瑞士乳杆菌通过重塑肠道菌群平衡缓解产肠毒素大肠杆菌诱导的腹泻及炎症

为解决抗生素耐药性和肠道菌群失衡问题，研究人员开展瑞士乳杆菌(Lactobacillus helveticus)抗产肠毒素大肠杆菌(ETEC)腹泻机制研究，发现菌株H3通过上调AQP3和IL-10、下调ST和TLR4，显著恢复SCFAs水平和菌群平衡，为替代抗生素治疗感染性腹泻提供新策略。

　　

在全球范围内，产肠毒素大肠杆菌(ETEC)引发的腹泻每年导致38万五岁以下儿童死亡，同时造成畜牧业重大经济损失。尽管抗生素如环丙沙星能有效控制症状，但耐药性风险和肠道菌群破坏问题日益突出。传统益生菌如鼠李糖乳杆菌(LGG)虽有一定效果，但菌株特异性机制尚不明确。西北大学微生物菌种保藏中心的研究团队从中国少数民族传统酸奶中分离出四株瑞士乳杆菌(L. helveticus H1-H4)，通过多组学分析揭示其对抗ETEC感染的独特机制，相关成果发表于《Current Research in Food Science》。

研究采用BALB/c小鼠模型，通过16S rRNA测序、GC-MS和比较基因组学等技术，系统评估了菌株对肠道形态、炎症因子和微生物代谢产物的影响。关键发现包括：ETEC感染导致结肠长度缩短30.8%、粪便含水量激增，伴随Akkermansia菌异常增殖5.84倍；而H3菌株治疗使结肠AQP3表达恢复60.89%，显著高于其他菌株(P<0.05)。基因组分析显示H3特有的540个基因中，47个涉及碳水化合物代谢通路，可能通过促进丁酸等SCFAs生成发挥保护作用。

3.1 腹泻症状缓解
H3处理组粪便含水量降低最显著(P<0.001)，结肠长度恢复接近对照组水平，空肠绒毛高度/隐窝深度比值改善1.75倍，证实其肠道屏障修复能力优于抗生素和LGG。

3.2 免疫调节机制
所有菌株均降低促炎因子TNF-α和IL-6水平，但仅H3显著上调抗炎因子IL-10(1.8倍)并下调肠毒素ST(P<0.05)。TLR4/NF-κB通路抑制与H3特有的16个膜转运基因可能相关。

3.3 菌群重构效应
ETEC感染使有益菌Bifidobacterium减少4.2倍，而H3处理使其丰度恢复3.6倍，并降低致病性Escherichia-Shigella含量67%。LEfSe分析揭示H3特异性富集SCFAs产生菌Odoribacter和Alistipes。

3.4 代谢功能验证
H3组丁酸、丙酸等SCFAs浓度提升2.1-3.8倍，与肠道菌群中Lactobacillus和Bifidobacterium丰度呈正相关(r=0.82,P<0.01)，而Akkermansia与炎症因子显著正相关。

该研究首次系统阐明瑞士乳杆菌H3通过"菌群-代谢-免疫"三轴协同作用缓解ETEC腹泻的机制。其1990 kb基因组中独特的氨基酸代谢和异生物质降解基因，为开发靶向微生物疗法提供分子基础。值得注意的是，传统有益菌Akkermansia muciniphila在感染状态下可能转化为致病因子，这一发现挑战了益生菌评价的固有范式。研究成果对解决畜牧业抗生素滥用和儿童腹泻治疗具有双重意义，H3菌株已具备作为下一代益生菌候选物的科学依据。