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プロバイオティクス特性を有する新規ラクトバチルス・ラムノサス菌株のリポ多糖類誘発性腸炎に対するin vitroおよびin vivoでの保護効果
Protective effects of a novel Lactobacillus rhamnosus strain with probiotic characteristics against lipopolysaccharide-induced intestinal inflammation in vitro and in vivo.
PMID: 32568317 DOI: 10.1039/d0fo00308e.
抄録
グラム陰性細菌の細胞壁の主成分であるリポ多糖類（LPS）は、上皮壁バリアを損傷し、慢性的な腸内炎症を誘発する可能性がある。本研究の目的は、新規なL. rhamnosusがLPSによって誘発される腸管の炎症や損傷を緩和できるかどうかを評価し、その根底にある可能性のある分子機構を探ることである。L. rhamnosus JL-1は、Caco-2細胞への強い付着力（92.89％）と、模擬消化管液中での生存が可能であることから、5つのL. rhamnosus株の中から選抜された。全ゲノムシークエンス解析の結果、L. rhamnosus JL-1株のゲノムには、L. rhamnosus GG株と比較して転座領域や転位領域は見られなかった。比較ゲノム解析の結果、L. rhamnosus JL-1のゲノムには接着性、耐酸性、胆汁塩抵抗性に関連する遺伝子をコードする領域が存在した。in vitro実験およびin vivo実験の両方で、LPSチャレンジは、プロ炎症性サイトカイン（TNF-α、IL-1β、IL-6）のmRNAおよびタンパク質発現を抑制することが示された。しかし、L. rhamnosus JL-1の前処理により、プロ炎症性サイトカインのmRNAおよびタンパク質発現が用量依存的に抑制された。回腸の病理組織学的解析の結果、L.ラムノサスJL-1の経口投与はLPSによる病理学的損傷を減少させることが明らかになった。さらに、L.ラムノサスJL-1はTLR4およびNF-κBのmRNAおよびタンパク質発現を抑制することが明らかになりました。これらの結果から、L.ラムノサスJL-1はTLR4/NF-κBシグナル伝達経路を阻害することで、LPSによる腸内炎症を緩和することが強く示唆されました。以上のことから、L. rhamnosus JL-1はプロバイオティクスとしての潜在的な機能を有しており、LPSによる腸管の炎症や損傷を予防する重要な役割を果たしていることが明らかになった。
Lipopolysaccharides (LPS), a main component of the Gram-negative bacterial cell wall, can damage the epithelial wall barrier and induce chronic intestinal inflammation. The purpose of this study is to evaluate whether the novel L. rhamnosus could alleviate intestinal inflammation and damage induced by LPS and explore the possible underlying molecular mechanism. L. rhamnosus JL-1 was selected from five L. rhamnosus strains due to its strong adherence capacity to Caco-2 cells (92.89%) and it could survive in simulated gastrointestinal juices. Whole genome sequencing analysis showed that there were no translocation and inversion regions in the genome of L. rhamnosus JL-1 compared with L. rhamnosus GG. Comparative genomic analysis showed that there were encoding genes related to adhesion, acid resistance and bile salt resistance in the genome of L. rhamnosus JL-1. Both in vitro and in vivo experiments indicated that LPS challenge inhibited the mRNA and protein expression of pro-inflammatory cytokines (TNF-α, IL-1β and IL-6). However, the mRNA and protein expressions of pro-inflammatory cytokines were inhibited by pre-treatment with L. rhamnosus JL-1 in a dose-dependent manner. The result of histopathology analysis of ileum showed that oral administration of L. rhamnosus JL-1 reduced pathological damage induced by LPS. Furthermore, it was revealed that L. rhamnosus JL-1 could inhibit the mRNA and protein expressions of TLR4 and NF-κB. These results strongly suggested that L. rhamnosus JL-1 relieved LPS-induced intestinal inflammation by inhibiting the TLR4/NF-κB signaling pathway. To sum up, L. rhamnosus JL-1 has a potential probiotic function and plays an important role in preventing LPS-induced intestinal inflammation and damage.