Limosillactobacillus reuteri C501 通过 AhR 和 Bmal1/Pparγ 信号通路调节色氨酸代谢，并缓解由肥胖引起的肠道-脂肪组织轴代谢紊乱
《Food Bioscience》：Limosillactobacillus reuteri C501 modulates tryptophan metabolism and alleviates obesity-induced gut-adipose tissue axis metabolic disorders through AhR and Bmal1/Pparγ signaling
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本研究探讨发酵乳杆菌FL-228.1增强LS174T细胞MUC2表达的机制。通过代谢组学和转录组学分析发现，该菌株代谢产生的琥珀酸通过激活PI3K-Akt通路显著上调MUC2 mRNA和蛋白表达，抑制PI3K可阻断此效应。该机制为益生菌改善肠道屏障功能提供了理论依据。
王国彦|叶佳佳|杜文静|李阳|王永平|易华西|张兰伟|刘同杰
中国海洋大学食品科学与工程学院，青岛，266000，中国
摘要
双歧杆菌（Bifidobacterium bifidum）因其对肠道健康的有益作用而广受认可。我们之前的研究鉴定出从婴儿粪便中分离出的双歧杆菌 FL-228.1菌株在保护肠道屏障功能方面特别有效；然而，其背后的机制尚不清楚。在本研究中，使用双歧杆菌 FL-228.1处理显著增强了LS174T细胞中的MUC2表达。非靶向代谢组学分析显示，双歧杆菌 FL-228.1的代谢产物中琥珀酸含量显著升高。外源性补充琥珀酸同样促进了LS174T细胞中的MUC2表达，转录组分析表明PI3K-Akt通路参与了这一过程。此外，使用LY294002抑制PI3K可以抑制琥珀酸诱导的MUC2上调，证实了该通路的关键作用。综上所述，这些发现阐明了双歧杆菌 FL-228.1增强MUC2表达的机制，为其在改善肠道屏障功能方面的潜在应用提供了理论基础。
引言
炎症性肠病（IBD），包括克罗恩病（CD）和溃疡性结肠炎（UC），是一种慢性、复发的胃肠道炎症性疾病（Pan等人，2024年）。越来越多的证据表明，IBD与肠道屏障功能障碍有关，使其成为潜在的治疗靶点（Wyatt等人，1993年）。黏液层是肠道屏障非免疫防御系统的重要组成部分，它由黏蛋白组成，形成一种黏弹性凝胶，保护胃肠道上皮免受损伤（Liu等人，2020年）。黏蛋白2（MUC2）是黏液层的重要组成部分，是一种由肠道杯状细胞分泌的高度糖基化分泌蛋白，它调节营养吸收并防止黏膜疾病中的感染（Wagner等人，2018年）。研究表明，MUC2参与维持肠道稳态和保护肠道（Van der Sluis等人，2006年）。MUC2的异常表达与严重疾病有关。在小鼠中，MUC2缺乏会破坏肠道菌群，增加对硫酸葡聚糖（DSS）诱导的结肠炎的易感性（Leon-Coria等人，2021年）。在人类中，MUC2水平降低与UC的发病机制相关（van der Post等人，2019年）。因此，增加MUC2表达是治疗IBD和维持肠道健康的有希望的策略（Qiao等人，2025年）。
许多研究表明，益生菌可以通过多种机制修复和增强肠道屏障功能及完整性来缓解IBD，特别是UC（Gierynska等人，2022年；Han等人，2024年；Sun等人，2020年）。例如，益生菌可以激活杯状细胞中的MUC2基因表达，从而增强黏液屏障的完整性（Bergstrom等人，2020年；Nomura等人，2021年）。像短双歧杆菌 M2、瑞士乳杆菌 LZ-R-5和长双歧杆菌 NCIMB8809这样的益生菌菌株能够调节黏液合成并增强MUC2表达（Chen等人，2021年；Engevik等人，2019年；Zhao等人，2024年）。关于作用机制，越来越多的证据表明，益生菌通过生物活性代谢物减轻炎症并促进黏膜修复。例如，鼠李糖乳杆菌 GG中的p40蛋白可以激活表皮生长因子受体/蛋白激酶B（EGFR/Akt）信号通路以增强黏蛋白的产生（Wang等人，2014年）。此外，这些微生物代谢物通过复杂的宿主-微生物群相互作用促进黏液层的发展（Petersson等人，2011年）。然而，尽管有大量证据表明益生菌可以调节MUC2的表达和分泌，但其作用机制尚未完全阐明。对于双歧杆菌来说尤其如此，因为其菌株特异性以及涉及多种代谢物。
双歧杆菌是一种肠道共生细菌，是一种能够降解黏蛋白的微生物。有趣的是，我们之前的研究表明双歧杆菌 FL-228.1也能有效增强MUC2表达并改善小鼠模型中的结肠炎（Cui等人，2022年；Wang等人，2023年）。然而，关键的活性代谢物和具体的作用机制仍有待揭示。因此，本研究旨在阐明双歧杆菌 FL-228.1上调MUC2表达以增强肠道屏障功能的机制。使用LS174T细胞模型分析了双歧杆菌 FL-228.1对MUC2表达的影响，随后通过代谢组学和转录组学分析确定了涉及的代谢物和通路，并通过受体抑制剂进行了验证。这些研究阐明了双歧杆菌 FL-228.1如何通过上调MUC2来增强肠道屏障功能，显示了其在缓解肠道炎症方面的潜力。
部分摘要
细菌
本研究中使用的双歧杆菌 FL-228.1是从婴儿粪便中分离得到的（Wang等人，2023年）。使用前，双歧杆菌 FL-228.1在De Man, Rogosa, Sharpe（MRS）培养基中于37°C下厌氧培养两次，每次48小时（Hopebio，青岛，中国）。离心（3,000 g，10分钟，4°C）后，收集双歧杆菌 FL-228.1并用无菌磷酸盐缓冲盐水（PBS）洗涤两次。然后将细菌重新悬浮在ATCC改良的MEM培养基中，用于后续细胞实验（1 × 108 CFU/mL）（Cui
双歧杆菌 FL-228.1刺激LS174T细胞中的MUC2表达
为了研究双歧杆菌 FL-228.1对LS174T细胞中MUC2表达的影响，在用双歧杆菌 FL-228.1处理后评估了MUC2的mRNA和蛋白质表达水平。如图1A所示，与对照组相比，双歧杆菌 FL-228.1处理后LS174T细胞中的MUC2相对mRNA表达显著上调，增加了1.47倍（p < 0.001）。此外，图1B显示双歧杆菌 FL-228.1显著提高了蛋白质
讨论
肠道黏液层对维持屏障完整性和功能至关重要，其失调与IBD的发病机制有关（Lian等人，2021年；Paone & Cani，2020年）。许多研究（Chen等人，2021年；Chung等人，2019年；Kim等人，2021年）已经证实了益生菌在UC中的治疗潜力，但关于其作用机制仍存在关键知识空白。
CRediT作者贡献声明
张兰伟：撰写——审稿与编辑，监督，概念构思。刘同杰：撰写——审稿与编辑，资源获取，概念构思。王永平：概念构思。易华西：撰写——审稿与编辑，研究。杜文静：方法学，研究。李阳：资源。王国彦：撰写——审稿与编辑，初稿撰写，研究，概念构思。叶佳佳：验证，方法学，数据管理
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的竞争性财务利益或个人关系。
资助
本研究得到了山东省自然科学基金（编号ZR2024QC159）和中国国家自然科学基金（编号32201985）的财政支持。
利益冲突声明
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