多变螺菌Mitsuokella multacida AGMB01124对葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的结肠炎炎症反应及肠道菌群的影响

《Journal of Functional Foods》：Effects of Mitsuokella multacida AGMB01124 on inflammation and gut microbiota in DSS-induced colitis

　　

肠道栖息着多样的共生微生物，在维持稳态中发挥关键作用。肠道菌群失调（gut dysbiosis）与炎症性肠病（inflammatory bowel disease, IBD）如溃疡性结肠炎（ulcerative colitis, UC）密切相关。下一代益生菌（next-generation probiotics, NGPs）被认为是缓解与肠道菌群失调相关肠道炎症的有前景策略。近期，多变螺菌（Mitsuokella multacida）与维持肠道稳态相关，提示需要进一步研究该菌在炎症状态下的功能效应。本研究中，研究人员在4%葡聚糖硫酸钠（dextran sodium sulfate, DSS）诱导的结肠炎小鼠模型中研究了M. multacida AGMB01124的效应。M. multacida AGMB01124的给药与多项DSS诱导结肠炎参数的改善相关，表现为疾病活动指数（disease activity index, DAI）评分降低、肠道通透性下降、干扰素-γ（interferon-γ, IFN-γ）水平降低以及十二指肠形态的部分改善。微生物组分析显示肠道菌群组成发生改变，特征为阿克曼菌属（Akkermansia）和布劳特氏菌属（Blautia）增加、埃希氏-志贺菌属（Escherichia-Shigella）减少。此外，β多样性分析表明DSS诱导条件下微生物群落结构发生偏移。然而，AGMB01124的给药未能恢复DSS诱导的微生物丰富度降低，与DSS组相比也未显著增加粪便短链脂肪酸（short-chain fatty acids, SCFAs）水平。这些发现表明AGMB01124与多项结肠炎相关参数的改善及肠道微生物组成的改变相关，而其疗效程度及潜在机制尚需进一步研究。

《多变螺菌Mitsuokella multacida AGMB01124对葡聚糖硫酸钠诱导的结肠炎炎症反应及肠道菌群的影响》论文解读

炎症性肠病（inflammatory bowel disease, IBD）是胃肠道的慢性炎症性疾病，主要包括克罗恩病（Crohn's disease）和溃疡性结肠炎（ulcerative colitis, UC）。溃疡性结肠炎以肠道结构和功能的反复改变为特征，包括隐窝脓肿、上皮细胞脱落、炎性细胞浸润、屏障功能受损及通透性增加。该病被认为是遗传、环境和微生物组相关因素复杂相互作用导致的多因素疾病，其确切病因尚不清楚。在多种因素中，溃疡性结肠炎患者的肠道菌群失调通常表现为微生物多样性降低和共生细菌群落失衡，这与有益微生物代谢物产生减少、上皮屏障完整性破坏以及肠道通透性增加相关，进而促进过度免疫激活和促炎细胞因子如肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α, TNF-α）、白细胞介素-6（interleukin-6, IL-6）和干扰素-γ（interferon-γ, IFN-γ）的过量产生。因此，溃疡性结肠炎的发病机制与肠道菌群及微生物代谢活性的改变密切相关。

益生菌（probiotics）有助于维持或恢复扰乱的微生物群落、保持肠道屏障完整性并调节宿主免疫应答。基于此特性，多项研究已探索益生菌在疾病管理中的应用，包括与常规药物联合使用及作为独立治疗。然而，传统益生菌的治疗效果仍然有限，且因细菌菌株和宿主特性的不同而存在差异。近年来，下一代益生菌（next-generation probiotics, NGPs）作为通过微生物组学方法鉴定出的功能性表征共生菌，为更精准地调节肠道菌群失调和宿主免疫应答提供了可能。已有多种共生菌物种被确定为下一代益生菌候选者，但仅有少数菌株在溃疡性结肠炎模型中得到全面表征，因此探索具有抗肠道炎症保护活性的 additional bacteria 仍然必要。多变螺菌属（Mitsuokella）成员 recently 被发现与宿主代谢和肠道稳态相关的肠道微生物网络有关，其中多变螺菌（Mitsuokella multacida）是一种栖息于多种动物宿主胃肠道的革兰氏阴性厌氧共生菌，前期研究证实其具有植酸降解能力及与短链脂肪酸（short-chain fatty acids, SCFAs）产生相关的微生物代谢通路，提示其在肠道稳态中的潜在作用，但其在肠道炎症中的功能角色尚不清楚。在前期研究中，M. multacida AGMB01124已作为潜在下一代益生菌候选者基于其安全性和益生菌特性得到评估，因此本研究假设该菌株可能影响结肠炎相关参数和肠道微生物组成。该论文发表于《Journal of Functional Foods》。

研究人员采用的主要关键技术方法包括：使用6周龄雌性ICR小鼠建立4%葡聚糖硫酸钠（dextran sodium sulfate, DSS）诱导的急性结肠炎模型，菌株经16S核糖体RNA（16S ribosomal RNA, 16S rRNA）测序鉴定后口服给药；疾病活动指数（disease activity index, DAI）评分评估疾病严重程度；荧光素异硫氰酸酯-葡聚糖（fluorescein isothiocyanate-dextran, FITC-dextran）法测定肠道通透性；酶联免疫吸附测定（enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA）检测血清细胞因子；苏木精-伊红（hematoxylin and eosin, H&E）染色进行组织病理学分析并计算绒毛隐窝比（villus-to-crypt ratio, V:C ratio）；气相色谱-质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS）分析粪便短链脂肪酸；采用QIAamp Fast DNA Stool Mini Kit提取粪便基因组DNA，针对16S rRNA基因V3-V4区进行扩增，使用Illumina NextSeq 2000平台进行配对末端（2×300 bp）测序；微生物组生物信息学分析基于QIIME2（v2024.10）流程，经DADA2去噪生成扩增子序列变异（amplicon sequence variants, ASVs），采用SILVA v138数据库进行物种注释，并进行α多样性（observed ASVs、Pielou's evenness、Shannon index）和β多样性（unweighted UniFrac、weighted UniFrac、Bray-Curtis距离）分析以及线性判别分析效应大小（linear discriminant analysis effect size, LEfSe）分析。

**疾病严重程度与炎症反应**：通过建立4% DSS诱导的结肠炎模型，研究人员发现M. multacida AGMB01124给药显著改善了疾病活动指数评分，降低了肠道通透性，并减少了IFN-γ水平，但对TNF-α和IL-6无显著影响，同时对结肠长度有增加趋势但未达统计学意义。

**小肠形态**：通过分析绒毛高度、隐窝深度及V:C ratio，研究人员发现DSS显著破坏小肠结构，而M. multacida AGMB01124部分改善了十二指肠的V:C ratio，但对空肠和回肠的改善作用有限。

**结肠组织学**：通过炎症严重程度、病变深度和隐窝损伤三项指标的综合组织病理学评分，研究人员发现DSS组出现严重结肠损伤，而DSS+MM组评分低于DSS组，但差异未达统计学意义。

**粪便短链脂肪酸**：通过GC-MS检测乙酸、丙酸、丁酸和戊酸含量，研究人员发现DSS显著降低丁酸水平，但DSS+MM组丁酸水平与DSS组相比无显著差异，仅戊酸在MM单独给药组显著高于DSS组。

**肠道菌群α和β多样性**：通过16S rRNA基因测序和多样性分析，研究人员发现DSS显著降低observed ASVs（物种丰富度指标），而Pielou's evenness和Shannon指数无显著差异；β多样性方面，unweighted和weighted UniFrac分析显示DSS+MM组与DSS组存在显著差异，但Bray-Curtis分析显示两组无显著差异，表明菌群在系统发育结构上发生改变但丰度基础上的组成恢复有限。

**肠道菌群组成和LEfSe分析**：在门水平上，M. multacida AGMB01124使DSS诱导的厚壁菌门（Firmicutes）减少和变形菌门（Proteobacteria）增加的趋势发生逆转；属水平上，该菌增加了Akkermansia、Oscillibacter和未分类的毛螺菌科（unclassified Lachnospiraceae）的相对丰度，减少了未分类的Muribaculaceae和乳杆菌属（Lactobacillus）。LEfSe分析进一步揭示DSS+MM组富集了Blautia、Akkermansia和Eubacterium coprostanoligenes group等有益菌群，而DSS组则富集了Escherichia-Shigella、Streptococcus等炎性相关菌群。

在讨论部分，研究人员指出M. multacida AGMB01124在DSS诱导的结肠炎模型中展现出改善部分病理参数的潜力，包括降低疾病活动指数评分、肠道通透性和IFN-γ水平，以及部分改善十二指肠形态。在肠道菌群方面，该菌虽未能恢复DSS诱导的微生物丰富度降低，但能够诱导微生物群落结构的偏移，包括增加Akkermansia、Blautia、Oscillibacter等有益菌属和减少Escherichia-Shigella等炎性相关菌属。然而，粪便短链脂肪酸水平未显著改善，且部分组织学和炎症指标的变化有限，提示该菌的效应可能更侧重于菌群结构重塑而非代谢产物增加。研究同时承认存在样本量较小、DSS诱导的严重炎症条件可能掩盖菌株效应等局限性，未来需在更大样本量、更轻度或慢性结肠炎模型中进一步验证。

研究结论：在该DSS诱导的结肠炎模型中，M. multacida AGMB01124的给药使得多项参数得到改善，包括降低疾病活动指数评分、肠道通透性和IFN-γ水平，以及部分改善十二指肠形态。此外，M. multacida AGMB01124补充与DSS诱导的菌群失调条件下肠道微生物群落结构和共生微生物类群的偏移相关。然而，短链脂肪酸的观察变化以及若干组织学和炎症终点指标的变化有限或未达统计学意义。因此，本研究发现应被解读为支持进一步研究M. multacida AGMB01124在肠道炎症条件中应用的前期证据。