。钴胺素处理后，肠杆菌科和异构短链脂肪酸的相对丰度较高的结果表明，高浓度的CNCBL的补充明显加重了IBD。

在钴胺素依赖性酶中，CNCBL在腺钴胺素系统中比MECBL更有效。各种钴胺素的独特作用与维生素B12依赖性核糖开关的分布和效率有关。CNCBL对所有核糖开关具有强烈的抑制作用，特别是对来自肠杆菌科的btuB和pocR核糖开关。CNCBL通过核糖开关和酶系统增强肠杆菌科细菌的比例，从而加重了IBD。

4研究结论

本研究发现MECBL通过平衡肠道微生物群恢复了生态失调并抑制炎症，特别是通过调节酶活性、并且主要通过关闭/开启核糖开关来抑制肠杆菌科微生物的快速生长。本研究在高浓度CNCBL处理下肠道微生物失调的结果为在共生条件下提供合适浓度的CNCBL或MECBL提供了关键参考。

图 补充钴胺素的DSS诱导的IBD小鼠中IBD，SFCA和肠道微生物之间的关系

本研究中的16S rRNA测序由联川生物提供

5参考文献

Xuan Zhu, Shasha Xiang, et al. (2018) Impact of Cyanocobalamin and Methylcobalamin on Inflammatory Bowel Disease and the Intestinal Microbiota Composition. J. Agric. Food Chem. DOI: 10.1021/acs.jafc.8b05730

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