一株具有抗糖尿病功能的植物乳桿菌及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，涉及植物乳桿菌及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 益生菌是指一類對宿主產(chǎn)生有益作用的活性微生物，通過定植于宿主腸道、生殖 系統(tǒng)內(nèi)，能夠?qū)λ拗鳟a(chǎn)生確切的健康功效，從而改善宿主體內(nèi)微生態(tài)平衡、發(fā)揮有益作用的 活性微生物的總稱。乳酸菌作為益生菌中最具代表性的菌屬，具有幫助消化、促進營養(yǎng)物質(zhì) 的吸收、緩解乳糖不耐癥、預(yù)防和治療腹瀉、調(diào)節(jié)腸道菌群和緩解便秘、調(diào)節(jié)機體免疫功能、 降低血液總的膽固醇、改善食物引起的過敏性疾病、延緩衰老及抗腫瘤等生理活性。
[0003] II型糖尿病是一類以胰島素抵抗或胰島素相對缺乏導(dǎo)致高血糖癥狀的代謝紊亂 性疾病。慢性的高血糖癥狀可能在多種器官(如眼睛、腎臟、神經(jīng)、心臟和血管)導(dǎo)致并發(fā)癥， 從而增加糖尿病患者的死亡率。受基因和環(huán)境共同作用，多種因素(如年齡、飲食、缺乏運動 和肥胖)都能誘導(dǎo)產(chǎn)生II型糖尿病。過去幾十年間，糖尿病患者人數(shù)在世界范圍內(nèi)快速增 長。當(dāng)前，已研發(fā)出多種治療糖尿病的藥物，比如雙胍類、噻唑烷二酮類和α葡萄糖苷酶類， 這些藥物能夠控制血糖水平。但他們的副作用(腸胃氣脹、腹部不適與腹瀉等)也不容忽視。 近年來，研究人員逐漸意識到，腸道菌群可能作為一種新穎的干預(yù)糖尿病的重要手段。作為 腸道菌群的重要組成部分，益生菌在攝入一定劑量時能夠提高機體健康水平。另外，近期研 究發(fā)現(xiàn)，益生菌不僅能促進腸道菌群平衡，而且可能具有降血糖功能。
[0004] 目前，國內(nèi)外研究比較多的有雙歧桿菌、干酪乳桿菌、嗜酸乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、 瑞士乳桿菌等菌株。然而，由于乳酸菌的益生活性具有菌株特異性，不同菌株之間的益生活 性差別較大。因此，需要更有針對性的篩選具有特殊生理活性的菌株，特別是我國有大量的 傳統(tǒng)發(fā)酵食品，其中有大量的乳酸菌亟待研究與開發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一株具有抗糖尿病功能的植物乳桿菌，本發(fā)明所述的菌株為 植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum)NCUl 16,以便解決中國市場上乳酸菌產(chǎn)品使用的 菌株的國產(chǎn)化問題。
[0006] 本發(fā)明提供的植物乳桿菌是從中國傳統(tǒng)泡菜老液中分離得到的植物乳桿菌 NCU116,該菌株具有抗糖尿病功能。該菌株由南昌大學(xué)食品學(xué)院食品科學(xué)與技術(shù)國家重點 實驗室分離并保藏，編號NCU116;該菌株已于2015年12月16日保藏于中國微生物菌種保藏 管理委員會普通微生物中心，地址，北京市朝陽區(qū)北辰西路1號院3號，中國科學(xué)院微生物研 究所，菌種保藏編號為：CGMCC No. 11885,建議分類命名為植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum)〇
[0007] 本發(fā)明同時提供了一種組合物，該組合物是包含所述植物乳桿菌NCU116菌株的 生理上可接受的賦形劑或稀釋劑，可以是食品或藥品。
[0008] 本發(fā)明所述的植物乳桿菌NCU116為活菌或滅活菌或該菌株的衍生物。
[0009] 本發(fā)明所述的食品可以是發(fā)酵果蔬、發(fā)酵乳、乳酪、含乳飲料、乳粉或其他含有該 菌株或該菌株衍生物的食品的任何一種。
[0010] 本發(fā)明所述的藥品是膠囊、粉劑、片劑或其他藥學(xué)上可以接受的賦形劑或稀釋劑 的任何一種。
[0011] 本發(fā)明所提供的組合物可以用于緩解糖尿病癥狀，為口服形式。具體包括：
[0012] 用于調(diào)節(jié)機體血糖、血脂、激素水平，升高短鏈脂肪酸水平，修復(fù)氧化應(yīng)激損傷、胰 腺與腎臟病理損傷，調(diào)節(jié)低密度脂蛋白受體、膽固醇7α-羥化酶、葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白4、過氧化 物酶體增殖因子活化受體α和γ的基因表達；
[0013] 或者，用于調(diào)節(jié)機體內(nèi)葡萄糖、脂肪酸、膽酸和氨基酸等代謝途徑發(fā)揮抗糖尿病作 用。
[0014] 此外，本發(fā)明還提供了利用植物乳桿菌NCU116菌株制備用于緩解糖尿病癥狀的食 品或藥品的方法。
[0015] 本發(fā)明所述食品或藥品的用途可廣義包括一種緩解糖尿病癥狀的方法，所述方法 包括給予哺乳動物可達到緩解糖尿病效果劑量的該菌株的組合物。
[0016] 在發(fā)明所提供的體外試驗證實，植物乳桿菌NCU116生長性能優(yōu)良，具備良好的耐 酸性及耐膽鹽特性，在胃腸道中存活率較高，并具備較強的腸道黏附性能，可有效抑制胃腸 道中有害菌的繁殖。
[0017] 本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上述說明即可利用本發(fā)明至最廣的程度。因此，以 下說明僅作為示例說明，并非以任何方式限制其余的揭露內(nèi)容。若本發(fā)明所述及的明確完 整事物已在與本發(fā)明有關(guān)的相關(guān)技術(shù)中出現(xiàn)已知的同等物時，這些已知的同等物將視為獨 立事項并入本文中。
[0018] 本發(fā)明提供了一株具有抗糖尿病功能的植物乳桿菌NCU116,該菌株或其組合物可 以通過調(diào)節(jié)機體內(nèi)葡萄糖、脂肪酸、膽酸和氨基酸等代謝途徑發(fā)揮抗糖尿病作用。此外，植 物乳桿菌NCU116還具有良好的胃腸道耐受性能和黏附性能，可有效抑制腸道內(nèi)大腸桿菌等 病原菌的增殖。本發(fā)明的一個目標(biāo)就是以日常攝入乳酸菌或其組合物來替代藥物，達到抗 糖尿病作用；將對人體無毒、副作用且有益健康的乳酸菌或其組合物作為緩解糖尿病癥狀 的新選擇。本發(fā)明菌株可以是食品或藥品形式的組合物，并能發(fā)酵大宗果蔬產(chǎn)生酸鮮可口、 營養(yǎng)豐富、天然果蔬味濃郁并具有良好保健功能的益生菌高效發(fā)酵果蔬產(chǎn)品（泡菜、飲料、 漿料），產(chǎn)品中無需添加任何香精香料、色素、酸味劑、穩(wěn)定劑、防腐劑等食品添加劑，所有風(fēng) 味由益生菌發(fā)酵果蔬原料產(chǎn)生。
【附圖說明】
[0019] 圖1所示為本發(fā)明分離菌株植物乳桿菌NCU116及其發(fā)酵胡蘿汁對糖尿病大鼠血糖 的影響，F(xiàn)BG:空腹血糖值;NDM:正常組，灌胃生理鹽水;DM:糖尿病模型組，灌胃生理鹽水； NCU:植物乳桿菌NCU116組，灌胃NCU116植物乳桿菌NCU116 (109CFU/mL)生理鹽水懸浮液； FCJ:發(fā)酵胡蘿卜汁組，灌胃植物乳桿菌NCU116發(fā)酵胡蘿卜汁(含菌量109CFU/mL);NFCJ:(未發(fā) 酵)胡蘿卜汁組，灌胃未發(fā)酵胡蘿卜汁。結(jié)果以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示( η = ι〇)，不同上標(biāo)字母表 示組間具有顯著性差異(P〈〇. 05)。
[0020] 圖2所示為Wistar大鼠灌喂本發(fā)明分離菌株植物乳桿菌NCU116及其發(fā)酵胡蘿汁 后，糞便短鏈脂肪酸水平的變化情況，縱坐標(biāo)為短鏈脂肪酸濃度(concentration);橫坐標(biāo) 中Acetic acid表不乙酸，Propionic acid表不丙酸，Butyric acid表不丁酸，Total SCFA 表示總短鏈脂肪酸;NDM:正常組，灌胃生理鹽水;DM:糖尿病模型組，灌胃生理鹽水;N⑶:植 物乳桿菌NCU116組，灌胃NCU116植物乳桿菌NCU116 (109CFU/mL)生理鹽水懸浮液;FCJ:發(fā)酵 胡蘿卜汁組，灌胃植物乳桿菌NCU116發(fā)酵胡蘿卜汁(含菌量10 9CFU/mL);NFCJ:(未發(fā)酵)胡蘿卜 汁組，灌胃未發(fā)酵胡蘿卜汁。結(jié)果以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示(ri=l〇)，不同上標(biāo)字母表示組間具 有顯著性差異(P〈〇.〇5)。
[0021] 圖3所示為Wistar大鼠灌喂本發(fā)明分離菌株植物乳桿菌NCU116及其發(fā)酵胡蘿汁 后，胰腺(A)和腎臟(B)組織病理學(xué)變化情況（100X)，NDM:正常組，灌胃生理鹽水;DM:糖尿病 模型組，灌胃生理鹽水;NCU:植物乳桿菌NCU116組，灌胃NCU116植物乳桿菌NCU116 (109CFU/ mL)生理鹽水懸浮液;FCJ:發(fā)酵胡蘿卜汁組，灌胃植物乳桿菌NCU116發(fā)酵胡蘿卜汁（含菌量 109CFU/mL) ;NFCJ:(未發(fā)酵)胡蘿卜汁組，灌胃未發(fā)酵胡蘿卜汁。
[0022] 圖4所示為本發(fā)明分離菌株植物乳桿菌NCU116及其發(fā)酵胡蘿汁對糖尿病大鼠脂代 謝與糖代謝的影響，縱坐標(biāo)為相關(guān)基因表達水平（Relative mRNA level);橫坐標(biāo)中LDL receptor表示低密度脂蛋白膽固醇受體，CYP7A1表示膽固醇7α-羥化酶，GLUT4表示葡萄糖 轉(zhuǎn)運蛋白4，PPAR-α表示過氧化物酶體增殖因子活化受體-a，PPAR-γ表示過氧化物酶體增 殖因子活化受體_γ ;NDM:正常組，灌胃生理鹽水;DM:糖尿病模型組，灌胃生理鹽水;NCU:植 物乳桿菌NCU116組，灌胃NCU116植物乳桿菌NCU116 (109CFU/mL)生理鹽水懸浮液;FCJ:發(fā)酵 胡蘿卜汁組，灌胃植物乳桿菌NCU116發(fā)酵胡蘿卜汁(含菌量10 9CFU/mL);NFCJ:(未發(fā)酵)胡蘿卜 汁組，灌胃未發(fā)酵胡蘿卜汁。結(jié)果以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示(ri=l〇)，不同上標(biāo)字母表示組間具 有顯著性差異(P〈〇.〇5)。
[0023] 圖5所示為本發(fā)明分離菌株植物乳桿菌NCU116及其發(fā)酵胡蘿汁對高脂高糖飼料喂 養(yǎng)結(jié)合小劑量鏈脲佐菌素誘導(dǎo)建立II型糖尿病Wistar大鼠模型的可能作用機制。圖中TC: 總膽固醇;TG:甘油