10月3日，國(guó)際知名期刊Food Research International（IF 7.425）在線發(fā)表了來自南昌大學(xué)萬翠香老師團(tuán)隊(duì)題為“Targeting the Gut Microbiota to Investigate the Mechanism of Lactiplantibacillus plantarum 1201 in Negating Colitis Aggravated by a High-Salt Diet”的研究文章。該研究運(yùn)用16S微生物多樣性和代謝組（中科新生命提供服務(wù)）結(jié)合小鼠模型實(shí)驗(yàn)證明植物乳桿菌（L. plantarum 1201）通過提高小鼠血清中內(nèi)源性D-甘露糖的濃度，抑制腸道菌群對(duì)α-生育酚（維生素E）的消耗和小鼠NF-κB通路的激活并降低促炎細(xì)胞因子（如IL-1β、TNF-α和IL-6）的表達(dá)，改善組織損傷從而減輕高鹽飲食（High-Salt Diet，HSD）加重性結(jié)腸炎。這些研究結(jié)果表明調(diào)節(jié)腸道菌群是治療高鹽加重性結(jié)腸炎的潛在方法。

研究材料

C57BL/6雄性小鼠、L. plantarum 1201菌株、D-甘露糖和維生素E。

技術(shù)路線

步驟1：構(gòu)建不同干預(yù)處理的結(jié)腸炎小鼠模型；

步驟2：生理生化和qPCR實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)模型補(bǔ)充 L. plantarum1201處理可緩解HSD加重性結(jié)腸炎；

步驟3：結(jié)合16S微生物多樣性測(cè)序和代謝組學(xué)檢測(cè)篩選出D-甘露糖和α-生育酚兩類代謝物；

步驟4：小鼠模型進(jìn)一步驗(yàn)證D-甘露糖和α-生育酚的作用機(jī)制。

研究結(jié)果

1.     L. plantarum 1201通過NF-κB途徑緩解HSD加重性結(jié)腸炎

HSD可加重IBD小鼠的生理指標(biāo)，如加重體重減輕、結(jié)腸炎癥情況和炎癥評(píng)分顯著增加、生存率降低、腸屏障通透性增加，而補(bǔ)充 L. plantarum1201處理則可以顯著改善結(jié)腸炎癥情況、提高生存率并降低腸屏障通透性（圖1 A-G）。QPCR實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明HSDS（HSD+DSS處理）組小鼠相關(guān)促炎性細(xì)胞因子（IL-6、IL-1β、IL-22、IL-17A和IFN-γ）和NF-κB途徑相關(guān)mRNA表達(dá)水平顯著高于對(duì)照組（ND），而補(bǔ)充L. plantarum1201處理則可以降低這些炎癥因子和NF-κB途徑相關(guān)mRNA表達(dá)水平（圖1 H）。

圖1 HSD加重葡聚糖硫酸鈉（DSS）誘導(dǎo)的結(jié)腸炎

2.     L. plantarum 1201緩解HSD加重性結(jié)腸炎小鼠腸道菌群的失調(diào)

16S微生物多樣性測(cè)序結(jié)果顯示，L. plantarum1201補(bǔ)充顯著增加HSDS組小鼠腸道菌群α多樣性，并驅(qū)動(dòng)菌群結(jié)構(gòu)和組成向ND組轉(zhuǎn)變（圖2 A-G）。此外，L. plantarum1201補(bǔ)充恢復(fù)了HSD加重性結(jié)腸炎小鼠中產(chǎn)丁酸細(xì)菌類群相對(duì)豐度的下降（圖2 H）。

圖2 HSD改變腸道菌群組成和功能

3.     L. plantarum 1201調(diào)節(jié)HSD加重性結(jié)腸炎小鼠血清代謝物水平

血清代謝組學(xué)檢測(cè)結(jié)果顯示，DSS、HSD處理改變了小鼠血清代謝物水平，而補(bǔ)充L. plantarum1201則可消除這些變化（圖3 A-D）。這些結(jié)果表明L. plantarum 1201通過調(diào)節(jié)血清中產(chǎn)生的代謝物來緩解小鼠的結(jié)腸炎癥狀。

圖3 代謝組學(xué)揭示了結(jié)腸炎小鼠血清代謝物的變化

4.     L. plantarum 1201緩解HSD加重性結(jié)腸炎小鼠腸道菌群代謝

基于組學(xué)關(guān)聯(lián)分析，篩選出D-甘露糖和α-生育酚兩種潛在的代謝物biomarker，兩者與Bifidobacterium、Prevotella顯著正相關(guān)，與Butyricicoccus、Eschericher負(fù)相關(guān)。在HSD和DSS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎組中D-甘露糖和α-生育酚濃度均顯著降低，但在補(bǔ)充L. plantarum1201組中顯著上升（圖4）。以上結(jié)果表明L. plantarum 1201可能通過調(diào)節(jié)腸道菌群對(duì)D-甘露糖的合成和α-生育酚的消耗來達(dá)成減輕IBD的作用。

圖4 腸道菌群與血清代謝物的相關(guān)性分析

5.     D-甘露糖和α-生育酚緩解小鼠結(jié)腸炎并恢復(fù)其腸屏障

對(duì)結(jié)腸炎小鼠模型補(bǔ)充D-甘露糖和α-生育酚處理后，結(jié)果顯示：補(bǔ)充D-甘露糖顯著改善結(jié)腸炎癥狀，且結(jié)腸長(zhǎng)度和體重恢復(fù)至正常水平，結(jié)腸炎評(píng)分降低；此外，與結(jié)腸炎癥狀相關(guān)生理生化指標(biāo)明顯緩解，炎癥分子標(biāo)記物水平受到抑制（圖5）。綜上所述，D-甘露糖和α-生育酚可能通過緊密連接蛋白的表達(dá)調(diào)節(jié)腸通透性來恢復(fù)腸屏障功能。

圖5 α-生育酚和D-甘露糖恢復(fù)小鼠腸道屏障和緩解結(jié)腸炎

6.     D-甘露糖和α-生育酚抑制DSS誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)和NF-kB信號(hào)通路的激活

促炎細(xì)胞因子的上調(diào)是DSS誘導(dǎo)炎癥的標(biāo)志，DSS處理后小鼠TNF-α、IL-1β和IL-6水平顯著升高，而補(bǔ)充D-甘露糖和α-生育酚顯著降低了炎癥因子的水平并可抑制NF-κB信號(hào)通路的激活（圖6 A-F）。此外，DSS處理可以通過Th細(xì)胞誘導(dǎo)炎癥，具體表現(xiàn)為結(jié)腸組織中更高水平的CD4⁺和IL-10⁺細(xì)胞類群，而D-甘露糖和α-生育酚補(bǔ)充組中兩類細(xì)胞增加水平顯著降低（圖6 G和H）。

圖6 D-甘露糖和α-生育酚抑制炎癥反應(yīng)和NF-κB信號(hào)通路的激活

小編小結(jié)

本文通過對(duì)HSD+DSS誘導(dǎo)結(jié)腸炎并補(bǔ)充 L. plantarum1201處理的小鼠模型進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)益生菌能緩解HSD加重性結(jié)腸炎。隨后基于16S微生物多樣性測(cè)序和代謝組學(xué)檢測(cè)等多種技術(shù)手段篩選出候選代謝物：D-甘露糖和α-生育酚，并通過結(jié)腸炎小鼠模型進(jìn)一步驗(yàn)證了這兩種標(biāo)記物的功效。這些結(jié)果提升了我們對(duì)益生菌和腸道菌群間的協(xié)同作用的認(rèn)識(shí)，將有助于為未來的IBD或HSD干預(yù)設(shè)計(jì)提供更有效的策略。