系统性解析微生物-益生元互作：钙镁片与特定菌株协同缓解DSS诱导的小鼠结肠炎

【编辑推荐】本研究通过构建人源化肠道菌群小鼠模型，系统性筛选28种益生元/候选物质（ES），发现钙镁片（CMT）与特定菌株（Bacteroides thetaiotaomicron/Akkermansia muciniphila）的协同组合可显著缓解DSS诱导的结肠炎，其机制涉及菌株生长促进及抗炎基因（如Amuc_1100/PLP）上调，为精准微生物干预（precision microbiome interventions）提供新策略。

　　

微生物-益生元互作的系统性解析

研究团队构建了包含73株人源肠道菌株（44株核心菌+29株益生菌）的合成微生物群落（MC），覆盖人类肠道微生物组64.08%的酶功能。通过抗生素预处理的小鼠模型，结合28种益生元/候选物质（ES）干预，发现14种ES（ESS组）能显著缓解葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的结肠炎，表现为体重损失减少、结肠长度保留及炎症因子（IL-1β/IL-23）下调。

关键菌株与代谢调控

宏基因组分析揭示，ESS组中Bacteroides thetaiotaomicron（BT）、Akkermansia muciniphila（AM）和Erysipelatoclostridium ramosum（ER）的丰度在疾病发生前显著升高。钙镁片（CMT）与BT或AM联用展现出最强抗炎效果：

• 体外实验：钙离子（Ca²⁺）促进BT生长（剂量依赖性），镁离子（Mg²⁺）增强AM增殖，两者协同上调菌株效应蛋白（如BT的PLP、AM的Amuc_1831）表达。

• 体内验证：CMT使BT在人类志愿者肠道中特异性富集（GLM分析，P=0.004），且不破坏菌群整体结构，同时激活脂质IV_A合成通路（LPS拮抗剂）。

机制与转化价值

研究提出“菌株-底物-宿主”三级互作模型：

1. 免疫调节：BT通过乙酸激活ICOS⁺调节性T细胞，抑制Th2反应；AM的膜蛋白Amuc_1100通过TLR2信号降低IL-17⁺细胞频率。

2. 代谢支持：CMT提供二价离子作为ATP酶辅因子，增强菌株能量代谢，同时促进Phascolarctobacterium faecium（利用BT产生的琥珀酸）共生。

技术突破与局限

该研究首创的高通量体内筛选平台克服了传统体外模型的局限性，但人类试验中AM富集不显著可能反映菌株异质性。未来需探索纳米递送系统（如EcN载体）与益生元的联用策略，以提升炎症性肠病（IBD）等慢性病的干预精度。

（注：全文数据来自CNCB GSA数据库PRJCA033703及NCBI SRA PRJNA1211324，实验方案通过华中科技大学伦理审查。）