源自曲拉的发酵乳杆菌TD-3和乳酸乳球菌MQ1-1通过微生物群-短链脂肪酸-AMPK/MLCK-紧密连接轴缓解衰老相关肠屏障功能障碍

随着全球老龄化加剧，衰老相关肠屏障功能障碍成为健康领域重要挑战。研究人员从传统乳制品曲拉中筛选出具有优异短链脂肪酸(SCFA)生产能力的发酵乳杆菌TD-3和乳酸乳球菌MQ1-1，通过体外和D-半乳糖(D-gal)诱导的衰老模型，证实该益生菌组合(PM)能通过调节肠道菌群、增加乙酸和丁酸产量，激活AMPK磷酸化抑制MLCK活性，从而增强紧密连接(TJ)蛋白表达，改善肠屏障功能。该研究为开发靶向衰老相关肠漏的微生态干预策略提供了新思路。

　　

随着全球人口老龄化加剧，衰老相关的健康问题日益突出。肠道作为人体最大的免疫器官和营养吸收场所，其屏障功能随年龄增长逐渐衰退，导致"肠漏"现象，引发系统性炎症和多种疾病。这种与衰老相关的肠屏障功能障碍主要表现为紧密连接蛋白表达下降、氧化应激加剧和微生物群失衡。虽然已有研究表明益生菌可能改善肠道健康，但针对衰老特异的、基于短链脂肪酸(SCFA)生产能力的精准筛选策略仍属空白。传统发酵食品作为天然益生菌库，其潜在价值亟待挖掘。

在这项发表于《Journal of Dairy Science》的研究中，来自哈尔滨工业大学的Xiaolin Liu团队创新性地从西藏传统乳制品曲拉中筛选出具有卓越SCFA生产能力的菌株。研究人员首先建立基于寡糖发酵能力的筛选平台，通过气相色谱(GC)定量SCFA产量，结合抗生素耐受性、粘附能力等益生特性评估，最终选定发酵乳杆菌TD-3和乳酸乳球菌MQ1-1。采用D-半乳糖诱导的Caco-2细胞衰老模型和C57BL/6J小鼠模型，通过免疫荧光、Western blot、16S rRNA测序等技术，系统评估了益生菌组合(PM)对肠屏障功能的改善作用。

【材料与方法】

研究团队从曲拉样品中分离26株乳酸菌(LAB)，通过寡糖发酵平板初筛，结合气相色谱法测定短链脂肪酸产量。对优选菌株进行胃肠应激耐受、抗生素敏感性、Caco-2细胞粘附等益生特性评估。建立D-半乳糖诱导的Caco-2细胞衰老模型，采用qRT-PCR和免疫荧光分析紧密连接蛋白表达。动物实验采用6周龄C57BL/6J雄性小鼠，通过FITC-葡聚糖检测肠通透性，ELISA测定炎症因子，Western blot分析AMPK/MLCK通路蛋白，GC测定结肠内容物SCFA含量，Illumina MiSeq平台进行16S rRNA测序分析肠道菌群。

【结果】

【SCFA高产菌株筛选】

从曲拉分离的26株LAB中，发酵乳杆菌TD-3和乳酸乳球菌MQ1-1表现出最优异的SCFA生产能力，尤其在发酵低聚果糖(FOS)和低聚半乳糖(GOS)时产生高浓度乙酸和丁酸。两株菌在pH>3.5和0.5%胆盐条件下保持良好存活率，对Caco-2细胞的粘附率分别达10.41%和8.33%。

【修复衰老肠上皮细胞紧密连接】

在D-半乳糖诱导的衰老Caco-2细胞中，TD-3和MQ1-1使Claudin-1、Occludin-1和ZO-1的mRNA表达分别提升1.35-1.63倍。免疫荧光显示，两株菌显著改善Occludin-1和ZO-1的连续性分布，使荧光强度恢复至正常水平的1.5倍以上。

【改善衰老小鼠肠屏障功能】

PM干预使D-半乳糖处理小鼠的衰弱指数降低42%，血清FITC-葡聚糖和LPS水平分别下降24%和74.54%。AB/PAS染色显示PM能恢复杯状细胞形态和黏液分泌，结肠组织SOD和GSH-Px活性提升30-52%，MDA含量降低60%。

【激活AMPK/MLCK通路】

Western blot分析表明，PM使结肠组织p-AMPK/AMPK比值提升2.29倍，MLCK表达降低28%。下游紧密连接蛋白Claudin-1、Occludin-1、ZO-1和E-cadherin的表达量恢复至正常水平的1.59-4.56倍。

【调节肠道菌群结构】

PM处理使衰老小鼠肠道菌群的Simpson指数提升36%，Firmicutes/Bacteroidetes比值降低42.2%。显著增加Limosilactobacillus、Bifidobacterium和Allobaculum等有益菌丰度，结肠内容物乙酸和丁酸浓度分别提高1.08和1.42倍。

【讨论与结论】

该研究创新性地建立了基于SCFA生产能力的益生菌精准筛选策略，从传统发酵乳制品中发掘出具有抗衰老潜力的菌株组合。研究证实发酵乳杆菌TD-3和乳酸乳球菌MQ1-1通过"微生物群-SCFA-AMPK/MLCK-紧密连接"轴发挥多重保护作用：一方面直接作为SCFA生产者，另一方面通过富集Muribaculaceae等产酸菌群，协同提升肠道乙酸和丁酸水平。SCFA通过激活AMPK磷酸化，抑制MLCK活性，最终增强紧密连接蛋白表达，改善肠屏障完整性。

这项研究的重要意义在于：首次将传统发酵食品资源与现代精准筛选技术结合，为开发抗衰老功能性食品提供了科学依据；阐明了SCFA通过AMPK/MLCK通路调控肠屏障功能的新机制；证实益生菌不仅能直接补充有益菌，还能重塑整体菌群生态。未来研究可进一步解析PM中特定活性成分的作用，并探索其在临床老年人群中的应用价值。