副干酪乳酪杆菌CCFM1349对小鼠毛发生长的影响

张彤彤,唐鑫*,毛丙永,张秋香,赵建新,陈卫,崔树茂

(江南大学 食品学院,江苏 无锡,214122)

摘 要 通过建立C57BL/6小鼠脱发模型研究了副干酪乳酪杆菌CCFM1349对毛发再生的影响。在动物实验中,连续21 d向小鼠灌胃副干酪乳酪杆菌CCFM1349活菌,分析其对脱发小鼠背部毛发生长状态,皮肤组织中毛囊数量的影响。采用定量聚合酶链反应测定了小鼠背部皮肤中Wnt/β-catenin通路和凋亡通路相关蛋白的表达水平,并通过ELISA试剂盒检测小鼠皮肤中促毛发生长因子和抑毛发生长因子的含量。结果表明,副干酪乳酪杆菌CCFM1349显著促进脱发小鼠的毛发生长,14 d时小鼠背部毛发覆盖率为76.64%。在分子水平上,副干酪乳酪杆菌CCFM1349干预后,Wnt/β-catenin通路中的Wnt5a mRNA,Wnt10b mRNA和LEF1 mRNA表达分别上调至2.09、4.67和5.53倍,抑凋亡因子Bcl2 mRNA表达显著上调至3.51倍,促凋亡因子BAX mRNA表达下调了16.69%。同时小鼠皮肤中促毛发生长因子VEGF和IGF-1含量有显著性提升,分别增加了10.60%和19.65%。抑毛发生长因子TGF-β1含量显著下调12.70%。结果表明,副干酪乳酪杆菌CCFM1349通过调控Wnt/β-catenin通路,抑制细胞凋亡以及促进生长因子的表达促进小鼠的毛发生长。

关键词 副干酪乳酪杆菌CCFM1349;脱发;Wnt;毛囊细胞

脱发是由一种遗传因素、自身免疫性疾病、压力和营养失衡等原因引起的毛发再生障碍[1]。随着脱发人数的增加,脱发已成为当今社会最常见的健康问题。头发生长周期包括3个阶段:生长期、退行期和休止期。大多数毛发生长障碍主要是由于毛囊循环发生变化,生长期缩短和休止期延长。因此调控毛囊的生长周期在改善脱发和毛发再生中至关重要。

Wnt/β-catenin信号通路是调节毛囊生长发育和诱导毛囊再生的重要信号通路之一[2]。其主要通过影响细胞内β-catenin表达,促进下游靶基因LEF1等的表达,刺激细胞增殖,进而对脱发引起的毛囊萎缩及数量变少等现象有不同程度的改善作用。据报道,许多天然化合物通过激活Wnt/β-catenin信号传导来促进毛发再生[3]。例如龟板酊通过促进毛囊上皮分泌Wnt10b配体激活Wnt/β-catenin信号通路,并抑制由双氢睾酮激活的分泌性蛋白DKK1,促使Wnt信号顺利传导,使毛发进入生长期[4]。此外,许多生长因子也参与头发的形态发生和生长周期。如血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、胰岛素生长因子-1(insulin-like growth factor 1,IGF-1)和转化生长因子β1(transforming growth factor,TGF-β1)可调控毛发周期的各个阶段,并在毛发生长中起关键作用。

迄今为止,美国食品药品监督管理局批准的脱发非手术治疗方案包括米诺地尔和非那雄胺等,但这些药物均存在一定的副作用。因此,有必要确定新的、安全的、有效的物质(源自天然材料)来治疗脱发。益生菌是指一类对宿主有益的活性微生物,近年来其在改善脱发方面展现出了广阔的应用前景。研究表明益生菌可显著下调皮肤炎症并改善毛囊循环,进而缓解脱发症状[5]。NAM等[6]发现副干酪乳酪杆菌HY7015可通过刺激毛囊真皮乳头细胞(dermal papilla cells,DPCs)增殖和生长因子表达来促进头发生长。但是副干酪乳酪杆菌影响毛发生长的研究大多仅限于细胞实验,其调控机制及功能成分并不明晰。在前期的细胞实验中,副干酪乳酪杆菌CCFM1349可以显著促进DPCs分泌VEGF。因此本文通过建立脱发模型小鼠进一步研究了副干酪乳酪杆菌CCFM1349的促毛发再生能力,并重点探究其促进毛发生长的调控机制和起效的关键功能成分,为开发促生发功效的益生菌产品提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 实验试剂

副干酪乳酪杆菌CCFM1349来源于江南大学食品生物技术保藏中心。

实时荧光质量PCR相关引物,上海生工公司;RNA提取试剂盒、逆转录试剂盒、荧光定量试剂盒,南京诺维赞公司;VEGF、IGF-1和TGF-β1 ELISA试剂盒,南京森贝伽公司;米诺地尔,北京索莱宝公司;非那雄胺,上海麦克林公司。除另有说明外,所有其他化学品均购自国药集团。

1.1.2 菌悬液的制备

将副干酪乳酪杆菌CCFM1349菌液活化后以2%接种量接种于MRS液体培养基,继续37 ℃培养18 h得4.1×108 CFU/mL的菌液。于4 ℃、8 000 r/min离心20 min,无菌生理盐水清洗菌泥2次后,4 ℃备用。

1.2 仪器与设备

隔水式恒温生物培养箱,上海森信实验仪器有限公司;实时荧光定量PCR仪,美国Bio-Rad公司;酶标仪,美国Thermo公司;高通量组织研磨器,宁波新芝生物科技股份有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 实验动物及分组

36只6周龄雄性C57BL/6 J小鼠(体质量约为20 g)购自维通利华。动物实验方案获得江南大学实验动物实验伦理委员会批准(伦理编号为:JN.No20230415c1440605)。适应1周后正式进行试验。首先使用动物脱毛器给所有小鼠的背部剃毛,然后涂抹脱毛膏将毛发去除干净,使得C57BL/6 J小鼠毛发生长处于休止期(皮肤呈粉色),即建立C57BL/6 J小鼠脱发模型[7]。皮肤稳定24 h后,将休止期毛发小鼠随机分为空白组(Control)、非那雄胺组(Fin)和副干酪乳酪杆菌CCFM1349活菌组(CCFM1349),每组12只。Control组小鼠每天灌胃生理盐水,Fin组小鼠每天灌胃10 mg/kg非那雄胺[8],CCFM1349组小鼠每天灌胃5×109 CFU/kg小鼠体重的菌悬液。每只小鼠灌胃0.2 mL,为期3周。

1.3.2 小鼠毛发再生情况及覆盖率

在脱毛后第1、7、14、21天分别拍照记录小鼠背部皮肤的变化并通过Image J软件计算毛发覆盖率。

1.3.3 毛囊组织病理学观察

取脱毛后第7、14、21天小鼠的背部脱毛区域皮肤,固定在4%多聚甲醛溶液中,并用石蜡包埋。切成5 μm厚的切片,并进行苏木精和伊红(hematoxylin-eosin staining,HE)染色。

1.3.4 实时荧光定量PCR分析

使用Trizol法提取小鼠背部皮肤组织的总RNA,反转录得cDNA,通过实时荧光定量PCR的方法检测Wnt5αWnt10bLEF1Bcl2BAX的相对表达量。本实验所用引物序列见表1所列。

表1 引物序列
Table 1 Primer sequence

引物名称引物序列(5′-3′)GADPHF:AGGTCGGTGTGAACGGATTTGR:TGTAGACCATGTAGTTGAGGTCAWnt5αF:CAACTGGCAGGACTTTCTCAAR:CCTTCTCCAATGTACTGCATGTGWnt10bF:GCGGGTCTCCTGTTCTTGGR:CCGGGAAGTTTAAGGCCCAGLEF1F:TGTTTATCCCATCACGGGTGGR:CATGGAAGTGTCGCCTGACAGBcl2F:GTCGCTACCGTCGTGACTTCR:CAGACATGCACCTACCCAGCBAXF:TGAAGACAGGGGCCTTTTTGR:AATTCGCCGGAGACACTCG

1.3.5 皮肤中VEGF、IGF-1和TGF-β1含量测定

按照ELISA试剂盒操作说明测定小鼠背部皮肤的VEGF、IGF、TGF-β1含量。

1.3.6 非靶代谢组学分析

1.3.6.1 血清代谢组学分析

取超低温保存的100 μL血清,冰上解冻。加入400 μL等体积比的甲醇-乙腈混合液沉淀蛋白,涡旋30 s后冰水浴超声10 min。放置样品于-20 ℃孵化1 h。4 ℃下15 000 r/min高速离心15 min。去上清液用旋转蒸发仪蒸发至干。加入100 μL等体积比的乙腈-水溶液后涡旋30 s。4 ℃下15 000 r/mi高速离心15 min,取上清过0.22 μm微孔滤膜过滤后保存于进样瓶中,用于液相色谱-质谱联用检测。

采用美国Waters公司BEH C18柱(1.7 μm,2.1 mm×100 mm);流速:0.35 mL/min;流动相:A相0.1%(体积分数)甲酸水,B相为乙腈。洗脱程序设置为:0~3 min,5% B;3~9 min,5%~30% B;9~15 min,30%~100% B;15~16 min,100% B;16~16.5 min,100%~5% B;16.5~20 min,5% B;进样量:2 μL;柱温:45 ℃;质谱条件:电喷雾离子源温度550 ℃,负离子模式下喷雾电压4.50 kV。

1.3.6.2 粪便代谢组学分析

称取20 mg粪便组织样品于1.5 mL离心管中,加入200 μL无菌水匀浆。加入800 μL等体积比的甲醇-乙腈混合液沉淀蛋白。后续处理及上样方法如1.3.6.1节。

1.4 统计学方法

使用GraphPad Prism (v 7.0)统计软件来对显著性差异进行统计学分析,组间比较使用单因素方差分析(One-Way ANOVA),*表示P<0.05,**表示P<0.01,***表示P<0.001,****表示P<0.0001。

2 结果与分析

2.1 小鼠毛发生长情况

非那雄胺是目前经美国食品药品监督管理局批准用于脱发治疗的唯一口服药物。通过与非那雄胺进行比较,可以观察其他药物在治疗脱发时是否有类似的效果或者效果是否更显著。各组小鼠毛发生长情况如图1-a所示,脱毛后第1天未做任何处理的C57BL/6 J小鼠背部皮肤为粉红色,表示毛囊处于休止期。给药7 d时,各组小鼠皮肤均出现不同程度的灰色,表示小鼠毛囊由休止期进入生长期。给药14 d时,各组小鼠均出现毛干。空白组小鼠背部皮肤毛发覆盖率为41.28%,非那雄胺组为71.08%(P<0.001),CCFM1349组为76.64%(P<0.000 1),表明灌胃副干酪乳酪杆菌CCFM1349显著促进小鼠的毛发再生。给药21 d时,各组小鼠背部皮肤变黑,毛发生长旺盛。与空白组相比,CCFM1349组小鼠背部毛发生长完全且浓密,与非那雄胺组达到类似的效果。

a-小鼠背部皮肤颜色变化;b-给药14 d时小鼠背部皮肤的毛发覆盖率

图1 小鼠背部毛发生长情况
Fig.1 Hair growth on the back of mice

注:****表示P<0.000 1,***表示P<0.001(下同)。

2.2 副干酪乳酪杆菌CCFM1349对小鼠毛囊发育的影响

毛囊数量和大小的增加被认为是毛发生长从休止期过渡到生长期的指标。为了观察各组小鼠背部皮肤毛囊生长情况,对小鼠背部皮肤进行了HE染色。如图2所示,与空白组小鼠相比,CCFM1349组小鼠毛囊分布更加广泛且密度显著高于空白组,毛囊状态接近非那雄胺组。这有助于形成更粗的毛干,从而长出更多毛发。闵祥博等[9]探究了黑枸杞本草酵素缓解小鼠脂溢性脱发的作用,以毛囊生长情况为依据观察小鼠的毛发再生情况,所得到的结果与本研究相似,毛囊数量多的组别均有较好的毛发生长情况。

图2 背部皮肤横切面的HE切片
Fig.2 HE section of transverse sections of the back skins

观察具有代表性的纵切面切片(图3),与空白组相比,CCFM1349组小鼠背部皮肤毛干通过真皮和表皮生长,与非那雄胺组呈现相似的状态。这些结果表明,口服副干酪乳酪杆菌CCFM1349可以促进小鼠的毛发再生。

图3 背部皮肤纵切面的HE切片
Fig.3 HE section of longitudinal sections of the back skins

2.3 小鼠皮肤中Wnt/β-catenin信号通路相关蛋白的表达情况

Wnt/β-catenin信号通路是调节毛囊生长的最重要信号之一,可以促进DPCs增殖和诱导毛囊再生。Wnt5a、Wnt10b是Wnt家族重要成员。LEF1是Wnt/β-catenin信号通路下游的效应转录因子,在毛细胞分化和毛囊形态发生中发挥作用[10-11]。为了探讨影响机体毛发生长的机制,进一步检测了副干酪乳酪杆菌CCFM1349干预后小鼠背部皮肤中Wnt5a,Wnt10bLEF1的表达情况(图4)。与空白组比较,副干酪乳酪杆菌CCFM1349干预后Wnt5a mRNA,Wnt10b mRNA和LEF1 mRNA的表达分别显著上调至2.09、4.67和5.53倍(P<0.05),这表明副干酪乳酪杆菌CCFM1349通过调控Wnt/β-catenin信号通路促进小鼠的毛发生长。另外,本研究还检测了细胞凋亡调控蛋白Bcl2BAX的表达以评估CCFM1349是否可以减少细胞凋亡。与空白组比较,副干酪乳酪杆菌CCFM1349干预后Bcl2 mRNA的表达显著上调至3.51倍(P<0.05),BAX mRNA的表达下调了16.69%。因此,副干酪乳酪杆菌CCFM1349可以抑制小鼠背部皮肤的细胞凋亡,具有一定的抗凋亡作用。

a-小鼠皮肤中Wnt5a的表达;b-小鼠皮肤中Wnt10b的表达;c-小鼠皮肤中LEF1的表达;b-d-小鼠皮肤中Bcl2的表达;e-小鼠皮肤中BAX的表达

图4 小鼠皮肤中Wnt5aWnt10bLEF1Bcl2BAX的表达
Fig.4 The expression of Wnt5a, Wnt10b, LEF1, Bcl2 and BAX in mice skin

注:*表示P<0.05(下同)。

2.4 小鼠皮肤中VEGF、IGF-1和TGF-β1的含量

VEGF在毛囊新生细胞中高表达,促进毛囊周围的血管生成并诱导生长期[12]。IGF-1是一种结构性胰岛素同源物,对毛囊发育和头发生长至关重要,可以促进毛囊细胞增殖[13]。TGF-β1高表达抑制毛囊发育,可导致上皮细胞凋亡和毛囊周期由生长期向退行期转变[14]。为了进一步评估副干酪乳酪杆菌CCFM1349对小鼠毛发生长的影响,本研究检测了小鼠背部皮肤中VEGF、IGF-1和TGF-β1的含量(图5)。结果表明,与空白组相比,CCFM1349组小鼠皮肤中VEGF和IGF-1含量有显著性提升,分别增加了10.60%(P<0.05)和19.65%(P<0.01)。TGF-β1含量显著下调12.70%(P<0.001)。这表明副干酪乳酪杆菌CCFM1349通过调控生长因子进而促进毛发生长。

a-小鼠皮肤VEGF的含量;b-小鼠皮肤IGF-1的含量;c-小鼠皮肤TGF-β1的含量

图5 小鼠皮肤VEGF,IGF-1 和TGF-β1的含量
Fig.5 Contents of VEGF, IGF-1 and TGF-β1 in mice skin.

注:**表示P<0.01

2.5 血清代谢物的变化

肠道微生物群可以影响人体对碳水化合物、脂肪等营养物质的代谢,从而改善血清代谢物水平。QUAN等[15]通过肠道微生物组和血清代谢组,发现人参提取物处理后粪肠球菌在科-属-种水平上显著富集,诱导肉豆蔻油酸的生成,从而发挥抗肥胖作用。为探究副干酪乳酪杆菌CCFM1349促进毛发生长的关键功能成分及作用机制,本文通过代谢组分析Control组和CCF1349组小鼠血清代谢物的变化,血清代谢物的结果如图6所示。在主成分分析(principal component analysis,PCA)图中,组内样本呈现较好的统一性,组间呈现明显的分离,表示在代谢水平上发生了明显的变化(图6-a)。图6-b为副干酪乳酪杆菌CCFM1349与空白组相比的VIP图,差异代谢物主要包括一些有机酸类化合物如水杨酸、乳酸、丙烯酸、2-羟基乙酸、2-叔丁基己二酸以及3-吲哚乙酸;脂肪酸及其衍生物比如3-羟基肉豆蔻酸、棕榈酸和硬脂酸;氨基酸及其衍生物比如D-谷氨酰胺。进一步通过正交偏最小二乘判别分析(orthogonal partial least-squares discrimination analysis,OPLS-DA)模型数据:VIP>1,P<0.05以及FC值(FC>1/FC<1)来筛选差异代谢物并绘制了火山图(图6-c),一共筛选了57个差异代谢物,其中21个上调的差异代谢物,36个下调的差异代谢物。对筛选得到的差异代谢物以聚类热图的形式进行可视化处理(图5-d)。红蓝区分区明显,说明聚类效果显著。

对血清差异代谢物进行通路分析,结果如图6-e所示。其中,不饱和脂肪酸的生物合成通路富集的分析的P值最大。以FC>2,VIP>1为阈值,筛选出2种多不饱和脂肪酸含量显著增加:二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid,DHA)FC为3.30,花生四烯酸(arachidonic acid,ARA)FC为5.26。近年来研究发现,多不饱和脂肪酸可以通过调控毛发生长关键基因的表达,调节毛发生长周期从而改善脱发[16]。研究表明,DHA可增加细胞周期蛋白表达水平,从而促进毛囊细胞增殖[17]。ARA通过促进成纤维细胞生长因子的表达进而激活Wnt信号,诱导毛囊进入生长期[18]。因此,副干酪乳酪杆菌CCFM1349可能是通过影响肠道菌群,进而影响血清中多不饱和脂肪酸的代谢水平来促进小鼠的毛发生长。

a-PCA得分图;b-OPLS-DA模型得到的VIP得分图;c-差异代谢物的火山图;b~d-差异代谢物的聚类热图;e-血清差异代谢物的通路分析

图6 阴离子模式下CCFM1349组小鼠血清代谢物分析
Fig.6 Analysis of serum metabolites in CCFM1349 group in negative mode

注: b图中:salicylic acid 水杨酸;L-(+)-lactic acid 乳酸;acrylic acid 丙烯酸;4-hydroxybenzaldehyde 4-羟基苯甲醛;2-hydroxycaproic acid 2-羟基-己酸;phenolphthalein 酚酞;3,5-Di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl alcohol 2,6-二叔丁基-4-羟甲基苯酚;oleoyl lysophosphatidic acid 1-油酰溶血磷脂酸;(R)-3-hydroxy myristic acid 3-羟基肉豆蔻酸;3-tert-butyladipic acid 3-叔丁基己二酸;(+/-)9-HpODE 六溴二苯醚;indole-3-lactic acid 3-吲哚乙酸;palmitic acid 棕榈酸;D(-)-glutamine D-谷氨酰胺;stearic acid 硬脂酸; d图中:3,5-Di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl alcohol 2,6-二叔丁基-4-羟甲基苯酚;taurine 牛磺酸;indole-3-lactic acid 吲哚-3-乳酸;phenolphthalein 酚酞;all-cis-4,7,10,13,16-docosapentaenoic acid 二十二碳五烯酸;docosahexaenoic acid 二十二碳六烯酸;14(S)-HDHA 14(S)-羟基二十二碳六烯酸;uric acid 尿酸;(+/-)11(12)-EET 环氧二十碳三烯酸;(+/-)18-HEPE 18-羟基二十碳五烯酸;11(Z),14(Z)-eicosadienoic acid 高-γ-亚油酸;adrenic acid 二十二碳四烯酸;hexanoylglycine N-(1-氧代己基)-甘氨酸;uridine 尿苷;13(S)-HOTrE 9,11,15-十八碳三烯酸;a-eleostearic acid 9(Z),11(E),13(E)-十八三烯酸;3-indoxyl sulphate 3-吲哚硫酸盐;arachidonic acid 花生四烯酸;D-(-)-glutamine D-谷氨酰胺;L-histidine L-组氨酸;pantothenic acid D-泛酸;myristic acid 肉豆蔻酸;tridecylic acid 十三烷酸;ferulic acid 阿魏酸;pentadecanoic acid 正十五酸;(+/-)12(13)-DiHOME 12,13-二羟基-9Z-十八碳烯酸;hexadecanedioic acid 十六烷基二酸;2-hydroxyvaleric acid 2-羟基戊酸;dodecanedioic acid 十二烷二酸;3,5-dinitro-o-cresol (DNOC) 3,5-二硝基邻甲酚;tetradecanedioic acid 十四烷二酸;acrylic acid 丙烯酸;L-(+)-lactic acid L-乳酸;succinic acid 丁二酸;6β-prostaglandin I1 6β-前列腺素 I1;docosatrienoic acid 顺13,16,19-二十二碳三烯酸;(+/-)9-HpODE 六溴二苯醚;(R)-3-hydroxy myristic acid (R)-3-羟基十四烷酸;oleoyl-L-a-lysophosphatidic acid 1-油酰溶血磷脂酸;γ-linolenic acid γ-亚麻酸;3-coumaric acid 3-羟基肉桂酸;D(+)-phenyllactic acid D-3-苯乳酸;2-hydroxycaproic acid 2-羟基-4-甲基戊酸;3-tert-butyladipic acid 3-叔丁基己二酸;salicylic acid 水杨酸;4-hydroxybenzaldehyde 对羟基苯甲醛;palmitic acid 棕榈酸;dodecyl sulfate 硫酸十二酯;5-hydroxytryptophan 5-羟基色氨酸;stearic acid 硬脂酸;xylenesulfonate 2,4-二甲苯磺酸钠;3-hydroxyanthranilic acid 3-羟基邻氨基苯甲酸;13Z,16Z-docosadienoic acid 顺13,16-二十二碳二烯酸;4-pyridoxic acid 4-吡哆酸;5-[(Z)-pentadec-8-enyl]benzene-1,3-diol 5-十五癸-8-烯基苯-1,3-二醇;hydrocinnamic acid 3-苯丙酸;indole-3-acrylic acid 3-吲哚丙烯酸。

2.6 粪便代谢物的变化

肠道菌群参与食物的消化和营养物质的吸收。有研究发现当肠道菌群失衡时可能导致某些关键营养素的吸收不足,进而导致皮肤疾病和脱发,有针对性地补充益生菌可以缓解和逆转这一现象[5]。代谢物是肠道菌群活动的直接产物,可以直接反映肠道菌群的活性和功能状态。本文通过代谢组分析Control组和CCF1349组小鼠粪便代谢物的变化,结果如图7所示。PCA图中在组内样本呈现较好的统一性,组间有分离,表示在代谢水平上发生了变化(图7-a)。图7-b为CCFM1349组与空白组相比的VIP图,差异代谢物主要包括有机酸类化合物如胆酸、壬二酸、十八碳烯酸、十一酸、熊果酸以及泛酸;脂肪酸及其衍生物如十五烷酸和顺13,16-二十二碳二烯酸;氨基酸及其衍生物如L-谷氨酸和L-组氨酸。进一步通过OPLS-DA模型数据:VIP>1,P<0.05以及FC值(FC>1/FC<1)来筛选差异代谢物并绘制了火山图(图7-c),一共筛选了24个差异代谢物,其中14个上调的差异代谢物,10个下调的差异代谢物。以FC>1.5,VIP>1为阈值,筛选出以下物质含量显著增加:壬二酸FC为2.51,顺13,16-二十二碳二烯酸(13Z,16Z-docosadienoic acid,DDA)FC为1.90,泛酸(pantothenic acid,PA)FC为1.62。在许多产品中,壬二酸已与米诺地尔联合用于治疗AGA。有研究表明壬二酸是Gli1Gli2基因的调节因子,它可以保护隆起细胞免受UVB损伤,与米诺地尔组合后通过诱导毛囊中Shh蛋白的表达来促进头发生长[19]。DDA属于ω-6多不饱和脂肪酸,CHEN等[20]比较了DDA与DHA的抗炎作用,发现DDA通过降低促炎细胞因子IL-1β、IL-6、干扰素γ、单核细胞趋化蛋白-1和TNF-α的蛋白表达水平,在从单核细胞THP-1细胞分化的人巨噬细胞中显示出较强的抗炎作用。PA是一种水溶性维生素,也被称为维生素B5。它是合成辅酶A以及碳水化合物、蛋白质和脂肪代谢所必需的。WANG等[21]在体外培养毛囊并用PA处理,发现PA在体外显著促进毛囊生长,有利于加速头发生长。因此,壬二酸、DDA和PA可能是副干酪乳酪杆菌CCFM1349调控毛发生长的关键物质。

a-PCA得分图;b-OPLS-DA模型得到的VIP得分图;c-差异代谢物的火山图

图7 阴离子模式下CCFM1349组小鼠粪便代谢物分析
Fig.7 Analysis of fecal metabolites in CCFM1349 group in negative mode

注:b图中:cholic acid胆酸;4-hydroxybenzaldehyde 4-羟基苯甲醛;trans-petroselinic acid十八碳烯酸;glutamic acid L-谷氨酸;dihydroxypropanoic acid D-甘油酸钠盐;4-indolecarbaldehyde 4-吲哚甲醛;ursolic acid熊果酸;pantothenic acid 3-(2,4-二羟基-3,3-二甲基丁酰胺基)丙酸;azelaic acid 壬二酸;pentadecanoic acid十五烷酸;undecanoic acid十一酸;13Z,16Z-docosadienoic acid 顺13,16-二十二碳二烯酸;L-threonic acid L-苏糖酸;L-histidine L-组氨酸;deoxycholic acid去氧胆酸。

3 结论

本研究利用脱发小鼠模型,研究了副干酪乳酪杆菌CCFM1349对小鼠毛发再生的作用效果,结果表明副干酪乳酪杆菌CCFM1349显著提高了小鼠毛发再生速度以及背部皮肤的毛囊数量。CCFM1349处理组小鼠皮肤中Wnt5aWnt10bLEF1Bcl2表达显著上升,VEGF和IGF-1含量显著增加,TGF-β1含量和BAX表达显著降低。因此,副干酪乳酪杆菌CCFM1349通过调控Wnt/β-catenin通路,细胞凋亡通路和毛发生长因子促进小鼠毛发生长。另一方面,本研究发现摄入副干酪乳酪杆菌CCFM1349有助于改善体内血清中多不饱和脂肪酸的水平,增加体内壬二酸、顺13,16-二十二碳二烯酸和泛酸的含量,这可能是副干酪乳酪杆菌CCFM1349促进毛发生长的起效机制。然而副干酪乳酪杆菌CCFM1349促进毛发生长的关键功能成分及具体作用机制还需进一步研究。

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Effects of Lacticaseibacillus paracasei CCFM1349 on hair growth in mice

ZHANG Tongtong, TANG Xin*, MAO Bingyong, ZHANG Qiuxiang, ZHAO Jianxin, CHEN Wei, CUI Shumao

(School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China)

ABSTRACT The effect of Lacticaseibacillus paracasei CCFM1349 on the prevention and regeneration of hair loss was investigated by establishing a C57BL/6 mice hair loss model.In the animal experiment, mice were administered L.paracasei CCFM1349 for 21 days, observing its effects on hair growth and the number of hair follicles in the skin tissue of alopecia mice.The expression levels of proteins related to the Wnt/β-catenin pathway and apoptosis pathway in the back skin of mice were determined using quantitative polymerase chain reaction, while ELISA was used to detect the levels of hair growth factor and hair growth inhibitory factor in mice skin.Results demonstrated that L.paracasei CCFM1349 significantly promoted hair growth in alopecia mice, with a 76.64% coverage rate observed at day 14.At the molecular level, after intervention with L.paracasei CCFM1349, mRNA expression levels for Wnt5a, Wnt10b, and LEF1 in the Wnt/β-catenin pathway were upregulated by factors of 2.09-fold, 4.67-fold, and 5.53-fold respectively.Furthermore, mRNA expression levels for anti-apoptosis factor Bcl2 were significantly upregulated by a factor of 3.51-fold while a factor of 16.69% downregulated mRNA expression levels for proapoptotic factor BAX.Simultaneously, there was a significant increase of VEGF (10.60%) and IGF-1(19.65%), both being important hair growth factors found within mice skin.The content of TGF-β1 was significantly decreased by 12.70%.Results indicated that L.paracasei CCFM1349 promote hair growth in mice by regulating the Wnt/β-catenin pathway, inhibiting apoptosis and promoting the expression of growth factors.

Key words Lacticaseibacillus paracasei CCFM1349;hair loss;Wnt/β-catenin;hair follicle cell

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.038900

引用格式:张彤彤,唐鑫,毛丙永,等.副干酪乳酪杆菌CCFM1349对小鼠毛发生长的影响[J].食品与发酵工业,2025,51(6):272-279.ZHANG Tongtong, TANG Xin, MAO Bingyong, et al.Effects of Lacticaseibacillus paracasei CCFM1349 on hair growth in mice[J].Food and Fermentation Industries,2025,51(6):272-279.

第一作者:硕士研究生(唐鑫副研究员为通信作者,E-mail:xintang@jiangnan.edu.cn)

收稿日期:2024-02-19,改回日期:2024-04-12