本土益生菌Lactiplantibacillus plantarum M10通过多机制缓解高胆固醇饮食诱导的动脉粥样硬化早期风险的体外与体内研究

《Scientific Reports》：Selection and potential of cholesterol-lowering indigenous probiotic: insights from in vitro and in vivo study

本研究针对他汀类药物疗效有限及副作用显著的临床挑战，系统筛选具有降胆固醇潜力的本土乳酸菌，并通过体外模拟胃肠环境及高胆固醇饮食（HCD）诱导的Sprague Dawley大鼠模型，验证了Lactiplantibacillus plantarum M10在降低血清总胆固醇（TC）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）、氧化应激标志物（MDA）及动脉粥样硬化指数方面的卓越效果。其机制涉及胆汁酸解偶联、短链脂肪酸（SCFA）介导的肠道菌群调控、三甲胺N-氧化物（TMAO）生成抑制及抗氧化通路激活。该研究为益生菌作为心血管疾病自然干预策略提供了菌株特异性依据，发表于《Scientific Reports》。

　　

心血管疾病是全球致死的首要原因，其中动脉粥样硬化（Atherosclerosis）作为病理核心，其发病率因高脂饮食、缺乏运动等现代生活方式而持续攀升。当前主流的他汀类药物虽能有效降低胆固醇，但长期使用伴随肌肉疼痛、肝毒性等副作用，促使科学界寻求更安全的天然干预策略。益生菌（Probiotics）因其调节肠道菌群、改善脂代谢和抗炎抗氧化等多重潜力，成为心血管健康领域的新兴研究方向。然而，菌株特异性效应及机制尚需深入探索。在此背景下，印度Panjab大学的研究团队聚焦本土分离的乳酸菌（Lactic Acid Bacteria, LAB），通过系统性筛选与验证，揭示了Lactiplantibacillus plantarum M10在缓解动脉粥样硬化早期风险中的独特作用。

本研究的关键技术方法包括：

1. 1.
   体外胆固醇降解能力评估：通过FeCl₃比色法测定14株LAB在胆固醇强化MRS培养基及模拟胃肠液中的胆固醇去除率；
2. 2.
   益生元利用特性分析：采用酚红指示剂法检测菌株对低聚异麦芽糖（IMO）、菊粉（Inulin）等益生元的代谢能力；
3. 3.
   动物模型构建：以高胆固醇饮食（HCD）喂养Sprague Dawley大鼠12周，诱导早期动脉粥样硬化表型；
4. 4.
   多维度生理指标检测：涵盖体重、血脂谱（TC、TG、LDL-C、HDL-C）、肝功能（ALT、AST）、氧化应激标志物（MDA、SOD、GSH）及组织病理学分析；
5. 5.
   血浆TMAO定量：利用液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）技术检测肠道菌群衍生代谢物TMAO水平。

筛选具有降胆固醇潜力的乳酸菌

研究团队从14株本土LAB中筛选出4株胆固醇降解率超过40%的菌株，其中L. plantarum M10表现最优，在MRS培养基中胆固醇去除率达53.93±0.39%，且在模拟胃酸（pH 3.0）和肠液环境中仍保持23.29±0.56%和50.43±0.56%的活性。该菌株对低聚异麦芽糖（IMO）的利用能力进一步增强了其胆固醇降解效率，提示益生元协同增效潜力。

益生菌对HCD诱导代谢紊乱的改善作用

在动物实验中，L. plantarum M10干预显著抑制了HCD喂养大鼠的体重增长（66.4%）、腹腔脂肪积累及李指数（Lee’s Index）。同时，该菌株改善了葡萄糖耐量（OGTT曲线下面积降低）并提升粪便乳酸菌数量，表明其成功定植肠道并调节宿主代谢。

血脂与肝肾功能保护效应

L. plantarum M10 supplementation显著降低血清总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、极低密度脂蛋白（VLDL）及动脉粥样硬化指数（Log₁₀(TG/HDL-C)），并缓解HCD引发的肝酶（ALT、AST）升高和尿素氮积累，而对甲状腺功能无影响，凸显其代谢调节特异性。

氧化应激与组织病理学改善

L. plantarum M10干预显著降低肝脏、动脉及脂肪组织中的丙二醛（MDA）水平，提升超氧化物歧化酶（SOD）和还原型谷胱甘肽（GSH）活性，表明其抗氧化应激能力。组织学分析进一步证实该菌株减轻肝脂肪变性、脂肪细胞肥大及动脉内膜增厚，几乎恢复正常组织结构。

TMAO代谢调控

通过LC-MS/MS检测发现，HCD组大鼠血浆TMAO水平显著升高，而L. plantarum M10干预组TMAO峰值明显减弱，提示该菌株可能通过抑制肠道TMA生成菌或调节TMA-TMAO代谢轴发挥抗动脉粥样硬化作用。

讨论与结论

本研究通过整合体外筛选与体内验证，明确了L. plantarum M10通过胆汁酸解偶联、SCFA产生、TMAO抑制及抗氧化通路激活等多机制协同发挥心血管保护作用。其优势在于：

1. 1.
   菌株特异性：相较于L. plantarum LAB1和L. pentosus GSSK2，M10在代谢参数调控和组织病理改善方面均表现更优；
2. 2.
   translational潜力：为开发基于本土益生菌的功能性食品或辅助疗法提供了实验依据；
3. 3.
   机制创新性：首次系统揭示该菌株对TMAO代谢的调控作用，拓宽了益生菌-心血管代谢轴的研究维度。
   未来研究可进一步探索L. plantarum M10与益生元（如IMO）的协同效应（Synbiotic），并在ApoE^-/-等高级动脉粥样硬化模型中验证其长期疗效。本研究为益生菌在心血管健康领域的应用提供了扎实的理论与实践基础。