《Food Research International》：Probiotic consortium supplementation enhances sleep regulation via gut microbiota-derived short-chain fatty acid-mediated metabolic modulation
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•选取了两种具有互补代谢功能的菌株（LF和BI）。•联合补充这两种菌株有助于改善睡眠质量，同时降低与压力相关的生物标志物水平。•LF与BI共同作用可上调GABA能基因表达，从而减弱炎症反应。•通过对微生物组的研究，发现这一类群与短链脂肪酸的产生密切相关。引言充足的睡眠和有效的恢复
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选取了两种具有互补代谢功能的菌株（LF和BI）。
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联合补充这两种菌株有助于改善睡眠质量，同时降低与压力相关的生物标志物水平。
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LF与BI共同作用可上调GABA能基因表达，从而减弱炎症反应。
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通过对微生物组的研究，发现这一类群与短链脂肪酸的产生密切相关。
引言
充足的睡眠和有效的恢复对于维持身体、认知和情绪健康至关重要。然而，全球范围内睡眠不足或睡眠紊乱的现象越来越普遍，这已成为一个日益严重的公共卫生问题（Chattu等人，2018年）。睡眠不佳不仅会导致日间表现下降、警觉性降低以及情绪紊乱，还会增加患代谢综合征、2型糖尿病、肥胖症、心血管疾病以及免疫功能异常等长期疾病的风险（Evbayekha等人，2022年；Worley，2018年）。除了睡眠总时长外，睡眠质量以及有效的生理恢复同样对长期健康至关重要（Baranwal等人，2023年；Matos等人，2025年；Ramar等人，2021年），这就更加凸显出需要安全有效的策略来提升睡眠质量和恢复能力。
近期研究指出，肠道是调节机体稳态的关键部位（Fujisaka等人，2023年；Hou等人，2022年；Yang与Kweon，2016年）。由数万亿微生物构成的肠道微生物群能够发挥多种代谢和信号传导功能，进而影响机体的生理状态（Colella等人，2023年；Schroeder与B?ckhed，2016年）。微生物群失衡与睡眠紊乱、代谢功能障碍以及炎症反应加剧有关，这部分是由于短链脂肪酸和氨基酸衍生物等微生物代谢产物通过迷走神经、内分泌途径以及免疫途径影响γ-氨基丁酸和血清素等神经递质系统所导致的（Deyang等人，2024年；Morris等人，2017年；Sejbuk等人，2024年；Wang等人，2022年）。这些研究结果进一步强调了脑肠轴在调控睡眠、应激适应能力以及身体恢复过程中的核心作用。
在针对微生物群的干预措施中，益生菌被视作能够调节机体生理功能的重要物质。细胞和动物模型中的机制研究表明，补充益生菌可以增强肠道屏障的完整性，减轻炎症反应，并调节神经递质前体的含量（Baek等人，2024年；Kim等人，2026年；Loh等人，2024年；Murack等人，2024年；Zheng等人，2023年）。随机对照试验和荟萃分析提供的临床证据也表明，益生菌有望改善主观睡眠质量，缓解与压力相关的症状，还能影响皮质醇、促炎细胞因子以及神经递质等生物标志物水平（Chu等人，2023年；Dacaya等人，2025年；Liu、Chen、Zhang、Zhang与Xu，2025年；Patterson等人，2024年）。尤其是某些乳杆菌和双歧杆菌菌株，因其具备调节色氨酸代谢、血清素转化以及GABA信号传导的能力，而被视为具有促进睡眠的潜力（Drlja?a等人，2023年；Foster等人，2017年；Ross，2023年）。由于益生菌已被广泛用于功能性食品中，了解不同菌株的具体作用机制不仅有助于阐明其生物学效应，也有助于为设计针对睡眠健康的功能性食品提供科学依据。这样的机制理解能为合理开发旨在提升睡眠质量和生理恢复能力的含益生菌功能性食品提供更坚实的科学基础。
睡眠和恢复本质上是多因素共同作用的过程，而益生菌发挥作用所依赖的微生物类群及功能通路目前仍未被完全明确。要填补这些知识空白，就需要采用整合性的研究方法，将微生物群落分析、功能通路预测、代谢分析以及机体生理评估相结合。
在本研究中，我们探讨了添加Limosilactobacillus fermentum SLAM_LAF05（简称LF）、Bifidobacterium longum SLAM_BIL02（简称BL）及其组合（LF+BL联合菌株）对肠道微生物组成、预测出的功能通路以及与睡眠、代谢恢复和免疫调节相关的机体指标的影响。通过综合分子检测、代谢物分析以及基于网络的微生物组分析，我们试图弄清不同菌株及联合菌株的作用是如何改变微生物代谢和机体生理状态的。研究特别关注与短链脂肪酸产生及睡眠相关结果相关的微生物类群，最终发现是这类群中的关键成员。这些分析结果为我们了解了通过脑肠轴通信，有针对性地补充益生菌来促进恢复和睡眠健康的潜力。
章节要点
细菌菌株及培养条件
从健康婴儿体内分离出的SLAM_LAF05和SLAM_BIL05菌株被冷冻保存在-80℃条件下，实验开始前先将其重新激活。每种菌株以1%体积比接种到添加了0.5%重量比盐酸L-半胱氨酸的德曼、罗戈萨和夏普培养基中。培养物在37℃的厌氧环境中培养48小时。为确保菌株在后续实验中使用时仍能保持稳定生长和代谢活性，我们进行了两次连续传代培养。
代谢与基因组分析的整合揭示了菌株特有的代谢通路
对培养基中的代谢谱分析结果（见补充表S3）显示，两种菌株存在不同的特异性代谢特征。SLAM_LAF05会耗尽精氨酸，部分消耗瓜氨酸，同时大量积累鸟氨酸，这一现象与精氨酸脱亚胺酶通路的激活一致。而SLAM_BIL02的代谢特征则有所不同，其与空白对照组以及SLAM_LAF05相比，谷氨酰胺和谷氨酸的水平更高。值得注意的是，
讨论
本研究证实，SLAM_LAF05和SLAM_BIL02具有不同的特异性代谢策略，而这些策略最终都会影响到与睡眠调节和生理恢复相关的代谢通路。基因组分析显示，SLAM_LAF05含有ADI通路的关键基因arcA、arcB和arcC，这一事实为其能够耗尽精氨酸并积累鸟氨酸提供了依据（见补充表S1；图1a）。该通路的能量优势在于，精氨酸的转运不需要消耗能量。
结论
总体而言，本研究构建了一个整合模型，说明SLAM_LAF05和SLAM_BIL02可通过精氨酸-鸟氨酸通路以及谷氨酰胺-谷氨酸通路协同发挥作用，从而增加谷氨酰胺/谷氨酸的浓度，促进短链脂肪酸介导的脑肠通信。这种微生物与机体的协同反应能够维持GABA能系统和血清素能系统的平衡，增强肠道屏障功能和免疫功能，进而促进机体恢复（见图9）。本研究的一个显著优点在于
CRediT作者贡献说明
Eunsol Seo：写作——审阅与编辑，写作——初稿撰写，可视化分析，验证工作，方法学研究，实验开展，正式数据分析，数据整理，概念构思。Min Gyeong Kim：写作——审阅与编辑，写作——初稿撰写，可视化分析，验证工作，实验开展，概念构思。Anna Kang：写作——审阅与编辑，写作——初稿撰写，可视化分析，验证工作。Min-Geun Kang：写作——审阅与编辑，写作——初稿撰写，可视化分析，验证工作。Youbin
伦理审批与参与同意
L. fermentum SLAM_LAF05和 SLAM_BIL02最初是从健康婴儿的粪便样本中分离得到的。在收集样本之前，已获得所有参与者父母或法定监护人的书面知情同意。本研究方案已获得汉阳大学医学中心伦理委员会的批准（伦理审批编号：2023–04-047）。所有涉及人类来源样本的操作均遵循《赫尔辛基宣言》及相关规定进行。
资金支持来源
本项目得到了韩国政府资助的韩国国家研究基金会的拨款支持（项目编号：NSIT；RS-2025-16,068,814）。
利益冲突声明
作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益关系或个人关系。
Eunsol Seo|Min Gyeong Kim|Anna Kang|Min-Geun Kang|Youbin Choi|Daniel Junpyo Lee|Yeonsoo Kim|Junha Park|Sangnam Oh|Younghoon Kim
