《Food Bioscience》：Characterization of yak yogurt-derived
Pediococcus pentosaceus NQ0729 and its protective effects on intestinal barrier dysfunction associated with ETEC challenge
编辑推荐：
摘要本研究评估了从自然发酵牦牛酸奶中分离的戊糖片球菌NQ0729的益生特性及其对肠产毒性大肠杆菌（ETEC）诱导肠道损伤的保护作用。该菌株对模拟胃肠道环境具有耐受性，能抑制受试细菌病原体，并表现出清除自由基的能力（对DPPH自由基清除率为56.41%，对羟基自由基清除率为32
摘要
本研究评估了从自然发酵牦牛酸奶中分离的戊糖片球菌NQ0729的益生特性及其对肠产毒性大肠杆菌（ETEC）诱导肠道损伤的保护作用。该菌株对模拟胃肠道环境具有耐受性，能抑制受试细菌病原体，并表现出清除自由基的能力（对DPPH自由基清除率为56.41%，对羟基自由基清除率为32.11%）；未检测到溶血表型或经筛查的毒力相关基因。基因组注释鉴定了与营养利用、环境应激适应及其他与益生特性相关的重要功能特征。在ETEC攻染小鼠中，戊糖片球菌NQ0729减轻了腹泻严重程度和空肠损伤，缓解了氧化和炎症紊乱，维持了微绒毛和黏液屏障的完整性，并逆转了ETEC相关的MUC2、Claudin-4、Occludin和ZO-1的流失。基于16S rRNA基因测序的空肠微生物谱分析显示，ETEC攻染后处理组的微生物丰富度和群落结构出现恢复性变化。非靶向血清代谢组学在NE组与CON组之间鉴定出459种差异代谢物，在PR组与NE组之间鉴定出244种差异代谢物，通路富集涉及色氨酸、甘油磷脂、花生四烯酸和多不饱和脂肪酸代谢。MetOrigin分析推断了选定代谢物的潜在微生物来源，而多组学相关性分析进一步鉴定出关键细菌属、这些预测代谢物、宿主抗氧化状态和肠道屏障表型之间的密切关联。总体而言，数据支持戊糖片球菌NQ0729作为前景广阔的食物来源益生候选菌株，并表明其肠道保护表型伴随着空肠微生物生态系统、循环代谢组和黏膜屏障的同时变化。
引言
肠道健康是宿主稳态的基础，与营养物质代谢、免疫调节和宿主疾病防御密切相关（Rooks & Garrett, 2016）。近年来，人们对功能食品和精准营养的兴趣日益增长，激发了对食物来源功能性微生物作为改善肠道健康的有前景策略的探索。然而，肠道病原体感染仍然是肠道屏障破坏和功能损伤的主要原因（B?umler & Sperandio, 2016）。在影响幼龄动物的致病性病原体中，肠产毒性大肠杆菌（ETEC）尤为重要；它黏附在肠道上皮细胞上并产生肠毒素，导致黏膜损伤、营养物质吸收受损、生长迟缓，在严重情况下可导致死亡（von Mentzer & Svennerholm, 2024）。ETEC感染还可削弱上皮紧密连接完整性，减少ZO-1、Occludin和Claudin的含量，并引发氧化和炎症紊乱，进一步破坏肠道稳态（Sheikh, Tumala, et al., 2022）。因此，能够安全支持肠道屏障完整性并保持微生物稳态的营养干预措施可能为功能性食品的开发提供有价值的途径。
益生菌引起了极大关注，因为它们能够重塑肠道微生物群落，支持黏膜屏障完整性，并限制病原体定植（Sanders et al., 2019; Zhou & Shen, 2026c）。不断积累的证据表明，益生菌微生物包括乳酸菌、双歧杆菌和芽孢杆菌，可以通过竞争病原体、分泌抗菌化合物、调节宿主免疫和保持氧化还原平衡等互补作用来减轻病原体诱导的肠道损伤（Pan et al., 2025; Woelfel et al., 2024; Zhou, Khan, et al., 2026）。然而，益生菌功效高度依赖菌株，不同来源的分离株在应激耐受性、代谢能力和宿主调节特性方面可能存在显著差异（Mukherjee et al., 2024）。因此，从独特生态位和传统发酵食品中筛选功能性稳健的益生菌菌株已成为开发功能性微生物的重要策略。
传统发酵食品被认为是功能性微生物的宝贵天然储存库，源自不同生态位的微生物可能具有独特的适应性状和功能潜力（Pasolli et al., 2020）。青藏高原具有寒冷缺氧环境和独特的地理条件，其传统发酵食品蕴藏着多样的微生物资源（Cidan et al., 2026）。牦牛酸奶是该地区的代表性发酵食品，含有多种乳酸菌。其中，戊糖片球菌因其耐酸和耐胆特性、抗菌活性及潜在的健康促进特性而受到越来越多的关注（Kaur et al., 2017; Lee & Park, 2024）。然而，青藏高原来源的戊糖片球菌菌株在保护病原体诱导的肠道损伤方面的功能能力和潜在机制仍未得到充分表征。因此，本研究选择了在体外对大肠杆菌表现出显著抑制活性的牦牛酸奶分离株戊糖片球菌NQ0729，以进一步表征其益生特性及对ETEC诱导肠道损伤的潜在保护作用。
多组学方法现在能够同时从微生物、代谢和宿主生物学层面检查益生菌反应。肠道微生物组不仅参与营养代谢和免疫调节，还产生多种代谢物，作为微生物-宿主相互作用和宿主健康的重要介质（Mann et al., 2024; Z. Zhang et al., 2026）。整合微生物组和代谢组分析可以提供互补见解，了解益生菌相关的微生物群落结构、代谢功能和宿主表型变化，从而能够更广泛地解释与益生菌干预相关的生物学过程（Larik et al., 2026; Zhou & Shen, 2025）。
本文表征了从自然发酵牦牛酸奶中获得的戊糖片球菌NQ0729的体外功能特性和安全概况。随后建立了ETEC诱导的肠道损伤小鼠模型，以检查戊糖片球菌NQ0729如何影响腹泻相关表型、屏障完整性、氧化状态和炎症反应。进一步结合空肠细菌群落分析与非靶向血清代谢组学以及微生物-代谢物相关性分析，以检查戊糖片球菌NQ0729相关保护过程中伴随的生物学特征。这些互补方法旨在整合戊糖片球菌NQ0729的菌株水平功能和基因组特征与其对ETEC相关肠道损伤的影响，同时探索与其作为食物来源益生候选菌株潜力相关的微生物和代谢变化。
章节摘要
戊糖片球菌NQ0729的分离、鉴定和基因组表征
戊糖片球菌NQ0729最初从在中国西藏自治区那曲获得的一个自然发酵牦牛酸奶样品中分离。简要而言，酸奶样品的连续稀释涂布在MRS琼脂上，在37°C培养48小时以获得单个菌落。挑选显示典型乳酸菌特征的菌落并反复划线直至获得纯培养物。分类学鉴定结合了菌落和细胞形态学、革兰氏染色和扫描电镜
戊糖片球菌NQ0729的鉴定和益生特性表征
戊糖片球菌NQ0729从牦牛酸奶中分离，在MRS琼脂上培养时形成乳白色菌落，外观呈圆形光滑（图1A）。革兰氏染色显示戊糖片球菌NQ0729为革兰氏阳性球菌，主要呈成对或短链状存在（图1B）。使用16S rRNA基因序列进行系统发育重建，将戊糖片球菌NQ0729置于戊糖片球菌参考类群中，序列相似性为99.8%（图1C）。扫描电镜
讨论
戊糖片球菌NQ0729从自然发酵牦牛酸奶中分离，表现出胃肠道耐受性、抗菌活性和抗氧化能力，这与其他食物来源的戊糖片球菌菌株的报道一致，进一步支持传统发酵食品作为发现功能性乳酸菌的宝贵储存库（Hu et al., 2021; Y. Zhang et al., 2025）。定量而言，NQ0729的DPPH和羟基自由基清除率分别为56.41%和32.11%
结论
本研究表明，牦牛酸奶来源的戊糖片球菌NQ0729表现出良好的益生特性和体内耐受性，并有效减轻了小鼠ETEC诱导的腹泻和空肠损伤。其保护效应与氧化应激和炎症减少、黏液和紧密连接屏障恢复以及空肠微生物群和血清代谢稳态重塑密切相关。多组学分析进一步表明肠道
CRediT作者贡献声明
朱延彬：初稿撰写、方法学、调查研究、概念化。石斌刚：可视化、调查研究、数据管理。李少宾：可视化、调查研究、数据管理。祁有鹏：可视化、调查研究、数据管理。次旦央吉：初稿撰写、监督、方法学。周新宏：初稿撰写、软件、方法学。胡江：初稿撰写、监督、项目管理、资金获取。王堆巴桑：
伦理声明
本研究按照ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南进行。本研究获得了西藏农牧科学院动物保护委员会的批准。（批准号：XKS2024013）
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的相互竞争的经济利益或个人关系，这些可能影响本文报告的工作。
致谢
本研究的财政支持由中央引导地方科技发展项目（XZ202401YD0012）、国家重点研发计划（2022YFD1302101）、牦牛牦牛研究专项（GSAU-ZL2015-031-01）、甘肃农业大学学科团队项目（GAU-XKTD-2022-22）和国家牦牛牦牛现代农业产业技术体系（CARS-37）提供。
朱延彬|石斌刚|李少宾|祁有鹏|次旦央吉|周新宏|胡江|王堆巴桑
