副干酪乳杆菌NPB01两种富含鼠李糖多糖的免疫调节活性差异及其在肠道健康中的协同作用

本研究解析了Lacticaseibacillus paracasei NPB01细胞壁中两种新型荚膜多糖CPS-1和CPS-2的结构特征，通过体外实验证实二者通过差异激活IL-33、LL-37/HBD-2和occludin表达，分别调控肠道组织修复、抗菌防御和上皮屏障功能，为开发靶向肠道免疫的益生元制剂提供分子基础。

　　

肠道微生物与宿主健康的互作机制是当前研究热点，其中乳酸菌表面多糖的免疫调节功能备受关注。尽管大量研究表明乳酸菌具有改善肠道炎症、增强屏障功能等益生特性，但其活性成分和作用机制仍不明确。尤其对于副干酪乳杆菌(Lacticaseibacillus paracasei)这类广泛应用于发酵食品和益生制剂的菌种，其细胞壁多糖的结构多样性及相应的免疫调节功能差异尚未系统解析。

针对这一科学问题，来自中国的研究团队在《Carbohydrate Polymers》发表了重要研究成果。该研究以副干酪乳杆菌NPB01为对象，采用分级提取结合多维核磁共振(2D NMR)技术解析了两种新型荚膜多糖(CPS-1和CPS-2)的精细结构，并通过人结肠癌细胞(Caco-2)模型系统评估了其对先天免疫和肠道屏障功能的调控作用。

研究采用的关键技术包括：从发酵乳和MRS培养基中分级提取细菌多糖，通过Sephacryl HR-300凝胶色谱和Q-Sepharose离子交换色谱纯化组分；运用600MHz-1.2GHz高场核磁共振仪进行COSY、TOCSY、NOESY、HSQC和HMBC等多维谱图解析；采用HR-MAS NMR技术原位分析细菌表面多糖动态变化；利用Caco-2细胞模型检测多糖对LL-37、HBD-2、occludin和IL-33表达的调控效应。

3.1 L. paracasei粗提物特征
比较发酵乳和MRS培养基提取的多糖核磁谱图，发现两者主要成分一致。MRS培养获得更高得率(333 vs 0.79 mg/g)，为后续研究提供充足材料。

3.2 单糖组成分析
GC-MS鉴定显示CPS-1和CPS-2均富含鼠李糖(Rha)和葡萄糖(Glc)，但CPS-1特有半乳糖(Gal)，CPS-2含N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)。手性分析证实除Rha为L型外，其余单糖均为D型。

3.4 Fr. A的NMR解析
通过二维核磁技术解析出CPS-1为新型七糖重复单元：→6)-α-D-Gal-(1→3)-β-L-Rha-(1→4)-β-D-Glc-(1→3)-α-D-GlcNAc-(1→2)-β-D-Glc-(1→6)-β-D-Glc-(1→，在GlcNAc的O-4位连接β-L-Rha支链。同步鉴定的TA为未修饰的聚甘油磷酸酯。

3.6 CPS-2结构特征
CPS-2与L. casei BL23报道的结构相同，其四糖骨架→2)-α-L-Rha-(1→2)-α-L-Rha-(1→3)-α-L-Rha-(1→3)-α-D-GalNAc-(1→带有非化学计量的α-Glc修饰，形成结构变异体。

3.7 HR-MAS表面分析
活细胞HR-MAS NMR显示指数生长期细菌表面CPS-2信号最强，提示其更易被宿主免疫系统识别。

3.8 免疫调节功能
CPS-2在1μg/mL即可显著上调occludin表达(3.8倍)，并强力诱导LL-37(2.1倍)和HBD-2(1.7倍)产生；而CPS-1特异性促进IL-33分泌(1.5倍)，二者形成功能互补。

该研究首次阐明L. paracasei NPB01通过两种结构迥异的多糖协同调控肠道健康：CPS-2作为"防御激活剂"通过增强抗菌肽和紧密连接蛋白强化物理-化学屏障；CPS-1作为"损伤应答因子"通过IL-33启动组织修复程序。这种分工机制解释了该菌株在预防胃肠道感染和过敏症状中的卓越表现，为开发精准化益生菌制剂提供了分子靶点。尤其值得注意的是，CPS-2对occludin的强效诱导作用(最低有效浓度1μg/mL)使其成为改善肠屏障功能障碍的潜在候选分子。

研究创新性地将多糖结构解析与功能验证相结合，填补了益生菌表面多糖构效关系研究的空白。未来研究可进一步探索这些多糖与Toll样受体(TLR)或NOD样受体(NLR)的相互作用机制，并开展动物模型验证其治疗炎症性肠病(IBD)等肠道疾病的潜力。该成果对开发新一代基于细菌多糖的功能性食品和 therapeutics 具有重要指导价值。