氧化应激是导致机体衰老和与衰老相关疾病的根本原因,不仅如此,它还可能引起多种疾病,例如糖尿病、动脉粥样硬化、关节炎、高血脂、心脑血管疾病等。因此,对氧化应激的防治成为近年来的研究热点。大量研究表明,乳酸菌具有多种益生功能,不仅能够调节机体的免疫系统,维持肠道菌群平衡,还具有一定的抗氧化能力,能够清除肠道内的活性氧分子,使机体内活性氧分子保持在相对稳定的状态。本课题选取四株乳酸菌作为研究对象,分别是目前研究最为广泛的嗜酸乳杆菌(Lactobacillius acidophilus)NCFM,植物乳杆菌植物亚种模式菌株——植物乳杆菌(Lb.plantarum)ATCC 14917,具有多种益生功能广泛应用于多种食品中的鼠李糖乳杆菌(Lb.rhamnosus GG,LGG)和从内蒙古通辽地区传统发酵乳制品中分离而来的、具有多种益生功能的植物乳杆菌(Lb.plantarum)NDC 75017。对四株乳酸菌清除自由基的能力进行了比较,然后比较其对受到氧化损伤的Caco-2细胞胞内抗氧化酶活性的影响,最后通过转录组测序技术深层次探究乳酸菌发挥抗氧化作用的机制。通过本研究获得以下结果:(1)利用自由基清除能力实验比较了四株乳酸菌的自由基清除能力,分别从羟自由基、超氧阴离子自由基和DPPH自由基方面比较了四株乳酸菌菌体及发酵液的自由基清除能力。结果表明:在四株乳酸菌的菌体及发酵液中,菌体的羟自由基清除率要优于发酵液,而发酵液的DPPH自由基、超氧阴离子自由基清除能力要优于菌体;鼠李糖乳杆菌LGG的菌体具有最强的羟自由基清除能力;植物乳杆菌NDC 75017的发酵液具有最强的DPPH自由基清除能力,植物乳杆菌ATCC 14917发酵液具有最强的超氧阴离子自由基清除能力。(2)比较了四株乳酸菌缓解Caco-2细胞氧化损伤的能力。将达到极化状态的Caco-2细胞暴露于500μM H2O2中30 min,使其受到氧化损伤,然后将四株乳酸菌及其灭活菌体分别与氧化损伤的Caco-2细胞共培养4 h后,比较Caco-2细胞胞内两种抗氧化酶——超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的变化情况。结果表明:与正常细胞相比,受到氧化损伤的Caco-2细胞胞内SOD活性显著降低(P<0.05)、GSH-Px活性显著升高(P<0.05),四株乳酸菌的活菌均能不同程度缓解胞内SOD活性降低和GPx活性升高的情况,尤其是鼠李糖乳杆菌LGG和植物乳杆菌NDC 75017表现出了最强的氧化损伤修复能力,但灭活菌体的效果并不明显。(3)对筛选出的两株具有较强抗氧化能力的乳酸菌——鼠李糖乳杆菌LGG和植物乳杆菌NDC 75017的抗氧化机制进行深入探究,将氧化损伤的Caco-2细胞分别与两株乳酸菌共培养4 h后,提取Caco-2细胞RNA进行表达谱测序,筛选出与氧化应激相关的显著差异基因,并对其进行GO富集和KEGG富集,研究乳酸菌调控宿主抗氧化信号通路的机制。结果显示:与未处理Caco-2细胞相比,氧化损伤Caco-2细胞8个基因表达量呈现显著差异,并且都表现为上调趋势,它们大都与免疫、发炎及衰老等信号通路相关;而经LGG和NDC 75017处理后,这8个显著差异基因中分别有6个基因和3个基因出现了不同程度的下调,说明两株乳酸菌能够通过下调与氧化应激相关的基因来发挥抗氧化作用;同时在GO富集和KEGG富集结果中发现,两株乳酸菌还能通过激活TNF信号通路中CASP3的表达来促进下游促凋亡蛋白的产生,因此推断这两株乳酸菌可能还会促进癌细胞凋亡,也就是具有抗癌作用。(4)利用Real-time PCR方法对DGE测序筛选出的8个基因分别进行了验证,结果表明这8个基因Real-time PCR表达量改变倍数与DGE测序数据结果中差异基因表达倍数基本保持趋势一致,这也证明了DGE测序获得的信息具有比较高的准确性。通过本课题揭示了四株乳酸菌自由基清除能力及缓解Caco-2细胞氧化损伤的能力,筛选出了两株具有较强抗氧化能力的乳酸菌,并通过DGE测序技术探究了其发挥抗氧化作用的分子机制,为今后筛选具有抗氧化作用的益生菌提供了理论基础,也为乳酸菌抗氧化作用的机制探究提供了新方法。