“High-throughput screening of probiotics in fermented foods and their potential application in alleviating alcohol-induced damage”是江南大學劉雙平團隊 2025 年 2 月份發(fā)表在期刊《Food &Function》的一篇文章,主要內(nèi)容是關于一種高通量篩選方法,用于從發(fā)酵產(chǎn)品中篩選出具有高乙醇降解能力的益生菌菌株,并評估它們在減輕酒精誘導的肝臟損傷中的潛在應用。
研究方法
該研究首先從泡菜、酸菜、酶制劑和陳年黃酒中分離目標菌株,采用自動化液體處理和自動化微生物克隆篩選系統(tǒng)的成像識別和高速挑取技術,實現(xiàn)了單菌落的快速轉(zhuǎn)移和培養(yǎng)。通過建立的基于 WST-8 比色反應的高通量篩選方法,快速識別和評估能夠降解乙醇的菌株。之后對篩選出的菌株進行復篩,綜合評估它們降解乙醇和乙醛的能力、胃液耐受性和益?菌特性,最后,通過動物實驗評估了目標菌株對酒精性肝損傷的潛在保護作用。
實驗結(jié)果
高通量篩選:
研究開發(fā)了一種高通量篩選技術,通過測量菌株在乙醇環(huán)境中產(chǎn)生的 NADH 含量,快速篩選出具有潛在酒精降解能力的菌株。實驗驗證了 WST-8 與 NADH 含量之間的良好線性關系,并確定了最佳的 WST-8 濃度和乙醇濃度。利用高通量全?動菌種篩選工作站和 QPix 420 全?動菌落篩選儀,實現(xiàn)了菌落的高效篩選。通過這種方法,從 8340 株菌中篩選出 33 株具有強乙醇乙醛降解能力的菌株。
Fig. 1 High-throughput screening process: 1. acquisition of single colonies; 2. automatic sub-assembly of 96-channel liquid; 3. identification and high-throughput picking; 4. anaerobic culture and index detection.
菌株復篩:
對篩選出的 33 株菌進行復篩,首先驗證菌株對乙醇和乙醛的降解能力。結(jié)果顯示,A1H11、I4G10 和 B4A9 等 17 個菌株對乙醇和乙醛具有較強的降解能力。從中選擇 3 株 A1H11、I3D12、B4C8 進行胃液耐受性和粘附特性評估。A1H11 在胃液耐受性測試中表現(xiàn)出較好的耐受性,而 I3D12 和 B4C8 則相對較弱。這些菌株的疏水性和自聚集能力較弱,可能影響它們在腸道中的定植能力。因此,可能需要額外的手段來促進菌株的定植。
Fig. 2 (A) Degradation rate of 10% vol ethanol by strains; (B) degradation rate of 20% vol ethanol by the strain; (C) residual rates of acetaldehyde at different time points; (D) strain hydrophobicity; (E) strain self agglutination ability.
動物實驗評估:
通過慢發(fā)型急性酒精性肝損傷小鼠模型(Gao-Bing 模型),評估了 A1H11(益生菌組 I)、I3D12(益生菌組 II)和 A1H11 與 I3D12 混合(益生菌組 III)對酒精性肝損傷的保護作用。結(jié)果顯示,與單菌株組相比,混合菌株組在降低血清 AST 水平、提高 GSH 水平和 SOD 活性方面表現(xiàn)出更顯著的效果?;旌暇杲M在減輕肝臟脂肪變性和改善腸道損傷方面也顯示出更好的效果。
Fig. 3(A) Blood ALT content in mice; (B) mouse blood AST content; (C) liver GSH content; (D) total liver SOD content; (E) total hepatic antioxidant capacity; (F) MDA content in the liver; (G) liver cholesterol content; (H) hepatic triglyceride content; (I) liver HDLC content outcomes are stated as mean ± SD, *p < 0.05, **p < 0.005, ***p < 0.001, ****p < 0.0001.
Fig. 4 Mouse liver HE sections (left); oil red O sections (middle); mouse small intestine sections (right) (magnification ×200).
結(jié)論
該研究成功建立了一種基于 WST-8 比色反應的高通量篩選平臺,用于從發(fā)酵食品中篩選具有高酒精代謝酶活性的菌株。通過高通量菌株工作站,從 40 種發(fā)酵食品中全面篩選和評估了 8340 株菌,最終確定了兩種具有顯著乙醇和乙醛降解能力的菌株。此外,研究還比較了單菌株和混合菌株對酒精誘導的肝損傷的保護作用,發(fā)現(xiàn)混合菌株優(yōu)于單菌株。盡管這些菌株在粘附能力上可能存在局限性,但可以通過表面包囊等技術增強其粘附特性。這項研究不僅揭示了益生菌在酒精代謝中的潛在作用,還為預防和治療酒精誘導的損傷提供了新的見解和策略。盡管取得了這些成果,但研究仍存在一些局限性,如樣本主要來自發(fā)酵食品,可能限制了菌株多樣性的全面性。未來的研究應擴大樣本來源,包括更廣泛的地理區(qū)域和食品類型,并進一步探索這些因素對酒精代謝的綜合影響。
參考文獻
Jun-Pu Zhang, Ming-Liang Li,Dong-Liang Re,Qi-Lin Yang,
Jian Mao and Shuang-Ping Liu ,High-throughput screening of probiotics in fermented foods and their potential application in alleviating alcohol-induced damage,F(xiàn)ood Funct., 2025, 16, 2564–2576,DOI: 10.1039/d4fo05735j
關于
Molecular Devices 始創(chuàng)于上世紀 80 年代美國硅谷,并在全球設有多個代表處和子公司。2005 年,Molecular Devices 在上海設立了中國代表處,2010 年加入全球科學與技術的創(chuàng)新者丹納赫集團,2011 年正式成立商務公司: (上海) 有限公司。Molecular Devices 以持續(xù)創(chuàng)新、快速高效、高性能的產(chǎn)品及完善的售后服務著稱業(yè)內(nèi),我們一直致力于為客戶提供在生命科學研究、制藥及生物治療開發(fā)等領域蛋白和細胞生物學的創(chuàng)新性生物分析解決方案。
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