锌缺乏是一种常见的微量营养素紊乱,而益生菌干预作为一种提高锌生物利用度的有效策略已经脱颖而出。然而,益生菌促进锌吸收的具体菌株特性及其遗传基础仍知之甚少。因此,本研究旨在识别与Heyndrickxia coagulans(H. coagulans,旧称Bacillus coagulans)促进锌吸收能力相关的关键生理特性和功能基因。本研究建立了Caco-2肠上皮细胞单层模型和锌缺乏小鼠模型来评估H. coagulans的促锌作用。雄性BALB/c小鼠被喂食锌缺乏饮食,并每天口服给予H. coagulans孢子(每只小鼠10^7 CFU)和葡萄糖酸锌(每只小鼠0.15毫克锌),持续4周。研究评估了血清锌浓度、碱性磷酸酶活性、器官指数以及与肠道锌稳态相关的基因表达。此外,还进行了比较基因组分析,以识别可能与菌株间促锌能力差异相关的基因组特征。在所测试的菌株中,H. coagulans的CCFM1539、CCFM1540和CCFM1541表现出不同的促锌能力。体外实验显示,CCFM1539显著增强了锌的跨膜转运并调节了锌转运基因的转录。体内实验中,与单独补充锌相比,H. coagulans孢子与葡萄糖酸锌联合使用更能有效恢复血清锌浓度、碱性磷酸酶活性以及与肠道锌稳态相关的基因表达(Zip4、Znt1、Znt2和Vdr)。值得注意的是,CCFM1541显示出最强的促锌效应,能够更好地恢复血清锌浓度和Vdr基因的表达。比较基因组分析表明,菌株特异的促锌作用与参与离子转运、应激适应、碳水化合物代谢和细胞调控的基因有关。在CCFM1541特有的基因中,ABC转运相关基因(尤其是gsiB、gsiC、gsiD、oppD和oppF)被确定为与其优异促锌效应相关的候选基因。总之,H. coagulans的促锌作用具有菌株特异性,并与肠道锌稳态的改变及细菌基因组特性相关。这些发现为通过益生菌调节矿物质生物利用度提供了基因组层面的见解,并为未来的功能验证指出了潜在的候选基因。