副益生菌副干酪乳杆菌HY7017可恢复环磷酰胺诱导的免疫抑制小鼠的肠道微生物群平衡及短链脂肪酸的生成

《Food Bioscience》：Paraprobiotic Lacticaseibacillus paracasei HY7017 restores gut microbiota homeostasis and short-chain fatty acid production in cyclophosphamide-induced immunosuppressed mice

　　摘要：本研究评估了副益生菌Lacticaseibacillus paracasei HY7017（Para-HY7017）对环磷酰胺诱导的免疫抑制小鼠肠道微生物群平衡及免疫反应的保护作用。实验中，Para-HY7017（热灭活细胞，2×108细胞/天）通过口服给予，持续两周，同时在第10、11和12天腹腔注射环磷酰胺（80毫克/千克）。该菌株能够减轻环磷酰胺导致的结肠缩短现象，并维持紧密连接蛋白ZO-1（p<0.05）和CLAUDIN-5（p<0.01）的水平。粪便微生物群分析显示，Para-HY7017通过增加产生短链脂肪酸的菌属数量，缓解了环磷酰胺引起的微生物群失调，同时使粪便中的乙酸、丙酸和丁酸含量上升（分别为p<0.01、p<0.05和p<0.01）。此外，Para-HY7017显著恢复了因环磷酰胺而下降的血清IgA和IgG水平（分别为p<0.05和p<0.001），而活的HY7017还提升了IgM水平（p<0.05）；两组中TNF-α的水平也有所回升（p<0.05）。脾脏免疫功能也得到保护，与凋亡相关的蛋白质比例恢复正常（BAX/BCL-2比率，p<0.01；CASPASE-3，p<0.05），Th1/Th2相关转录因子T-BET和GATA-3以及其下游细胞因子水平也得以恢复（分别为p<0.001、p<0.01、p<0.05和p<0.05）。总体而言，Para-HY7017和活的HY7017都具有不同的但相互重叠的保护作用，其中Para-HY7017在恢复产生丁酸的微生物群及调控脾脏Th1相关细胞因子方面具有明显优势。肠道微生物群的调节以及短链脂肪酸的生成与肠道屏障功能和免疫平衡的改善密切相关，不过其因果关系还需进一步的研究来证实。

引言：维持免疫平衡对于保障机体健康至关重要，它意味着能够在抵御病原体入侵的同时避免自身免疫反应的发生（Wu & Wu, 2012）。这种平衡是通过先天免疫系统与适应性免疫系统之间的协同作用实现的（Chaplin, 2010; Wang et al., 2024）。先天免疫能提供快速且非特异性的防御，而适应性免疫则通过抗原特异性T细胞和B细胞的增殖来产生特异性且持久的免疫反应（Medzhitov & Janeway Jr, 1997）。然而，衰老、持续的外部压力以及药物干预都可能打破这种平衡（Alotiby, 2024）。尤其是炎症反应的失调会进一步破坏免疫平衡（?zenver & Efferth, 2022），从而导致过度炎症或免疫抑制，增加患感染性疾病和慢性炎症性疾病的风险（Chi et al., 2024; Cicchese et al., 2018; Cronkite & Strutt, 2018）。肠道微生物群是由多种共生微生物构成的复杂生态系统，它们在进化过程中与宿主相互适应，参与着营养物质的分解、生物活性物质的合成、抵御有害微生物以及调节宿主免疫等功能（Hill & Artis, 2010; Wu & Wu, 2012）。无菌动物模型研究表明，肠道微生物对于维持免疫平衡至关重要（Macpherson et al., 2002; Smith et al., 2007）。肠道微生物通过多种机制影响免疫功能，其中微生物发酵产生的短链脂肪酸，如乙酸、丙酸和丁酸，可促进调节性T细胞的发育，有助于防止过度免疫激活并维持免疫耐受，同时还能通过上调紧密连接蛋白的表达来增强上皮屏障功能（Corrêa-Oliveira et al., 2016; Kim, 2023; Tan et al., 2023）。宿主的先天免疫系统可通过模式识别受体，如Toll样受体和NOD样受体，感知这些共生细菌，进而调节促炎和抗炎介质的生成，包括TNF-α、IL-6、IL-1β和IL-10等（Liu et al., 2023; Spiljar et al., 2017）。此外，共生微生物还能促进黏膜表面免疫球蛋白的分泌，从而为抵御病原体入侵提供非炎症性的保护作用（Donaldson et al., 2018）。

环磷酰胺是一种典型的免疫抑制剂，它能优先破坏快速增殖的具有免疫功能的细胞（Ahlmann & Hempel, 2016），常被用于治疗癌症和免疫相关疾病（Emadi et al., 2009）。作为一种细胞毒性烷化剂，环磷酰胺会形成DNA链间和链内的交叉链接，干扰DNA复制并引发细胞凋亡（Ahlmann & Hempel, 2016）。它所引起的免疫抑制会破坏免疫平衡，通过抑制淋巴细胞的增殖和分化来扰乱炎症反应，进而影响体液免疫和细胞免疫功能（Yahui Jia et al., 2024; Wang et al., 2026）。为了减轻环磷酰胺带来的不良影响，以益生菌为基础的生物活性物质作为潜在的治疗策略越来越受到重视。益生菌以及合生元、后生元、副益生菌等相关物质都具有多种益处，尤其是抗氧化和抗炎作用（Salminen et al., 2021; Swanson et al., 2020）。副益生菌是指经过灭活处理的微生物细胞或其衍生物，当给予足够剂量时，可在宿主体内产生有益效果（Nataraj et al., 2020）。近期研究显示，来自非活性细胞的细胞壁成分，如肽聚糖、表面蛋白、脂壁酸、胞外多糖和细胞外囊泡，都具有多种功能特性（Ji, Hou, et al., 2020; Ji, Yan, et al., 2020; Taverniti & Guglielmetti, 2011）。副益生菌的生物活性包括抗氧化、抗炎和免疫调节作用，这些作用与活益生菌类似（Kang et al., 2025; Rezaie et al., 2024; Wang et al., 2025; Xu et al., 2022）。此外，尽管副益生菌是灭活细胞，但仍有研究表明它们能够调节肠道微生物群的组成，从而增强肠道屏障功能并调节肠道免疫反应（Xue et al., 2022）。其作用机制包括：微生物发酵产生的短链脂肪酸可酸化肠道腔环境，同时稳定上皮屏障功能；细胞表面的胞外多糖有助于细菌附着在肠道上皮上，抑制有害微生物的生长；细胞壁中的肽聚糖则能与潘氏细胞相互作用，促使抗菌防御素释放，共同维持肠道的平衡状态（Lee et al., 2024; Lee et al., 2022; Liu, Qi, Li, et al., 2024; M Yolmeh et al., 2024）。

Lacticaseibacillus paracasei HY7017是一种最初从人参根中分离出的菌株，其与大多数其他来源的L. paracasei菌株相比，具有独特的生态位。已有研究表明，该菌株在细胞实验和动物实验中都具有增强免疫力和抗炎作用（Mo et al., 2021）。在经脂多糖处理的RAW264.7巨噬细胞中，HY7017可通过增加一氧化氮、肿瘤坏死因子和IL-6的生成来激活先天免疫反应。此外，它在免疫抑制小鼠体内还能恢复白细胞水平，并提升IL-2、干扰素-γ和自然杀伤细胞的活性。临床上也有证据表明，HY7017具有增强健康成人免疫力的作用（Jeon et al., 2026），而其他许多L. paracasei菌株在免疫调节方面的此类临床证据尚未见报道。尽管该菌株具有明确的免疫调节作用，但其副益生菌形式对肠道微生物群组成、短链脂肪酸生成以及肠道健康的影响尚未完全明确。相比活益生菌，副益生菌具有诸多优势，比如不会在免疫功能低下的个体中引发菌血症，稳定性更高且无需冷链储存，还能更广泛地应用于功能性食品中（Akter et al., 2020）。因此，本研究首次在一个实验框架内系统比较了活的和灭活形式的L. paracasei HY7017对肠道微生物群组成、短链脂肪酸生成以及多种免疫指标的影响，为了解副益生菌在免疫抑制条件下的作用机制提供了新的见解。

细菌培养：Lacticaseibacillus paracasei HY7017最初是从人参根中分离出来的，由韩国永仁市的hy Co., Ltd.提供。选择该菌株进行本研究是因为它具有体外抗炎作用（补充图S1）。该菌株在食品级培养基中于37°C下培养16–24小时。

副益生菌的制备：将培养好的L. paracasei HY7017细胞在90°C下进行2小时的泰恩德尔处理。然后将细胞悬浮液在10,000 x g的离心力下离心20分钟（贝克曼库尔特公司Avanti JXN-30离心机）。

在环磷酰胺诱导的免疫抑制小鼠中，Para-HY7017能维持肠道免疫功能和屏障完整性：在实验开始后的第1、8、15天监测小鼠的体重。所有组在实验开始时的体重相近，且在第8天之前体重增长情况相似。在第10至12天给予环磷酰胺后，到第15天时，CTX组、HY7017组以及Para-HY7017组的体重均出现下降，而正常组则保持体重稳定，这证明了环磷酰胺具有全身性的细胞毒性作用（补充图S2）。虽然HY7017和Para-HY7017的预处理并未显著减轻环磷酰胺引起的……

讨论：副益生菌作为一种能够调节免疫反应的功能性微生物成分，越来越受到关注（Taverniti & Guglielmetti, 2011）。与活益生菌相比，副益生菌具有更高的安全性、更好的稳定性以及更长的保质期，因此是一种很有前景的替代品（Akter et al., 2020）。它们不会在免疫功能低下的个体中引发菌血症或败血症，不需要冷链储存，还可以广泛应用于各种食品中。

结论：总体而言，Para-HY7017在缓解肠道微生物群失调、恢复短链脂肪酸的生成以及维持肠道屏障完整性方面，与活的HY7017具有相似的保护作用，从而有助于改善体液免疫和脾脏免疫功能。同时，它在某些免疫调节方面还具有独特优势，尤其是在恢复产生丁酸的微生物群以及调控脾脏Th1相关细胞因子方面表现突出。

作者贡献说明：LI JIANGYU负责验证和实验研究；Namsu OH负责文章撰写、修订与编辑、项目监督、资金申请以及概念设计；So Jeong Lim负责文章初稿撰写、数据可视化、方法设计、实验研究、数据分析以及数据整理；Jae Yeon Joung负责文章初稿撰写、数据可视化、方法设计、实验研究、数据分析以及数据整理；Ji Hun Jang负责文章初稿撰写、数据可视化、方法设计、实验研究、数据分析以及数据整理。

未引用参考文献：Ji et al., 2020; Jia et al., 2024; Li et al., 2025; Liu et al., 2024; Liu et al., 2022; Medzhitov and Janeway Jr, 1997; Yolmeh et al., 2024。

伦理声明：本动物实验已获得韩国大学动物护理与使用委员会批准（编号KUIACUC-2026-0027），并且遵循当地法律法规及机构要求进行。

利益冲突声明：作者声明不存在任何可能影响本研究结果的已知财务利益或个人关系。

致谢：本研究得到了韩国农业、食品和农村事务部资助的韩国食品、农业和林业技术规划评估研究所的支持（项目编号RS-2024-00401707），同时还得到了信息通信技术规划评估院资助的信息技术研究中心支持计划的支持（项目编号IITP-2026-RS-2023-00258971）。

作者名单：So Jeong Lim | Jae Yeon Joung | Ji Hun Jang | Jin Hwan Kim | Jiangyu Li | Nam Su Oh
所属机构：韩国首尔世宗市韩国大学食品监管科学系