来自赛里木克特的植物乳植杆菌R6-3通过恢复肠道菌群并激活肝脏Nrf2-抗氧化通路，缓解D-半乳糖诱导衰老小鼠的氧化应激

《International Dairy Journal》：Lactiplantibacillus plantarum R6-3 from Sayram Ketteki alleviates oxidative stress in D-galactose-induced aging mice by restoring gut microbiota and revitalizing hepatic Nrf2-antioxidant pathway

　　

**摘要**

氧化应激是衰老和慢性疾病的关键致病因素。本研究从新疆阿勒泰地区知名长寿区域采集的赛瑞姆克特克（Sayram Ketteki）传统发酵酸奶中分离出植物乳杆菌（*Lactiplantibacillus plantarum*）R6-3，并利用D-半乳糖（D-gal）诱导的衰老小鼠模型，研究其保护作用及潜在抗氧化机制。结果表明，植物乳杆菌R6-3显著改善了肝脏损伤，增强了全身及肝脏抗氧化能力，提高了粪便短链脂肪酸（SCFAs）水平，恢复了肠道微生物群落组成，并重新激活了肝脏核因子红细胞2相关因子2（Nrf2）信号通路。我们的研究发现表明，植物乳杆菌R6-3可能通过肠-肝轴恢复肝脏抗氧化活性来缓解氧化应激，可能通过调节肠道微生物群和短链脂肪酸来实现。值得注意的是，植物乳杆菌R6-3的疗效显著优于阳性对照菌株和参考药物。因此，植物乳杆菌R6-3在天然功能性食品、抗氧化干预和微生态制剂中具有相当大的应用潜力。

**引言**

氧化应激的特征在于氧化剂产生与抗氧化防御之间的失衡，导致一系列生物反应，损害DNA、脂质和蛋白质。由氧化应激诱导的线粒体功能障碍被认为是衰老的主要驱动因素（Panov & Dikalov, 2020）。大量证据表明，氧化应激是许多疾病的基本致病机制，包括神经退行性疾病（Luk, 2019; Trist等, 2019）、肝肾损伤（Lu等, 2020）、心血管疾病（Chang等, 2020）和炎症性肠病（Bourgonje等, 2020）。在生理条件下，氧化过程与抗氧化防御系统之间存在动态平衡。然而，各种环境因素，如紫外线辐射、细胞因子、极端高温、化疗药物和生长因子，可导致过量的活性氧（ROS）产生，破坏氧化还原稳态并引发氧化应激（Finkel & Holbrook, 2000）。尽管衰老涉及多种因素，但有令人信服的证据支持ROS和氧化应激作为寿命关键决定因素的作用（Finkel & Holbrook, 2000）。Melov等人（2000）的研究进一步证实，补充外源性抗氧化剂可对抗氧化应激并延长寿命。因此，使用外源性抗氧化剂代表了一种合理且实用的策略来减轻氧化损伤。人们对某些合成抗氧化剂的健康副作用和潜在致癌性的日益关注，促使人们寻找安全、天然且有益健康的替代品。识别此类天然抗氧化剂已成为通过天然化合物促进公共健康的当务之急。

细胞抗氧化防御的核心调节因子是核因子红细胞2相关因子2（Nrf2），它是一种氧化还原敏感型转录因子，协调一系列细胞保护基因的表达。在基础条件下，Nrf2被其抑制蛋白Kelch样ECH相关蛋白1（Keap1）隔离在细胞质中，并被标记进行蛋白酶体降解。当暴露于氧化或亲电应激时，Nrf2与Keap1解离，转位至细胞核，与小Maf蛋白形成异源二聚体，结合靶基因启动子中的抗氧化反应元件（ARE），从而诱导抗氧化和II相解毒酶的表达，包括血红素加氧酶-1（HO-1）、NAD(P)H醌氧化还原酶1（NQO1）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）（Baird & Dinkova-Kostova, 2011; Yamamoto等, 2018）。Nrf2信号失调与加速衰老、肝脏损伤和广泛的氧化应激相关病理密切相关（Ma, 2013），使其成为衰老和抗氧化干预研究中的关键治疗靶点。

1984年，国际自然医学会认定中国新疆的几个地区——包括喀什、和田、吐鲁番和阿克苏——为世界第四长寿热点地区（Liu YongLin等, 2014）。对该地区的调查显示，新疆阿克苏巴城县有食用自制酸奶的传统，其中赛瑞姆克特克（Sayram Ketteki）尤为突出，作为文化和营养遗产，以其健康促进特性著称。先前的研究利用从传统平板计数到高通量扩增子测序的方法表征了赛瑞姆克特克的微生物生态，一致表明该细菌群落以乳杆菌属（平均相对丰度约63.5%）和链球菌属（约34.5%）为主，鉴定出干酪乳杆菌、嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌为优势种（D. Gao, Liu等, 2021; Li等, 2012）。赛瑞姆克特克丰富的微生物群落与各种健康促进特性相关，包括抗氧化活性、抗炎作用和血管紧张素转化酶（ACE）抑制作用（Cen等, 2012; Zhao等, 2026）。除微生物多样性丰富外，据报道赛瑞姆克特克含有18种常见氨基酸、油酸甲酯、亚油酸甲酯，以及比商业制造酸奶异常高水平的矿物质，包括钙、镁、钾和硒；它还含有大多数工业乳制品中所缺乏的神经活性化合物γ-氨基丁酸（GABA）（D. Gao, Liu等, 2021; Ge等, 2022）。据推测，与赛瑞姆克特克相关的长寿和抗氧化益处源于其多样且功能性活跃的微生物组成。我们的研究小组对赛瑞姆克特克进行系统微生物筛选，分离出具有多种功能活性的植物乳杆菌菌株：植物乳杆菌R6-3表现出广谱抗菌活性、强大的胃肠道耐受性、对Caco-2肠细胞的强黏附作用以及显著的体外抗氧化能力；通过微生物群-肠-脑轴减轻小鼠抑郁样行为（Zhao等, 2023）；在高脂饮食/链脲佐菌素诱导的2型糖尿病小鼠模型中显示出显著的抗糖尿病功效（Liu等, 2025）。密切相关菌株R6-1已被证明通过其胞外多糖减轻氧化应激诱导的衰老（Li等, 2025），而菌株R2-5通过多组学分析鉴定的新型抗脂生成代谢物表现出抗肥胖活性（Su等, 2025）。这些跨多个菌株的多功能性发现共同表明，赛瑞姆克特克代表了一个尚未充分探索但功能卓越的生态位，适合发现具有优越且多样化健康促进特性的益生菌候选菌株。

植物乳杆菌是最 versatile 且研究最广泛的益生菌种之一，其菌株来源于发酵食品、植物材料和人体胃肠道等多种生态位。与来源于其他发酵产品的菌株相比，来源于长寿地区传统发酵食品的菌株可能因独特环境压力而具有增强的功能特性，包括极端海拔、温度波动以及与宿主体群的长期共生关系。植物乳杆菌的抗氧化特性具有菌株特异性，可与其分离环境相关；来源于传统发酵食品的菌株已被报道表现出特别强的抗氧化能力（G?kmen等, 2024; Wu等, 2023）。赛瑞姆克特克尤其值得关注，因为它采用开放培养、回接技术制备，该技术在数代人的传承中得以保持，使具有有利代谢特征的菌株得以富集。这种生态起源将植物乳杆菌R6-3与来源于商业乳制品、婴儿粪便或临床样本的菌株区分开来，后者的选择压力明显不同。与此一致，在我们的研究小组进行的头对头比较中（Liu等, 2025），植物乳杆菌R6-3在α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶抑制活性、空腹血糖降低以及2型糖尿病小鼠模型中空腹胰岛素恢复方面均优于植物乳杆菌ST-III——一种从中国传统泡菜中分离的、已充分表征的参考菌株（Ren等, 2011），进一步验证了赛瑞姆克特克生态起源所带来的功能优势。

本研究旨在利用D-半乳糖诱导的衰老小鼠模型，探讨植物乳杆菌R6-3对抗氧化应激的保护作用及其潜在机制。我们评估了体重、器官指数、肝脏组织病理学、血清和肝脏抗氧化生物标志物以及肝脏Nrf2信号通路的激活情况。此外，采用Illumina MiSeq测序分析肠道微生物群落组成，并使用气相色谱定量粪便短链脂肪酸（SCFAs）。Spearman相关性分析进一步用于阐明肠道微生物群、肝脏抗氧化状态与短链脂肪酸水平之间的关系。本研究介绍了一种具有天然抗氧化特性的新型有效植物乳杆菌菌株，并确认其通过肠-肝轴缓解衰老小鼠氧化应激的能力。这些发现不仅验证了益生菌对抗氧化应激的潜力，也为其机制应用提供了新的见解。

**细菌菌株和培养**

植物乳杆菌R6-3最初分离自中国新疆阿克苏地区的传统发酵酸奶赛瑞姆克特克。该菌株通过16S rDNA序列分析和微生物学表征进行鉴定。用作阳性对照的鼠李糖乳杆菌GG（ATCC 53103）购自中国通用微生物菌种保藏中心。两种菌株均储存在含有20%甘油的MRS肉汤中，温度为-80°C。

**植物乳杆菌R6-3对D-半乳糖注射小鼠体重、器官指数和组织组织病理学的影响**

在整个八周实验期间，所有组小鼠体重均呈逐渐增加趋势，各组间未观察到统计学显著差异（图1A）。与对照组相比，D-半乳糖、植物乳杆菌R6-3、鼠李糖乳杆菌GG或维生素C处理未显著影响体重（P > 0.05）。

与对照组相比，模型组肝脏和肾脏指数显著升高（P < 0.05；表S2）。植物乳杆菌

**讨论**

食品科学的进展和公众健康意识的提高激发了人们对天然抗氧化剂不断增长的市场兴趣，特别是在对合成添加剂安全性存在担忧的情况下。植物乳杆菌被美国食品药品监督管理局（FDA）普遍认可为安全（GRAS），并获得欧洲食品安全局（EFSA）的合格推定安全（QPS）地位，支持其悠久的安全食用历史。大量

**结论**

综上所述，本研究表明，从传统发酵酸奶赛瑞姆克特克中分离的植物乳杆菌R6-3通过肠-肝轴显著减轻D-半乳糖诱导的小鼠氧化应激和衰老。该菌株有效改善了主要生理指标，包括肝脏损伤和器官指数异常，并通过提高SOD、GSH-PX和CAT活性显著增强了血清和肝脏组织中的抗氧化能力。

**CRediT作者贡献声明**

赵丽娜：撰写—初稿，软件，概念化。贾思童：撰写—初稿，软件，概念化。张娜：撰写—审阅与编辑，撰写—初稿，方法学，调查，概念化。李琛：撰写—审阅与编辑，监督，资金获取，概念化。康凯杰：撰写—审阅与编辑。周婷：调查，形式分析，数据整理。王辰阳：调查，形式分析，数据整理。

**伦理声明**

本研究按照ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南以及以下动物福利和/或报告指南进行：美国国立卫生研究院实验室动物护理和使用指南。本研究经河北农业大学动物伦理委员会批准。

**利益冲突声明**

作者声明他们没有已知的可能影响本论文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。

**致谢**

本研究由河北省自然科学基金资助（项目编号：C2023204178, C2024204066）。

赵丽娜|贾思童|张娜|李琛|康凯杰|周婷|王辰阳|王妙书|李东尧|田洪涛