Limosilactobacillus reuteri SXDT-32来源的莽草酸通过抑制PI3K-Akt通路缓解仔猪结肠炎症的创新机制研究

为解决细菌感染性结肠炎治疗手段有限的问题，中国农业科学院团队聚焦于古老抗腹泻猪种粪便中富集的Limosilactobacillus reuteri SXDT-32，通过多组学分析发现其代谢产物莽草酸(SA)可通过抑制PI3K-Akt通路增强肠道屏障、减轻炎症，为抗结肠炎治疗提供了新策略。

　　

背景与意义
细菌感染性结肠炎是全球健康重大挑战，当前治疗手段匮乏。有趣的是，中国具有2500年历史的马身猪展现出显著的腹泻抗性，其肠道微生物中富集的Limosilactobacillus reuteri SXDT-32引起研究者关注。由于腹泻与肠道炎症密切相关，这种乳酸菌可能通过独特机制缓解炎症，但其具体作用途径尚未阐明。

中国农业科学院动物科学研究所的Ying Chen、Liang Chen和Hongfu Zhang团队在《Journal of Animal Science and Biotechnology》发表研究，首次揭示L. reuteri SXDT-32通过合成莽草酸(Shikimic Acid, SA)抑制PI3K-Akt信号通路，从而缓解致病性大肠杆菌SKLAN202302诱导的仔猪结肠炎症。这一发现不仅阐明了古老猪种抗病力的微生物学基础，更为抗结肠炎药物开发提供了新靶点。

关键技术方法
研究采用21日龄DLY断奶仔猪建立E. coli诱导的结肠炎模型，实验组补充L. reuteri SXDT-32(1×10⁸
CFU/d)。通过转录组学和代谢组学筛选关键通路与代谢物，LC-MS验证SA含量，PCR检测aroE基因。体外实验使用Caco-2细胞系，通过Western blot分析PI3K-Akt通路蛋白表达。

研究结果

1. L. reuteri SXDT-32改善生长性能与肠道屏障功能

E. coli感染导致仔猪体重下降、结肠组织损伤评分升高(P<0.05)，而L. reuteri SXDT-32干预组恢复生长性能，显著增加杯状细胞数量(P<0.05)。qPCR和Western blot显示该菌上调紧密连接蛋白CLDN1、OCLN和TJP1表达(P<0.05)，增强肠道物理屏障。

2. 缓解炎症与定植验证

FISH检测证实L. reuteri SXDT-32在结肠黏膜特异性定植(P<0.001)。该菌显著升高抗炎因子IL-13和IL-22(P<0.05)，降低促炎因子IL-1β和IL-26(P<0.05)，重塑炎症微环境。

3. PI3K-Akt通路抑制机制

转录组分析发现L.r+E.c组相比E.c组有91个下调基因，KEGG富集显示PI3K-Akt通路关键作用(P<0.01)。实验验证该菌显著降低p-PI3K和p-Akt蛋白水平(P<0.05)，效果与PI3K抑制剂LY294002相当。

4. 莽草酸的合成与功能

代谢组学筛选出SA为核心差异代谢物(VIP>1)。LC-MS证实L. reuteri SXDT-32培养上清和干预组仔猪结肠内容物SA含量显著升高(P<0.001)。PCR鉴定到SA合成关键酶基因aroE，其编码的shikimate dehydrogenase(SD)活性在菌体和宿主肠道均显著增强(P<0.01)。

5. 体外验证SA的抗炎作用

Caco-2细胞实验显示20 mmol/L SA、2%菌体上清与10 μmol/L LY294002均能等效抑制LPS诱导的p-PI3K/p-Akt激活(P<0.01)，证实SA是L. reuteri SXDT-32发挥抗炎效应的关键活性分子。

结论与展望
该研究首次揭示古老猪种肠道菌群L. reuteri SXDT-32通过aroE基因依赖的SA合成途径抑制PI3K-Akt信号通路，从而缓解细菌性结肠炎。这一发现为理解宿主-微生物互作提供了新视角：

1. 从进化角度阐释了动物抗病力的微生物学基础；
2. 发现SA除已知抗氧化功能外，具有PI3K-Akt通路抑制的新生物学活性；
3. 为开发基于SA或aroE基因工程菌的抗结肠炎疗法奠定基础。

研究局限性在于尚未解析SA与PI3K蛋白的直接相互作用机制。未来研究可聚焦SA结构衍生物优化，或通过合成生物学手段构建高产SA工程菌株，推动微生物疗法临床转化。