CN112043680A - 纳米银制剂在改善高脂饮食诱导的肥胖相关低度炎症和肠道菌群紊乱中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于改善肥胖相关低度炎症和肠道菌群紊乱的纳米银制剂及其应用。本发明通过对米银暴露对正常及肥胖小鼠的相关试验，首次实现了使用纳米银制剂在对高脂饮食诱导的小鼠模型的治疗，并得到本发明中的纳米银制剂对E.coli产生显著性抑菌效果(p<0.05)的最低浓度≤5.0mg/L，而在最高受试剂量(50mg/L)下也未对S.aureus表现出显著生长抑制效果，对于肠道微生物疣微菌门、脱铁杆菌门、Epsilonbacteraeota门和放线菌门都具有调节作用，还显示出对高脂饮食诱导的小鼠***性低度炎症的显著缓抑制性。

Description

纳米银制剂在改善高脂饮食诱导的肥胖相关低度炎症和肠道 菌群紊乱中的应用
技术领域
本发明属于纳米生物医疗领域，具体涉及纳米银制剂在改善高脂饮食诱导的肥胖相关低度炎症和肠道菌群紊乱中的应用。
背景技术
随着人们饮食结构和生活方式的改变，肥胖已经成为一个全球性的问题。肥胖能显著增加个体的死亡风险以及脂肪肝，糖尿病，高血压，胰岛素抵抗综合症，甚至某些癌症的发生风险。近年来，大量的研究结果显示，低度炎症和肠道微生物紊乱在肥胖及相关疾病的发生发展过程中发挥至关重要的作用。但如何有效的干预肥胖相关的低度炎症和肠道微生物紊乱，进而缓解肥胖相关疾病分发生进程是营养和健康研究领域的一个亟待解决的科学问题。
低度炎症(low-grade inflammation)，与急性炎症不同，其可以产生长期和全身性影响。低度炎症往往存在持续性的特点，根据血液或组织中免疫***标志物的少量升高，它会在整个人体中产生稳定，低水平的炎症。在人体健康水平上来看，可以简单的将“正常-低度炎症 -急性炎症”类比为“健康-亚健康-疾病”。
现有研究主要为靶向肠道微生物的低度炎症和肠道微生物紊乱的调节，通过引入益生元或益生菌来干预肥胖相关的低度炎症和肠道微生物紊乱的发生和发展，但该研究还尚处于开发阶段，未有可量产化的产品问世。
因此，为了解决目前可干预肥胖相关低度炎症和肠道微生物紊乱产品的缺乏，亟需一种有效且具有发展前景的制剂，以满足科研与市场的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供纳米银制剂在制备改善高脂饮食导致的肥胖相关低度炎症的制剂中的应用；
本发明的另一目的在于提供纳米银制剂在制备改善肠道菌群紊乱的制剂中的应用；
本发明的另一目的在于提供一种兽用肥胖相关低度炎症调节剂；
本发明的另一目的在于提供一种兽用肠道菌群紊乱治疗药剂。
本发明所采取的技术方案是：
本发明的第一个方面，提供：
纳米银制剂在制备改善高脂饮食导致的肥胖相关低度炎症的制剂中的应用；其中，该纳米银制剂的组分包括浓度为0.5-50mg/L的PVP包被银纳米颗粒(AgNanoparticles，Ag NPs)。
纳米银在生物医学领域具有广泛的应用，具有抗菌特性，可应用于外伤敷料、医疗器械表面消毒，但对于其相关产品的功效及生物安全性评价尚不明确。
本发明实施例中使用的纳米银为粒径23.7±5.5nm的PVP包被的银纳米颗粒，购自广州宏武材料科技有限公司。
高脂饮食导致肥胖，伴随肥胖而来的是低度炎症和肠道微生物紊乱。急性炎症可以很快恢复，而慢性低度炎症通常没有明显症状(也因此经常被忽视)，只能通过分子水平的标志性免疫指标的检测才能做出准确的判断，其中，本发明中使用C反应蛋白(CRP)和白细胞介素-6(IL-6)作为表征低度炎症的分子指标。而且，研究还发现，慢性低度炎症在糖尿病、心脏病、癌症、类风湿关节炎、老年痴呆症等各类炎症性疾病的发生发展过程中发挥至关重要的作用，因此，改善改善肥胖相关低度炎症十分重要。
进一步地，上述肥胖相关低度炎症为由高脂饮食引起的体重增加，血清甘油三酯含量升高、总胆固醇含量升高、谷草转氨酶/谷丙转氨酶比值降低、白细胞数量增加、C反应蛋白和白介素-6表达异常。
更进一步地，上述C反应蛋白和白介素-6表达异常包括血清C反应蛋白表达上调和白介素-6表达上调。
本发明的第二个方面，提供：
纳米银制剂在制备改善肠道菌群紊乱的制剂中的应用；该纳米银制剂的组分包括浓度为 0.5-50mg/L的PVP包被银纳米颗粒。
进一步地，上述改善肠道菌群紊乱为改善肠道微生物丰度、抑制有害菌活性。
更进一步地，上述改善肠道微生物丰度包括上调疣微菌门和脱铁杆菌门微生物丰度，下调Epsilonbacteraeota和放线菌门微生物丰度。
更进一步地，上述抑制有害菌活性包括抑制大肠杆菌活性。
本发明的第三个方面，提供：
一种兽用肥胖相关低度炎症调节剂，该兽用肥胖相关低度炎症调节剂由纳米银制剂制备得到；该纳米银制剂的组分包括浓度为0.5-50mg/L的PVP包被银纳米颗粒。
本发明的第四个方面，提供：
一种兽用肠道菌群紊乱治疗药剂，该兽用肠道菌群紊乱治疗药剂由纳米银制剂制备得到；该纳米银制剂的组分包括浓度为0.5-50mg/L的PVP包被银纳米颗粒。
本发明的有益效果是：
1.本发明首次实现了纳米银制剂在对高脂饮食诱导的低度炎症和肠道菌群紊乱的缓解和修复。
2.本发明中的纳米银制剂对典型革兰氏阴性菌大肠杆菌(E.coli)产生显著性抑菌效果 (p<0.05)的最低浓度≤5.0mg/L，在最高受试剂量(50mg/L)下也未对典型革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌(S.aureus)表现出显著生长抑制效果，对于肠道微生物疣微菌门(Verrucomicrobia)、脱铁杆菌门(Deferribacteres)、Epsilonbacteraeota门和放线菌门(Actinobacteria)都具有调节作用。
3.本发明的纳米银制剂暴露显著缓解了高脂饮食诱导的小鼠***性低度炎症响应且未对正常及肥胖小鼠产生显著的毒性效应。
附图说明
图1为纳米银对典型革兰氏阴性菌E.coli的体外抗菌活性，其中，vehicle表示不含纳米银的阴性对照；
图2为纳米银对典型革兰氏阳性菌S.aureus的体外抗菌活性，其中，vehicle表示不含纳米银的阴性对照；
图3为长期低剂量纳米银暴露对正常及肥胖小鼠体重的影响；
图4为长期低剂量纳米银暴露对正常及肥胖小鼠血清甘油三酯(TG)(a)、总胆固醇(TC) (b)及谷草转氨酶/谷丙转氨酶(AST/ALT)(c)水平的影响，其中，ND表示普通饮食，HFD表示高脂饮食；
图5为纳米银暴露对血液中白细胞(WBC)数量(a)，血清中反映低度炎症水平的C反应蛋白(CRP)(b)及白细胞介素-6(IL-6)(c)表达的影响；
图6为低剂量纳米银(5mg/L)暴露在门的分类水平上对小鼠肠道微生物丰度的影响。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。
所使用的实验材料和试剂，若无特别说明，均为常规可从商业途径所获得的耗材和试剂。
下述实施例中使用的纳米银为粒径23.7±5.5nm的PVP包被的银纳米颗粒，购自广州宏武材料科技有限公司。
肥胖小鼠模型构建
5周龄雄性C57BL/6J小鼠(购自北京军事医学科学院实验动物中心)经适应性饲养1周后，分别饲喂小鼠生长繁殖饲料(对照组，小鼠生长繁殖饲料组分：玉米，次粉，豆粕，面粉，植物油，磷酸氢钙，鱼粉，氯化胆碱，添加剂，食盐，抗氧化剂，购自小黍有泰(北京) 生物科技有限公司)及小鼠45％脂肪供能高脂饲料(试验组，小鼠45％脂肪供能高脂饲料组分：生长繁殖饲料，猪油，胆固醇，胆盐，蔗糖，酪蛋白，预混料和麦芽糊精，购自小黍有泰(北京)生物科技有限公司)，试验组中的高脂饮食肥胖小鼠模型通过持续饮用添加有低剂量纳米银(0、0.5，5，50mg/L)的饮用水，分别构建HFD 0、HFD 0.5、HFD 5、HFD 50四组试验组；对照组小鼠模型通过持续饮用添加有低剂量纳米银(0、0.5，5，50mg/L)的饮用水，分别构建ND0、ND 0.5、ND 5、ND 50四组对照组，用以评价纳米银对肥胖相关低度炎症和肠道菌群紊乱的调节作用。每2周称量并记录小鼠体重，24周后处死小鼠。
1.纳米银的体外抗菌活性的检测
分别选取E.coli(菌株编号：BL21(DE3)，购自安诺伦(北京)生物科技有限公司)、S.aureus (菌株编号：GDMCC1.1220，购自广东省微生物菌种保藏中心)为革兰氏阴性和阳性菌的代表，用于评价纳米银对不同细菌的抗菌活性。
本实施中的纳米银的体外抗菌活性的检测试验步骤如下：
取处于对数生长期的E.coli、S.aureus，接种至含不同浓度纳米银(0、0.5、5.0、50mg/L) 的LB培养基中，稀释到特定浓度(OD600nm＝0.06)，置于37℃恒温培养箱中培养，每0.5 小时取样，测样品OD600nm，绘制细菌生长曲线(图1，图2所示)。
结果显示，纳米银对典型革兰氏阴性菌E.coli产生显著性抑菌效果(p<0.05)的最低浓度≤5.0mg/L(图1)，而在最高受试剂量(50mg/L)下也未对典型革兰氏阳性菌S.aureus表现出显著生长抑制效果(图2)。
上述结果表明纳米银对不同类型的微生物具有差异的抑菌活性，是潜在的肠道微生物调节剂。
2.纳米银暴露对正常及肥胖小鼠的毒性实验
试验步骤如下：
取上述方法构建的正常及肥胖小鼠模型，分离小鼠血清，以自动血清生化分析仪(型号： Chemray 240)检测各暴露组(试验组和对照组)小鼠血清生化指标。
结果：
通过监测获得的高脂饮食饲喂及纳米银暴露对正常及肥胖小鼠体重影响如图3所示，检测终点血生化结果如图4所示，发现高脂饮食饲喂导致小鼠体重显著增加，血脂水平(TG和TC)升高，AST/ALT比值下降，而连续24周0.5-50mg/L纳米银暴露不会对上述体重及血清生化指标产生显著的影响，表明纳米银暴露未对正常及肥胖小鼠产生显著的毒性效应。
3.纳米银缓解高脂饮食诱导的***性低度炎症
试验步骤如下：
取上述方法构建的正常及肥胖小鼠模型，收集小鼠血液，收集于含乙二胺四乙酸盐的抗凝管中，使用全自动血液细胞分析仪(型号：BC-2800vet)检测白细胞数量。
取上述方法构建的正常及肥胖小鼠模型，分离小鼠血清，使用CRP和IL-6ELISA检测试剂盒(分别购自上海江莱生物科技有限公司和赛默飞世尔科技(中国)有限公司)检测血清中的CRP、IL-6水平。
通过检测血液中白细胞数量、血清中低度炎症水平的C反应蛋白(CRP)及炎症因子IL-6 表达水平，可以发现，肥胖组(HFD0)小鼠血液中白细胞数量显著升高，血清CRP、IL-6水平明显高于正常小鼠，表明肥胖小鼠处于低度炎症状态。低剂量纳米银暴露显著缓解了上述高脂饮食诱导的***性低度炎症响应(图5)。
4.纳米银修复高脂饮食诱导的肠道微生物紊乱
于上述肥胖小鼠模型构建步骤中构建的小鼠处死前1天收集小鼠粪便，提取RNA，通过 16SRNA测序，对各暴露组(试验组和对照组)小鼠粪便中的微生物进行分析。
结果显示，纳米银暴露对高脂饮食诱导的肠道微生物紊乱具有显著的修复作用，具体表现为，高脂饮食饲喂显著下调疣微菌门(Verrucomicrobia，图6中a)，脱铁杆菌门(Deferribacteres，图6中d)微生物的丰度，而上调Epsilonbacteraeota门(图6中b)和放线菌门(Actinobacteria，图6中c)微生物丰度，导致肠道微生物紊乱。而低剂量的纳米银暴露对上述对高脂饮食诱导的肠道微生物紊乱具有显著的修复作用(上调疣微菌门和脱铁杆菌门微生物丰度至接近正常组，下调Epsilonbacteraeota门和放线菌门微生物丰度至接近正常组)。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.纳米银制剂在制备改善高脂饮食导致的肥胖相关低度炎症的制剂中的应用；其中，所述纳米银制剂的组分包括浓度为0.5-50mg/L的PVP包被银纳米颗粒。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述高脂饮食诱导的肥胖表现包括体重增加、甘油三酯含量升高、总胆固醇含量升高；所述肥胖相关低度炎症表现为由肥胖引起的白细胞数量增加、C反应蛋白表达异常和白介素-6表达异常中的任一种。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述C反应蛋白表达异常包括血清C反应蛋白表达上调，所述白介素-6表达异常包括血清白介素-6表达上调。
4.纳米银制剂在制备改善肠道菌群紊乱的制剂中的应用；其中，所述纳米银制剂的组分包括浓度为0.5-50mg/L的PVP包被银纳米颗粒。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述改善肠道菌群紊乱为改善肠道微生物丰度和抑制有害菌活性。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述改善肠道微生物丰度包括上调疣微菌门和脱铁杆菌门微生物丰度，下调Epsilonbacteraeota和放线菌门微生物丰度。
7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述抑制有害菌活性包括抑制大肠杆菌活性。
8.一种兽用肥胖相关低度炎症调节剂，其特征在于，所述兽用肥胖相关低度炎症调节剂由纳米银制剂制备得到；所述纳米银制剂的组分包括浓度为0.5-50mg/L的PVP包被银纳米颗粒。
9.一种兽用肠道菌群紊乱治疗药剂，其特征在于，所述兽用肠道菌群紊乱治疗药剂由纳米银制剂制备得到；所述纳米银制剂的组分包括浓度为0.5-50mg/L的PVP包被银纳米颗粒。
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