5篇高分文：聚焦益生菌基础研究新进展｜热心肠日报

06月27日的《热心肠日报》，我们解读了 10 篇文献，关注：益生菌，递送，IBD，感染，有害物质，蜜蜂，工程菌，膳食铁，肠-肌肉轴，FMT，鸡，IBS。

Trends in Food Science and Technology——[16.002]

① 益生菌通过促进有益菌增殖、抑制有害菌、分泌有机酸和叶酸等代谢物质调节结肠环境，维持宿主肠菌稳态；② 益生菌通过促进肠道机械、化学和免疫屏障更新增强肠粘膜完整性，从而减少炎症、肠渗漏和病原体移位；③ 益生菌通过干扰免疫细胞和炎症因子、调节肠菌及其代谢物参与免疫调节，改善或预防疾病相关炎症和组织损伤；④ 益生菌通过调节肠菌衍生的活性分子分泌（SCFAs、BAs、AAs等），介导肠-脑/-肺/-肝/-心轴双向交流，改善宿主健康状况。

肠道生态平衡的紊乱可能会导致多种代谢、神经、肠道和心血管疾病的发生，甚至促进肿瘤的发展。益生菌作为营养补充剂或辅助治疗手段，已被证明在预防、缓解甚至治疗这些疾病方面具有潜力。但其发挥有益和/或症状缓解作用的潜在机理仍缺乏系统的梳理。近日，内蒙古农业大学孙志宏及团队在Trends in Food Science and Technology发表最新综述，基于益生菌对动物模型和人类的干预研究，系统总结了大量最新科学证据。阐述了益生菌通过增强肠道稳态、肠道屏障功能、宿主免疫力以及调节肠道菌群及其代谢产物来发挥健康功效的潜在机制。此外，还讨论了当前在益生菌临床研究中数据分析和比较方面所面临的挑战。最后，展望了益生菌应用的未来前景。总之，该综述对于了解益生菌的作用机制和应用前景非常有价值，值得仔细阅读和关注。（@九卿臣）

Targeting gut microbiota and metabolism as the major probiotic mechanism - An evidence-based review

2023-06-11, doi: 10.1016/j.tifs.2023.06.013

ACS Central Science——[18.728]

① 通过简便环保的一步交联法成功开发基于钨酸钙微凝胶（CTM）的口服益生菌递送系统；② CTM在高表达钙卫蛋白的结肠炎中特异性释放钨，从而抑制肠杆菌科生长，且不影响益生菌递送；③ CTM对胃肠道恶劣环境和肠粘连具有抵抗力；④ CTM封装的凝结芽孢杆菌（BC@CTM）可促进益生菌在小鼠肠道的定植；⑤ BC@CTM抑制有害菌，促进益生菌定植，从而缓解DSS诱导的小鼠结肠炎，包括恢复结肠长度、下调炎症反应、修复受损的粘膜屏障和肠道菌群稳态。

将益生菌有效递送和定植是一种预防和治疗结肠炎的方法，其疗效因病理部位异常定植的肠杆菌而受到阻碍，因此，目前迫切需要开发新策略改善口服益生菌的疗效。近日，郑州大学药学院史进进联合刘军杰、张振中在ACS Central Science上发表文章，成功开发出基于钨酸钙微凝胶的口服益生菌递送系统，可以选择性地破坏结肠炎期间异常扩张的肠杆菌科占据的生态位，以促进益生菌定植。（@圆圈儿）

Calcium Tungstate Microgel Enhances the Delivery and Colonization of Probiotics during Colitis via Intestinal Ecological Niche Occupancy

2023-06-21, doi: 10.1021/acscentsci.3c00227

Microbiome——[16.837]

① 斑马鱼口服补充贝莱斯芽孢杆菌后，可抵抗嗜水气单胞菌感染；② 保护作用依赖于肠道菌群，特别是厌氧的本地肠道鲸杆菌；③ 对于感染致病菌的鱼类，鲸杆菌属是一种健康传感器；④ 基因组解析，体外和体验实验都证实宋氏鲸杆菌CS2105-BJ可从头合成维生素B12；⑤ 增加的维生素B12显著改变肠道氧化还原状态及肠道菌群的结构和功能，进而提高肠道菌群生态网络的稳定性，增强肠道屏障紧密连接，防止病原体感染。

益生菌有预防病原体感染的能力，但机制不清楚。西北农林科技大学的王高学和凌飞合作在Microbiome发表文章，在斑马鱼中，益生菌增强宿主对病原体感染的抵抗力，其作用取决于厌氧本地肠道鲸杆菌产生B12的功能。此外，作为一种肠道微生物调节剂，B12表现出加强肠道微生物群和肠道屏障紧密连接内部相互作用的能力，从而提高宿主对病原体感染的抵抗力。（@章台柳）

Vitamin B12 produced by Cetobacterium somerae improves host resistance against pathogen infection through strengthening the interactions within gut microbiota

2023-06-15, doi: 10.1186/s40168-023-01574-2

Journal of Hazardous Materials——[14.224]

① 铜（Cu）诱导小鼠肠道菌群紊乱，肠杆菌科丰度增加，Intestinimonas属、Faecalibaculu属、瘤胃球菌科和红蝽菌科_UCG-002丰度降低；② 凝结芽孢杆菌XY2通过增加亚牛磺酸和L-谷氨酸水平及降低磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺水平来缓解铜诱导的代谢紊乱；③ 在秀丽隐杆线虫中，铜抑制DAF-16和SKN-1的核转位，进而抑制抗氧化相关酶活性；④ XY2通过调节DAF-16/FoxO和SKN-1/Nrf2途径和肠道菌群来消除过量ROS，减轻Cu暴露引起的氧化损伤相关的生物毒性。

近几十年来，铜污染已成为一个严重的环境问题。浙江大学的阎芙洁团队在Journal of Hazardous Materials发表文章，发现Cu污染导致肠道菌群紊乱和氧化应激，益生菌凝结芽孢杆菌XY2通过调控DAF-16/FoxO和SKN-1/Nrf2途径和肠道菌群来增强抗氧化应激的能力。研究为制定益生菌对抗重金属污染提供了理论依据。（@章台柳）

Bacillus coagulans (Weizmannia coagulans) XY2 attenuates Cu-induced oxidative stress via DAF-16/FoxO and SKN-1/Nrf2 pathways and gut microbiota regulation

2023-06-01, doi: 10.1016/j.jhazmat.2023.131741

ISME Journal——[11.217]

① 比较不同递送体系（花粉饼法和喷雾法）对三联乳杆菌-LX3接种蜜蜂后的效果影响；② 两种递送体系均提高了成年蜜蜂对LX3的摄取，但菌株都无法长期定植；③ LX3可不增加病原体负担的同时提高育雏上限，诱导转录免疫应答，并减少机会致病病原体，选择性富集核心共生体；④ 喷雾递送对蜜蜂球囊菌有较强的抗菌活性，而花粉饼则存在经LX3消化后更适应蜂群的营养价值；⑤ LX3调节宿主免疫反应与其改变菌群结构相关。

这是发表在ISME上的一份工作，作者基于前期开发的花粉饼接种法和本文开发的喷雾接种法，使用三联乳杆菌LX3（植物乳杆菌Lp39，鼠李糖乳杆菌GR-1和Api. kunkeei BR-1）分别接种管理蜜蜂（即被驯化的农业蜜蜂），这些蜜蜂来自加利福尼亚周病原体密集的农场。结果显示LX3可以提高育雏上限，诱导转录免疫应答，减少机会致病病原体，以及富集如双歧杆菌、乳酸杆菌等共生有益菌。其中，喷雾接种法对蜜蜂的致死病原体蜜蜂球囊菌有较强的抗菌活性，而花粉饼经LX3发酵后产生不同的氨基酸，发酵后组分更适应蜂群营养需求。这份工作强调了益生菌接种方法对蜂群的影响，在疾病管理中利用两种接种方式的不同益处针对性或联合接种。（@Johnson）

Delivery mechanism can enhance probiotic activity against honey bee pathogens

2023-06-14, doi: 10.1038/s41396-023-01422-z

PNAS——[12.779]

① 微孢子是对蜜蜂群体危害最大的体内寄生虫，可直接导致蜂群死亡；② 研究人员通过对蜜蜂肠道共生体菌株进行基因工程改造，将微孢子DNA导入该共生菌；③ 微孢子的RNA干扰系统被激活，从而可以特异性抑制感染所必需的寄生虫基因，延长蜜蜂寿命；④ 同时工程共生体在不同年龄的蜜蜂中成功建立，包括那些已经建立肠道微生物群的蜜蜂，并从定植的蜜蜂传播给以前未定植的相邻蜜蜂；⑤ 进而形成针对一种或几种寄生虫物种的长期群体水平保护。

PNAS近期发表的文章，开发出工程化的肠道共生菌，可抑制微孢子虫寄生虫并提高蜜蜂的存活率，且可形成群体免疫，为蜜蜂病虫害防治提供新思路。（@章台柳）

Engineered gut symbiont inhibits microsporidian parasite and improves honey bee survival

2023-06-12, doi: 10.1073/pnas.2220922120

Science China Life Sciences——[10.372]

① 小鼠随机分三组，喂食缺铁、铁充足或铁富集饲料持续12周，进一步口腔感染鼠伤寒沙门氏菌；② 膳食铁的摄入量可改善黏液层功能，减缓鼠伤寒沙门氏菌侵袭，其中小鼠血清铁浓度与杯状细胞数量及黏蛋白2表达正相关；③ 肠道中未吸收铁会影响肠道菌群组成，Muribaculaceae丰度与其黏蛋白2表达正相关；④ 抗生素处理小鼠结果表明，膳食铁调节黏蛋白层功能不依赖微生物；⑤ 体外实验显示，微量元素铁可直接诱导回肠和结肠类器官中杯状细胞黏蛋白表达。

铁被认为是人体中重要的微量元素，由于铁对包括致病菌在内的多数微生物增殖颇为重要，有时会加重炎症性疾病，因此它们在抗感染免疫中的作用常被低估。近日，中国科学院亚热带农业生态研究所印遇龙、万丹及团队在Science China Life Sciences发表最新研究，通过动物实验和体外试验，发现膳食铁摄入可提高血清铁水平，调节杯状细胞增殖和黏蛋白层功能，对病原菌的入侵起到积极的防御作用，值得关注。（@九卿臣）

Dietary iron regulates intestinal goblet cell function and alleviates Salmonella typhimurium invasion in mice

2023-06-16, doi: 10.1007/s11427-022-2298-1

Nature Communications——[17.694]

① 每日气温波动（FT）与老年人可能的肌肉减少症患病率呈正相关；② FT会加速中年雄性小鼠的肌肉萎缩并抑制运动表现，改变小鼠微生物群的组成；③ 粪菌移植实验发现，FT小鼠的微生物群会导致肌肉中线粒体功能障碍，抑制肌肉功能；④ 赖氨酸降解代谢产物氨基己二酸通过抑制线粒体自噬损害线粒体功能，介导了FT诱导的肌肉萎缩和功能障碍；⑤ 补充FT小鼠粪便中缺少的真杆菌可减轻FT引起的肌肉萎缩和功能障碍，降低肌生长抑制素基因的表达。

少肌症是一种以肌肉质量和功能丧失为特征的老年性疾病。中南大学湘雅医院的Huang Yan团队在Nature Communications发表文章，发现人类中，较大的昼夜温度差异与少肌症的患病率呈正相关。这一现象在小鼠也存在，且与肠道菌群相关。（@章台柳）

Augmented temperature fluctuation aggravates muscular atrophy through the gut microbiota

2023-06-13, doi: 10.1038/s41467-023-39171-4

Microbiome——[16.837]

① 低体重鸡空肠中Th17细胞相关转录因子Stat3、rorγt和细胞因子IL-6、IL-17A、IL-21显著提高，而Treg细胞相关转录因子foxp3和细胞因子TGF-β、IL-10显著降低；② 粪菌移植（FMT）生长较好且富含乳杆菌可提高1日龄雏鸡的生长性能，降低空肠中Th17细胞相关因子，并提高Treg细胞相关因子；③ FMT可增加乳杆菌丰度；④ FMT增加色氨酸代谢产物，激活芳香烃受体并促进CYP1A2和IL-22表达，以维持Th17/Treg细胞平衡和免疫稳态。

肠道菌群通过调节肠道免疫稳态和免疫细胞分化，与鸡的生长密切相关，然而目前尚不清楚粪菌移植是否可以通过平衡 Th17/Treg细胞来改善鸡的生长。近日，华中农业大学刘华珍团队在Microbiome上发表文章，发现Th17/Treg细胞失衡会降低鸡的生长性能，而粪菌移植通过平衡Th17/Treg细胞来提高鸡的生长性能。（@圆圈儿）

Fecal microbiota transplantation improves chicken growth performance by balancing jejunal Th17/Treg cells

2023-06-21, doi: 10.1186/s40168-023-01569-z

Frontiers in Immunology——[8.786]

① 纳入关于粪菌移植（FMT）治疗肠易激综合征（IBS）的9个随机对照试验的19份报告；② 与安慰剂相比，单次FMT可显著降低1个月、3个月、6个月、24个月时的IBS-SSS评分，在3个月、24个月和36个月时，它还可以提高临床有效率，并在3个月、24个月和36个月时提高IBS生活质量评分；③ FMT并未增加严重不良事件；④ 然而，根据目前的可用数据，没有发现胶囊FMT对IBS患者的积极作用。

兰州大学第二医院的张有成团队在Frontiers in Immunology发表文章，对粪菌移植治疗肠易激综合征的随机对照试验进行系统综述和荟萃分析，发现单次FMT对IBS患者是有效和安全的。但一些因素可能会影响FMT的有效性，且患者本身的肠道菌群与FMT对IBS的影响之间的关系尚不清楚。（@章台柳）

Fecal microbiota transplantation for irritable bowel syndrome: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials

2023-05-18, doi: 10.3389/fimmu.2023.1136343

感谢本期日报的创作者：九卿臣，YANG WEI，阿当，Sunflower，Leo，阿童木，accepted，DMG-Quasimodo，章台柳