华中农业大学动物科技学院、动物医学院的李家奎教授及其团队--发酵乳杆菌016通过调节氧化应激，肠道菌群和微生物代谢来缓解小鼠结肠炎
华中农业大学动物科技学院、动物医学院的李家奎教授及其团队--发酵乳杆菌016通过调节氧化应激，肠道菌群和微生物代谢来缓解小鼠结肠炎 | MDPI Nutrients
论文标题：Lactobacillus fermentum 016 Alleviates Mice Colitis by Modulating Oxidative Stress, Gut Microbiota, and Microbial Metabolism
论文链接： https://www.mdpi.com/2072-6643/17/3/452
期刊名： Nutrients
期刊主页： https://www.mdpi.com/journal/nutrients
溃疡性结肠炎（UC）是一种慢性进行性炎症性胃肠道疾病，与肠道菌群失调和代谢稳态紊乱密切相关。尽管靶向微生物疗法是炎症性肠病（IBD）的一种新兴干预策略，但特定益生菌（例如发酵乳杆菌O16, LF）缓解UC的机制尚不明确。来自华中农业大学动物科技学院、动物医学院的李家奎教授及其团队在 Nutrients 发表最新研究，系统评估了一株分离自健康牦牛胃肠道的益生菌——发酵乳杆菌016（ Lactobacillus fermentum 016，LF）对溃疡性结肠炎的保护作用，并从氧化应激、肠道菌群及代谢调控等多个层面揭示了其潜在机制，为开发基于益生菌的 IBD 精准治疗策略提供了重要的见解。
研究过程与结果
研究团队首先利用健康 C57BL/6J小鼠建立基础模型，评估补充 LF 对肠道健康的影响；随后采用葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的小鼠溃疡性结肠炎模型，系统研究 LF 对肠道炎症的预防效果及其作用机制。同时结合16S rRNA 测序、非靶向代谢组学分析以及组织病理学检测，系统探究其作用机制。
研究结果表明， LF 对 DSS 诱导的小鼠结肠炎具有显著的改善作用 。与模型组相比，补充 LF 后， 小鼠体重下降程度明显减轻，疾病活动指数（DAI）显著降低，结肠长度缩短现象得到缓解 。组织病理学结果显示，LF 处理组的小鼠结肠组织炎症浸润减少，隐窝结构损伤明显改善，肠黏膜完整性得到有效保护。
图 4 预防性补充LF对结肠损伤的影响。( a ) 结肠长度图像。( b ) 结肠长度柱状图分析。( c ) 结肠组织切片。( d ) 组织病理学损伤评分。数据以均值±标准误表示。* p < 0.05，*** p < 0.001。
进一步分析发现， LF 能够显著增强机体抗氧化防御能力 。与 DSS 组相比，LF 干预后小鼠体内超氧化物歧化酶（T-SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）和过氧化氢酶（CAT）活性明显升高，而丙二醛（MDA）和髓过氧化物酶（MPO）水平显著下降，表明氧化应激损伤得到有效缓解。在炎症调节方面，LF 显著降低了促炎细胞因子 IL-1β、IL-6、TNF-α 和 IFN-γ 的表达水平，同时提高了抗炎细胞因子 IL-4 和 IL-10 的水平，帮助恢复机体免疫稳态。此外，LF 还能促进紧密连接蛋白 ZO-1 和 Occludin 的表达，增强肠道屏障功能。
图5 预防性补充LF对氧化应激、免疫细胞因子和MPO的影响。(a) 氧化应激相关生理生化指标分析。(b) 血清免疫细胞因子分析。(c) 结肠组织中MPO活性。数据以均值±标准误（SEM）表示。* p < 0.05，** p < 0.01，*** p < 0.001，ns 无统计学意义。
机制研究显示，LF 能够激活 Nrf2-Keap1 抗氧化信号通路，促进相关抗氧化蛋白表达，从而增强机体抵御氧化损伤和抗炎能力。
肠道菌群分析结果显示， LF 能够显著改善 DSS 导致的菌群失调，增加 g_Dubosiella, g_Faecalibaculum, g_Odoribacter等有益菌属的丰度，同时降低部分与炎症相关菌群的相对丰度 。
代谢组学分析进一步发现，LF 对色氨酸代谢途径具有明显调节作用。干预后，多种具有免疫调节和抗炎作用的代谢物水平显著升高，包括犬尿酸（Kynurenic Acid）、3-吲哚乙酸（3-Indoleacetic Acid）、5-甲氧基色氨酸（5-Methoxytryptophan）和褪黑素（Melatonin）等。相关性分析表明，菌群结构变化与色氨酸代谢产物水平之间存在显著关联。这些发现首次系统地表明，LF的补充能够有效调节肠道微生物代谢，增加有益代谢产物的水平并增强色氨酸代谢通路来缓解结肠炎。
图 8 预防性补充LF对结肠炎小鼠肠道菌群代谢谱的影响。(a) 偏最小二乘判别分析 (PLS-DA) 显示各组间代谢物差异。(b) 韦恩图显示不同治疗组间代谢物的重叠情况。(c) 火山图突出显示显著改变的代谢物。(d) 色氨酸代谢通路中代谢物的热图分析。(e) 各组间代谢物差异的柱状图。(f) 代谢物的 KEGG 通路富集分析。数据以平均值 ± 标准误 (SEM) 表示。* p < 0.05，** p < 0.01。
研究总结
本研究系统揭示了 Lactobacillus fermentum 016 缓解溃疡性结肠炎的多重作用机制。该菌株不仅能够改善肠道菌群失衡，促进有益代谢物生成，还能增强机体抗氧化能力、调节免疫反应并修复肠道屏障功能。其中，对色氨酸代谢通路的显著调控，为理解益生菌与宿主相互作用提供了新的研究视角。研究结果表明， Lactobacillus fermentum 016 具有作为功能性益生菌用于炎症性肠病干预的潜力，也为开发基于肠道微生态调控的精准治疗策略提供了重要理论依据。未来，随着相关机制研究和临床验证的进一步开展，该菌株有望为炎症性肠病等肠道疾病的防治带来新的解决方案。
作者/团队简介
李家奎(Jiakui Li)， 华中农业大学，动物科技学院-动物医学院副 院长 ，教授，博士生导师。主要研究领域动物群发性普通病发病机理、牦牛疾病诊断与防治、高原家畜疾病诊断防治等研究 。主持各类基金项目20项，主编专著一部，参编面向二十一世纪教材三部，授权专利4项，发表100余篇，其中第一作者和通讯作者SCI收录论文90多篇，获得省部级科技进步奖4项，其中第一主持人获奖2项；获评2019年度中国兽医协会十大杰出兽医,2014年度西藏自治区民族团结先进个人，第八批优秀援藏干部人才。
期刊介绍
主编：
Maria Luz Fernandez, University of Connecticut, USA;
Lluis Serra-Majem, University of Las Palmas de Gran Canaria, Spain
Nutrients （ISSN 2072-6643）是一个国际性的、同行评审的开放获取期刊，致力于发表与人类营养相关的研究成果。主题涵盖常量营养素、微量营养素、生物活性营养素、运动营养、公共卫生和饮食相关疾病等学科领域。本刊发表综述、常规研究论文和简讯。致力于为全球提升人体营养健康水平贡献学术力量。。
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