乳酸菌胞外囊泡(bEVs)的菌株特异性特征及其在促进胶原合成中的治疗潜力

本研究针对细菌胞外囊泡(bEVs)在模拟微生物组效应中的治疗潜力，系统比较了八种乳酸菌目菌株来源的bEVs的理化特性与药理活性。研究人员通过纳米追踪分析、蛋白质组学和转录组学技术，揭示了bEVs在尺寸、产量和载量方面的菌株特异性差异，并发现L. rhamnosus等菌株的bEVs可通过JAK-STAT/PI3K-AKT通路显著提升胶原合成达1.25倍(p<0.001)，为皮肤健康应用提供了新型生物活性材料。

　　

微生物组与人类健康的互动关系是当前生命科学的研究热点，其中细菌分泌的胞外囊泡(bEVs)作为微生物-宿主对话的关键介质备受关注。然而，不同菌株bEVs的生物学特性差异及其治疗潜力仍缺乏系统研究，特别是在皮肤组织修复领域。针对这一空白，首尔国立大学国际农业技术研究生院的研究团队在《Scientific Reports》发表了一项开创性研究，首次对八种乳酸菌目菌株的bEVs进行了全面比较分析，揭示了其在促进胶原合成中的独特机制。

研究采用纳米粒子追踪分析(NTA)定量bEVs的粒径分布，通过透射电镜(TEM)验证形态特征，结合蛋白质组学和脂质组学分析载量组成。利用Connectivity Map(CMap)数据库预测药理活性后，采用NIH3T3和LX-2细胞模型验证胶原合成效果，并通过Western blot检测SMAD3/HSP47/MMP1等关键蛋白表达。

Characterization of bEVs from eight Lactobacillales strains
研究发现L. paracasei产生的bEVs直径最大(82.5 nm)，而Lc. lactis产量最高(3.2×10⁹ particles/mL)。L. plantarum的bEVs蛋白含量最丰富(0.124 pg/particle)，L. salivarius则具有最高脂质含量(16.3 μg/particle)。脂质含量与HEK293T细胞毒性显著相关(r²=0.366)，TEM显示所有bEVs均呈现典型的双层膜结构。

Identification of putative indications of bEVs
转录组分析发现L. rhamnosus的bEVs显著激活黏着斑和PI3K-AKT通路(p=4.6×10^-4)，而L. fermentum的bEVs调控mTOR信号(p=9.2×10^-8)。CMap预测这些bEVs与皮肤治疗药物(如维A酸)具有高度关联性，得分达99.46。

Enhanced collagen production by bEVs
实验验证显示L. rhamnosus的bEVs使NIH3T3细胞胶原合成增加1.14-1.15倍(p<0.05)，并上调pSMAD3(1.72倍)和HSP47(1.6倍)。在LX-2细胞中，S. thermophilus的bEVs使胶原产量提升1.42倍(p<0.001)，显著高于TGF-β对照组。

bEV and host interactions in collagen production
蛋白质互作网络分析揭示，L. acidophilus的bEV蛋白slaP通过CD209相互作用激活JAK-STAT通路，而L. fermentum的addA蛋白通过VWF调控PI3K-AKT信号。这些互作共同促进SMAD3转录活性和胶原I型表达。

该研究首次建立了乳酸菌bEVs特性-功能-机制的完整研究框架，发现菌株特异性bEVs通过差异激活JAK-STAT/PI3K-AKT等通路促进胶原合成。这不仅为理解微生物-宿主互作提供了新视角，更开创了将bEVs开发为精准皮肤修复生物制剂的可能。特别值得注意的是，研究采用的CMap预测与实验验证相结合的策略，为微生物衍生疗法的适应证发现提供了创新方法论。这些直径40-110 nm的天然纳米载体，因其稳定的双层膜结构和丰富的生物活性物质，在组织工程和再生医学领域展现出广阔应用前景。