综述:肠道下一代益生菌产生的膜囊泡作为人类健康的创新工具

【字体: 时间:2025年09月02日 来源:Gut Microbes 11

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  这篇综述系统探讨了下一代益生菌(NGPs)分泌的膜囊泡(MVs)在代谢性疾病、炎症性肠病(IBDs)和免疫调节等领域的治疗潜力,重点解析了Akkermansia muciniphila和Faecalibacterium duncaniae等NGPs来源的MVs通过调节肠道屏障功能、NF-κB信号通路和短链脂肪酸(SCFAs)等机制发挥作用的分子基础,为开发新型后生元(postbiotics)疗法提供了理论依据。

  

下一代益生菌:来自肠道的健康盟友

近年来,随着测序技术和培养方法的进步,科学家们从人类肠道微生物组中鉴定出一类具有治疗潜力的新型细菌——下一代益生菌(NGPs)。与传统益生菌不同,NGPs如Akkermansia muciniphila和Faecalibacterium duncaniae直接分离自人体微生物组,具有更接近天然菌群的特征。这些严格厌氧菌通过分泌短链脂肪酸(SCFAs)、抗炎分子和特殊膜蛋白等活性物质,在代谢性疾病和炎症性肠病(IBDs)中展现出独特疗效。

值得注意的是,NGPs的益处不仅依赖于活菌。研究发现,A. muciniphila的巴氏灭菌制剂甚至比活菌更能改善胰岛素抵抗,这催生了"后生元"(postbiotics)概念——即无活性的微生物组分。在众多后生元候选物中,膜囊泡(MVs)因其纳米级尺寸和天然运载能力备受关注。

膜囊泡:新型后生元类别

膜囊泡是细菌分泌的20-400 nm双层脂质结构,富含蛋白质、核酸和代谢物等活性物质。革兰阴性菌产生外膜囊泡(OMVs),而革兰阳性菌通过特殊机制分泌细胞质膜囊泡(CMVs)。研究表明,压力环境(如氧化应激、营养缺乏)会显著促进MV的释放,暗示其可能是细菌的应激反应机制。

以A. muciniphila为例,其OMVs含有特殊膜蛋白Amuc_1100,能激活AMPK通路改善肠道屏障;而F. duncaniae的CMVs则通过上调紧密连接蛋白(ZO-1、occludin)和调节性T细胞(Tregs)缓解结肠炎。这些MVs不仅能局部作用于肠道,还可穿越肠屏障到达肝脏、大脑等远端器官,实现系统性调控。

生物医学应用前景

在IBDs治疗中,NGPs-MVs表现出多重功效:

  • A. muciniphila OMVs通过增加Firmicutes/Proteobacteria比例改善菌群失衡

  • F. duncaniae CMVs提升PPARγ信号通路活性,减少NF-κB介导的炎症

  • Roseburia intestinalis MVs含有的Ile-Pro-Ile三肽能抑制DPP4,增强GLP-1活性

在代谢领域,A. muciniphila OMVs通过AMPK依赖机制改善高脂饮食诱导的胰岛素抵抗,并能在脂肪组织、肌肉等外周器官蓄积。此外,Bacteroides thetaiotaomicron的OMVs可抑制痢疾杆菌毒力基因表达,展现抗菌潜力。

挑战与展望

尽管前景广阔,NGPs-MVs的产业化仍面临挑战:严格厌氧菌的大规模培养、MV的标准化分离(切向流过滤技术较有前景)以及长期保存方案(-80°C冻存或冻干保护)都需优化。未来研究应聚焦活性成分鉴定、给药系统开发及临床转化,让这种"纳米级微生物信使"真正造福人类健康。

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