Pediococcus pentosaceus Li05通过激活TGR5/TPH1/5-HT途径对便秘的防护作用

《Microbial Biotechnology》：Protective Effect of Pediococcus pentosaceus Li05 on Constipation via TGR5/TPH1/5-HT Activation

Li05菌株通过调节肠道菌群和胆汁酸代谢增强5-HT信号通路改善小鼠便秘。基因组分析显示其携带酸、胆盐和氧化应激抗性相关基因，但无抗生素或致病基因。实验证实Li05干预显著提升排便频率、肠道蠕动及黏液分泌，机制涉及胆汁酸（如DCA、Iso-LCA、EALCA）激活TGR5/TPH1通路促进5-HT合成。该研究为益生菌治疗便秘提供了新靶点和理论依据。

　　在本研究中，科学家们聚焦于一种名为 *Pediococcus pentosaceus* Li05 的乳酸菌株，这种菌株来源于健康志愿者的粪便样本，并且在多种疾病中展现出潜在的保护作用。研究的核心目标是探索该菌株在缓解因洛哌丁胺诱导的便秘症状中的作用及其潜在机制。通过采用第三代测序技术对 Li05 的基因组进行了详细分析，揭示了其基因组的结构与功能特性，以及其在肠道微生物群和胆汁酸代谢中的影响。

Li05 的基因组由一个主染色体和两个质粒组成，总长度为 1,812,373 碱基对，染色体和质粒分别具有 43,800 和 18,214 碱基对。研究发现，Li05 的染色体上含有多个与肠道环境适应相关的保守基因，包括与酸抵抗相关的 *atp* 基因，与胆汁盐抵抗相关的 *bsh* 基因，以及与氧化应激抵抗相关的 *hsl*、*dltA* 等基因。此外，Li05 还包含与黏附能力相关的 *nrd*、*gap* 等基因。值得注意的是，其质粒中未发现抗生素抗性基因或致病性相关基因，这表明 Li05 在安全性方面具有显著优势，适合作为益生菌使用。

在实验设计中，研究人员通过动物实验评估了 Li05 的干预效果。他们使用了 6-8 周龄的 C57BL/6J 小鼠，这些小鼠被分为三个组：对照组、模型组和 Li05 干预组。模型组通过每日灌胃洛哌丁胺来诱导便秘，而 Li05 干预组则在每日灌胃后给予 Li05 菌株。结果显示，Li05 干预显著改善了便秘症状，包括增加排便频率、提高粪便含水量、缩短结肠转运时间，并减少了粪便中的球形物体的排出时间。这些数据表明，Li05 在促进肠道蠕动和增加黏液分泌方面具有积极作用。

进一步的分子机制研究揭示了 Li05 通过影响肠道菌群和胆汁酸代谢来改善便秘的可能途径。实验发现，Li05 干预后，小鼠结肠中的 TGR5 和 TPH1 基因表达水平显著升高，进而导致 5-HT（五羟色胺）水平上升。5-HT 是一种重要的神经递质，其水平的增加被认为能够促进肠道运动和黏液分泌，从而缓解便秘症状。为了验证这一假设，研究人员还对 TGR5 基因敲除小鼠和 TPH1 抑制剂 LX1606 处理的小鼠进行了实验，结果表明，当 TGR5 基因被敲除或 LX1606 被使用时，Li05 的促排便效果被逆转，这进一步支持了 Li05 通过 TGR5/TPH1 轴调控 5-HT 水平的假设。

此外，研究人员还利用肠类器官培养技术，验证了胆汁酸对 5-HT 产生的促进作用。在肠类器官中，Li05 干预导致胆汁酸水平上升，特别是脱氧胆酸（DCA）、异硫柳酸（Iso-LCA）和环状脱氧胆酸（EALCA）等，这些胆汁酸通过激活 TGR5 受体，促进了 5-HT 的合成与分泌。这表明，Li05 可能通过改变肠道菌群组成，增强胆汁盐水解酶（BSH）活性，从而增加胆汁酸的释放，最终通过 TGR5/TPH1 轴提高 5-HT 水平，从而改善肠道功能。

研究还发现，Li05 干预显著改变了肠道菌群的结构，减少了与疾病相关的致病菌如 *Escherichia/Shigella*、*Enterobacteriaceae* 和 *Enterobacterales*，同时增加了与短链脂肪酸和胆汁酸代谢相关的有益菌群。这一结果提示，Li05 可能通过调节肠道微生物的组成，间接影响胆汁酸的代谢，从而对便秘产生治疗作用。

在胆汁酸代谢方面，研究发现 Li05 干预后，粪便中的胆汁酸比例和含量显著增加，特别是游离胆汁酸如 DCA、Iso-LCA 和 EALCA。这些游离胆汁酸通过激活肠上皮细胞上的 TGR5 受体，进一步促进了 5-HT 的合成和分泌，从而增强了肠道运动和黏液分泌能力。研究还通过高通量技术对小鼠的代谢物进行了全面分析，发现 Li05 干预后，粪便中的代谢物种类和含量发生了显著变化，包括一些与肠道功能相关的代谢物。

尽管 Li05 在改善便秘方面表现出良好的效果，但研究也指出了其潜在的局限性。例如，Li05 增加的 5-HT 水平是否通过特定的神经通路（如 5-HT4 受体和乙酰胆碱释放）发挥作用，仍需进一步探讨。此外，虽然研究显示 Li05 能够增加某些胆汁酸的排泄，但这些胆汁酸的具体作用机制，以及它们是否在其他疾病中也具有类似的益处，仍需更多的实验验证。

从临床应用的角度来看，Li05 具有作为益生菌的潜力。由于其来源于人体肠道，且基因组中未发现抗生素抗性或致病性相关基因，Li05 在安全性和有效性方面表现良好。然而，为了推动其在临床中的应用，未来的研究需要进一步优化其配方、确定最佳剂量，并开展早期临床试验，以验证其在人体中的效果。

综上所述，本研究通过详细的基因组分析和动物实验，揭示了 Li05 在缓解便秘方面的机制。研究发现，Li05 能够通过调节肠道菌群和胆汁酸代谢，提高 5-HT 水平，从而改善肠道运动和黏液分泌功能。这一发现不仅为 Li05 作为益生菌在便秘治疗中的应用提供了理论依据，也为开发基于肠道微生物群的治疗策略提供了新的思路。未来，随着对肠道菌群与宿主健康关系的深入研究，Li05 可能成为功能性便秘治疗的重要候选益生菌之一。