基于埃及本地分离Bacillus cereus壳聚糖酶制备的壳寡糖免疫调节与抗炎活性研究

本研究针对传统化学法制备壳寡糖（COSs）存在环境污染、产物不均一等问题，通过埃及本地分离的Bacillus cereus strain SE42发酵生产高纯度壳寡糖，系统评估其免疫调节与抗炎活性。结果表明，COSs能显著提升免疫抑制小鼠的胸腺/脾脏指数及IL-6、TNF-α、IFN-γ等细胞因子水平（p<0.05），并在500 mg·kg-1剂量下通过抑制角叉菜胶诱导的足跖水肿展现出与地塞米松相当的抗炎效果。该研究为壳寡糖作为新型免疫调节剂和抗炎药物的开发提供了重要实验依据。

　　

在生物医药领域，壳寡糖（Chitosan Oligosaccharides, COSs）因其高水溶性、生物利用度和多样的生物活性而备受关注。然而，传统化学法制备COSs存在使用强氧化剂、产物分子量不均一、环境污染等问题。酶解法虽能精准控制产物结构，但高效产酶菌株的筛选和规模化制备仍是挑战。埃及研究团队从本土土壤中分离到一株高产壳聚糖酶的Bacillus cereus strain SE42，通过发酵技术获得高纯度COSs，并系统评估其免疫调节和抗炎潜力，为COSs的绿色生产和医药应用提供了新思路。

本研究主要采用以下关键技术方法：首先通过16S rRNA测序（GenBank登录号PP093334.1）鉴定埃及土壤分离的Bacillus cereus strain SE42；利用以胶体壳聚糖为碳源的发酵培养基生产壳聚糖酶，通过DNS法测定酶活（1190±20.1 U·L^-1）；采用Sephadex LH-20尺寸排阻色谱纯化COSs，并通过UPLC-MS分析其分子量（160.7–993.7 m·z^-1）和聚合度（DP1-DP6）；使用Balb/c小鼠模型，以环磷酰胺（60 mg·kg^-1）诱导免疫抑制和角叉菜胶诱导足跖水肿，分别评估COSs的免疫调节和抗炎活性。

细菌菌株鉴定

通过16S rRNA基因测序和系统发育树分析，确认菌株SE42与Bacillus cereus strain BBS21的相似性达100%，并将其保藏于CCASU（菌株编号CCASU-2024-71）。

胸腺和脾脏指数测量

与阴性对照组相比，环磷酰胺处理组小鼠的胸腺和脾脏指数显著降低（p<0.0001），而COSs处理组（1000、500、250 mg·kg^-1）均能浓度依赖性地逆转这一趋势（p<0.001），表明COSs对免疫器官损伤具有保护作用。

COSs对细胞因子的影响

在胸腺和脾脏样本中，COSs处理组（尤其是1000 μg·kg^-1）显著提升IL-6、IFN-γ和TNF-α水平（p<0.01），说明COSs通过激活促炎细胞因子通路发挥免疫刺激作用。

抗炎活性评估

急性毒性实验显示COSs在≤1000 mg·kg^-1剂量下无毒性反应。在角叉菜胶诱导的足跖水肿模型中，COSs（1000 mg·kg^-1）在24小时内使水肿厚度减少54.3%，效果与地塞米松（52.1%）无显著差异（p>0.05），而低剂量组（50 mg·kg^-1）作用较弱。

本研究证实，通过Bacillus cereus strain SE42发酵生产的COSs具有明确的免疫调节和抗炎活性。其机制可能与激活IL-6、TNF-α、IFN-γ等细胞因子通路相关，且在高剂量下（500–1000 mg·kg^-1）表现出与临床抗炎药相当的效果。该研究不仅为COSs的绿色规模化生产提供了菌种资源和技术路线，更为其作为口服免疫调节剂和抗炎药物的开发奠定了实验基础，尤其在对抗免疫抑制和急性炎症领域具有应用潜力。