乳酸杆菌胞外囊泡通过牛磺酸调控Th17/Treg平衡与IgA/IgG稳态修复结肠炎黏膜免疫

为解决炎症性肠病（IBD）中免疫球蛋白（Ig）包被菌群失衡与黏膜免疫紊乱的问题，研究人员开展Lactobacillus johnsonii来源胞外囊泡（EVs）调控肠道免疫代谢的研究，发现其通过富集牛磺酸代谢菌群、重塑Th17/Treg平衡并抑制pIgR/FcRn介导的Ig转运，显著缓解结肠炎，为IBD治疗提供了新型微生物纳米治疗策略。

　　

炎症性肠病（IBD）是一种困扰全球数百万患者的慢性肠道炎症性疾病，其典型特征包括肠道屏障损伤、免疫系统紊乱以及与肠道微生物组的异常互动。尽管现有治疗手段不断进步，但许多患者仍面临疗效不足、副作用显著或疾病频繁复发的困境。近年来，科学家们注意到IBD患者肠道中存在着大量被免疫球蛋白（Ig）包被的细菌，尤其是IgA和IgG的高水平涂层，这与疾病的活动程度密切相关。然而，这一现象背后的具体机制以及如何有效干预仍不明确。

与此同时，微生物来源的胞外囊泡（extracellular vesicles, EVs）作为细菌与宿主间通信的关键媒介，逐渐成为研究热点。它们能够携带蛋白质、核酸及代谢物等生物活性物质，精准调控宿主的免疫与代谢反应。其中，乳酸杆菌作为益生菌的代表，其衍生EVs在维持肠道稳态方面展示出巨大潜力。特别值得关注的是Lactobacillus johnsonii（约氏乳杆菌），一种在IBD患者中显著减少的共生菌，以往研究报道其具有增强屏障功能及免疫调节的作用，但其所分泌的EVs在IBD语境下的作用与机制尚未被深入探索。

在这一背景下，赵海兰团队在《Journal of Nanobiotechnology》发表研究，探讨了约氏乳杆菌及其EVs是否可通过调控免疫细胞分化、微生物组结构和代谢物网络，恢复IBD中的肠道免疫平衡。研究综合运用临床样本分析、小鼠结肠炎模型、多组学技术及分子生物学实验，揭示了一种全新的EV—牛磺酸—免疫调节轴，为IBD的微生物纳米治疗提供理论依据和应用前景。

为开展本研究，作者运用了几项关键实验技术：首先收集IBD患者及健康人粪便和血液样本，采用流式细胞术分析Ig包被细菌；建立DSS诱导的小鼠结肠炎模型，并给予约氏乳杆菌或其EVs干预；通过透射电镜和动态光散射表征EVs的形态和稳定性；利用16S rRNA测序分析肠道菌群结构；结合液相色谱—质谱（LC-MS）靶向检测粪便氨基酸代谢物；使用Western blot、qPCR及免疫组化评估免疫相关分子表达；并借助荧光标记示踪EVs在体内的分布和安全性。

Correlation analysis between immunoglobulin-coated gut microbial consortia and IBD activity

研究首先通过流式细胞术分析人粪便样本，发现IBD患者（包括溃疡性结肠炎UC和克罗恩病CD）中IgA+、IgG+及IgM+细菌比例显著高于健康对照，且与疾病活动指数正相关，提示Ig包被细菌可作为IB炎症的生物标志物。

Inflammatory characteristics of active IBD

血清免疫球蛋白水平在活动性IBD中普遍升高，同时免疫组化显示结肠组织MPO（髓过氧化物酶）表达增加，提示中性粒细胞浸润。基于公共基因集（GSE14580）的分析也发现，IBD患者结肠中pIgR（多聚免疫球蛋白受体）和FcRn（新生儿Fc受体）表达上调，二者分别参与IgA和IgG的肠道转运，可能与黏膜抗体反应增强有关。

L. johnsonii depletion in UC and characterization of its derived EVs

16S rRNA测序显示，UC患者肠道菌群中Lactobacillus johnsonii丰度显著降低，而变形菌门（Proteobacteria）和Escherichia_Shigella等致病菌富集。作者成功从约氏乳杆菌培养上清中分离出EVs，电镜显示其为典型球形双层囊泡，直径约152纳米，且在模拟胃肠液中保持结构稳定，具备良好的口服递送潜力。

Tracking biodistribution and epithelial association of L. johnsonii-derived EVs in vivo

利用DiI荧光标记EVs口服给予DSS结肠炎小鼠，发现EVs在炎症结肠中富集，并与上皮细胞紧密接触，而完整细菌则主要位于隐窝间质，表明EVs具有更强的黏膜亲和性与靶向性。

Biological safety of L. johnsonii-derived EVs in mice

急性毒性实验显示，EVs处理未引起心、肝、脾、肺、肾等主要器官的组织学改变或功能酶学异常，证明其具有良好的生物相容性。

Both L. johnsonii and its derived EVs alleviated DSS-induced colitis and enhanced the gut barrier

动物实验表明，口服约氏乳杆菌或EVs均能显著减轻DSS小鼠体重下降、疾病活动指数（DAI）及结肠缩短，改善组织病理损伤，上调紧密连接蛋白Claudin 1和黏蛋白Muc2表达，并降低IL-1β、TNF-α等促炎因子水平，证实二者均具有抗炎和屏障保护作用。

Both L. johnsonii and its derived EVs restored the Th17/Treg balance

流式细胞术和qPCR分析显示，EVs处理显著降低结肠Th17细胞比例及RORγt、IL-17A表达，同时增加Treg细胞数量及FOXP3、IL-10表达，有效纠正了炎症状态下的免疫细胞失衡。

Both L. johnsonii and its derived EVs reduced the level of highly Ig-coated gut bacteria

干预后，小鼠粪便中IgA+、IgG+及IgM+细菌比例下降，粪便免疫球蛋白水平降低，但血清Ig无变化，表明效应局限于黏膜局部。同时，结肠pIgR和FcRn的mRNA和蛋白表达均被抑制，提示EVs可能通过调控Ig转运受体减少抗体包被菌的形成。

Both L. johnsonii and its derived EVs remodeled gut microbiota and amino acid metabolism

16S测序表明，EVs处理促进乳杆菌目（Lactobacillales）等有益菌增殖，并富集与牛磺酸代谢相关的菌群（如Lactobacillus murinus）。非靶向代谢组学显示，牛磺酸水平显著上升，且与菌群结构变化高度相关。KEGG分析提示牛磺酸涉及硫代谢、ABC转运等通路，并与pIgR/FcRn表达负相关。

Taurine supplementation reproduced the immunomodulatory and barrier-protective effects of L. johnsonii-derived EVs

直接补充牛磺酸可模拟EVs的保护效果，包括减轻结肠炎症状、抑制炎症因子、恢复Th17/Treg平衡、增强Occludin和ZO-1等屏障基因表达，并下调pIgR与FcRn，证实牛磺酸是EVs发挥功能的关键代谢物。

该研究系统阐释了Lactobacillus johnsonii来源EVs通过“EV—微生物—代谢—免疫”轴调控结肠炎黏膜稳态的全新机制。其核心结论在于：EVs能够定向富集于炎症肠道，通过重塑菌群结构提升牛磺酸等有益代谢物水平，进而纠正Th17/Treg失衡，抑制pIgR/FcRn介导的上皮Ig转运，最终减少Ig包被细菌并缓解肠道炎症。相比活菌，EVs具有更好的稳定性、靶向性和安全性，不仅为理解微生物—宿主互作提供了新视角，也为开发IBD的下一代纳米微生物治疗策略奠定坚实基础。