粪肠球菌B13通过调节肠道微生物群和代谢物影响小鼠的生长

《Food Science & Nutrition》：Enterococcus faecium B13 Affects Mice Growth by Regulating Gut Microbiota and Metabolites

肠道菌群与代谢互作网络调控E. faecium B13促生长机制研究。摘要：本研究通过口服给予E. faecium B13，分析了小鼠生长性能、肠道菌群及代谢物变化。结果显示，B13组体重增长趋势较高，血清甘油三酯显著降低；肠道菌群中F/B比值升高，Alloprevotella在回肠和结肠中显著差异，且与主要差异代谢物呈正相关。机制分析表明，B13可能通过调控Alloprevotella等菌群及花生四烯酸、精氨酸代谢等途径促进生长并改善代谢。研究为益生菌的应用提供了新证据。

　　
本研究以小鼠为模型，系统探究益生菌E. faecium B13对肠道菌群及代谢的影响机制。实验发现B13组小鼠血清甘油三酯水平显著降低（p<0.05），且肠道菌群结构发生特异性改变，其中Alloprevotella属丰度显著提升。通过16S rRNA测序和代谢组学分析发现，B13通过调控Firmicutes/Bacteroidetes比例及关键代谢通路，可能参与肥胖相关代谢调控。

研究显示，B13干预后小鼠肠道菌群在属水平呈现显著差异，尤其是Alloprevotella和Bacteroides的丰度显著降低。值得注意的是，Alloprevotella在停用B13 11天后仍保持较低丰度，提示其可能具有持续调节作用。代谢组学分析发现53种差异代谢物，主要涉及花生四烯酸代谢、精氨酸代谢等关键通路。其中，15-Deoxy-d-12,14-PGJ2等13种代谢物上调，8,9-DiHETrE等5种代谢物下调，这些物质与肥胖相关代谢调控密切相关。

通过Spearman相关性分析发现，Alloprevotella与12种差异代谢物呈显著正相关（p<0.05），特别是与花生四烯酸代谢通路中的关键物质存在强关联。这种微生物-代谢物互作网络可能构成B13发挥功能的分子基础。研究进一步发现，B13对F/B比例的影响存在肠道定位特异性，在回肠未观察到显著变化，而在盲肠其比值显著升高，提示菌群调控可能存在空间异质性。

在代谢机制层面，B13干预组显示精氨酸代谢通路显著增强（p<0.01），这与前期研究中B13降解精氨酸的特性相符。值得关注的是，在argP-argN代谢途径中，瓜氨酸和精氨酸等中间产物浓度显著升高，提示B13可能通过调节氮代谢影响能量平衡。此外，花生四烯酸代谢通路的下调与肠道屏障功能改善可能存在关联，因为该通路产物与炎症因子释放密切相关。

微生物组动态分析显示，B13干预后菌群结构具有时效性特征。停用B13后第11天，除Alloprevotella和RF39外，其他差异菌群均恢复至对照组水平。这种选择性维持现象提示Alloprevotella可能通过其他途径（如代谢物分泌或信号通路）实现持续调控。值得注意的是，Bacteroides的丰度下降与TC水平降低存在相关性（r=0.68，p=0.012），可能通过胆汁酸代谢途径参与脂质调节。

研究创新性体现在首次揭示Alloprevotella在肥胖防控中的双重作用：一方面作为优势菌抑制肥胖相关菌群（如Bacteroides），另一方面通过代谢物介导的信号通路（如PPARγ通路）调节脂质代谢。这种双重调控机制可能解释了B13在动物模型中降低血清TG和TC的独特效果。此外，研究发现的8,9-DiHETrE代谢物增量可能与其调节肠道菌群稳态有关，但具体分子机制仍需深入探索。

在实验设计方面，采用三周龄雄性ICR小鼠建立模型，通过28天连续给药和11天撤药观察，有效区分了B13的即时效应和持续影响。样本采集涵盖回肠和盲肠两个关键部位，特别是盲肠在停药后仍维持菌群差异，提示该部位可能是B13发挥功能的靶点。血清生化检测显示TG降低但TC变化不显著，提示B13可能通过特定脂代谢途径发挥作用，而非全面调节脂质代谢。

研究局限性包括样本量较小（n=6-8），且未进行剂量梯度实验。此外，代谢组学分析主要基于LC-MS非靶向检测，缺乏对代谢通路的定量解析。未来研究可结合宏基因组测序和代谢通量分析，深入探讨B13作用的具体分子靶点。值得注意的是，Alloprevotella的持续存在提示可能存在菌株特异性作用机制，建议开展不同菌株的横向比较研究。

在应用价值方面，研究证实B13作为益生菌的可行性，其作用机制涉及菌群结构重塑（F/B比例变化）和关键代谢通路调节（精氨酸-丙氨酸-鸟氨酸代谢）。这些发现为益生菌开发提供了新思路：通过调控特定菌群-代谢物互作网络实现靶向健康干预。特别值得关注的是Alloprevotella的枢纽作用，其丰度变化与多个代谢通路相关系数均超过0.6（p<0.01），提示该菌可能是B13发挥功能的核心靶点。

该研究对动物营养领域具有重要启示。首先，证实E. faecium B13的促生长效应可通过降低血清TG实现，这与前期猪模型研究结果一致。其次，发现肠道菌群在回肠和盲肠的响应存在显著差异，回肠以Allobaculum增殖为特征，盲肠则表现为Bacteroides和Alloprevotella的协同调控。这种空间特异性提示需开发靶向性更强的益生菌递送系统。

在代谢调控网络方面，研究揭示了花生四烯酸代谢与精氨酸代谢的交叉调控。15-Deoxy-PGJ2等代谢物通过激活PPARγ通路抑制脂肪堆积，而精氨酸代谢增强可能通过调节肠道激素（如GLP-1）影响能量平衡。这种多靶点调控机制可能解释B13在改善饲料转化率方面的综合效果。

最后，研究建立的微生物-代谢互作模型为益生菌筛选提供了新策略。通过筛选同时影响特定菌群丰度（如Alloprevotella）和关键代谢通路（如精氨酸代谢）的菌株，可能开发出更高效的复合益生菌制剂。此外，发现B13停用后Alloprevotella仍维持低丰度，提示该菌可能通过代谢产物（如短链脂肪酸）实现持续调节，这为益生菌的长期应用安全性提供了理论依据。