《Frontiers in Veterinary Science》：Strain-resolved biology of Lactobacillus johnsonii across host systems
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约氏乳杆菌（Lactobacillus johnsonii）常被归类为益生菌物种，但现有证据支持其生物学效应具有显著的菌株依赖性。其生理功能取决于菌株背景、宿主生态位、饮食结构、挑战模型及递送形式（包括活菌、细胞结构衍生物及后生元组分）。本综述整合了约氏乳杆菌
约氏乳杆菌（Lactobacillus johnsonii）常被归类为益生菌物种，但现有证据支持其生物学效应具有显著的菌株依赖性。其生理功能取决于菌株背景、宿主生态位、饮食结构、挑战模型及递送形式（包括活菌、细胞结构衍生物及后生元组分）。本综述整合了约氏乳杆菌的比较基因组学、机制解析及干预研究，并以断奶仔猪作为主要转化参考模型，因该阶段常伴随屏障损伤、炎症、菌群失调、腹泻及生长受阻等多重病理生理改变。仔猪研究表明，特定筛选菌株可降低腹泻发生率或病原体负荷，改善屏障相关标志物，并调节免疫、氧化应激及代谢反应。跨宿主研究揭示了菌株变异与表面结构、黏附能力、胞外多糖（EPS）、氧化还原活性、胞外囊泡（EVs）及其他非细胞效应因子之间的关联。这些机制主要围绕定植抗力、上皮屏障支持、免疫调节、微生物代谢产物生成及细胞应激调控展开。最可靠的结论需将特定菌株与明确的宿主环境及可量化表型相关联。若仅基于物种水平丰度、多菌株复合制剂或啮齿类疾病模型来推断其在 livestock 中的直接疗效，证据强度则相对薄弱。本综述将约氏乳杆菌界定为宿主关联、菌株依赖的细菌谱系，而非均一的益生菌实体。鉴于本综述主要聚焦于以仔猪为中心的兽医应用，跨宿主研究主要作为机制支持证据，而非其在仔猪或其他 livestock 物种中直接疗效的证明。
命名、宿主生态与菌株分辨率论证
2020年乳杆菌属（Lactobacillus）分类学修订虽改变了许多乳杆菌的命名，但约氏乳杆菌仍保留于修订后的乳杆菌属中，故本综述沿用Lactobacillus johnsonii及其缩写L. johnsonii。该物种的系统发育与生态异质性在宿主及菌株层面尤为显著。比较分析显示，来自禽类、人类、啮齿类等不同宿主的分离株呈现宿主相关聚类，表明其进化受宿主环境塑造。基因组与转录组研究进一步揭示了宿主相关的表面蛋白、分泌系统、酪胺代谢模块及黏附、耐酸、营养利用等性状的差异。代表性菌株如人源NCC533（La1）、禽源FI9785、猪源PF01、ZLJ010、L531、RS-7、N5/N7以及大鼠源N6.2等，其生物学功能不可简单互换。泛基因组分析表明，约氏乳杆菌包含维持核心生理的保守区及编码宿主适应性性状的可变区，涉及转运系统、碳水化合物利用、表面结构、CRISPR阵列及前噬菌体模块。移动元件与噬菌体防御系统影响基因组稳定性与生物安全性，在规模化生产中可能导致表型漂移。营养适应性方面，NCC533的L-丙氨酸营养缺陷型及胆汁盐水解酶（BSH）活性等特征，提示菌株的适应性限制与代谢潜能并存。严谨的菌株文档记录，包括来源、验证方法、活性及制备形式，是区分相关性研究与因果性研究的基础，避免仅以物种水平丰度变化推断因果。
连接菌株背景与宿主反应的分子效应因子
胞外多糖与表面结构：细菌表面是菌株与宿主互作的首要界面。FI9785的突变研究证实，其胞外多糖（EPS）层通过改变表面电荷、疏水性、聚集及生物膜形成能力，影响黏附与应激抗性，且不同功能间存在权衡。表面及分泌蛋白如La1/NCC533的GroEL及MG株的甘油醛-3-磷酸脱氢酶（GAPDH）可直接结合黏液或上皮紧密连接蛋白JAM-2，上调屏障基因。这些发现解释了活菌、培养上清、胞外囊泡及热灭活菌体产生重叠效应的分子基础。PF01、N5/N7等猪源菌株的体外黏附与耐受实验虽可用于早期筛选，但宿主免疫反应的具体表型仍需体内干预实验验证。
氧化还原模块与细胞器应激：N6.2的研究表明，过氧化氢的产生具有菌株特异性，受黄素还原酶组分及氧可用性调控。RS-7在DSS小鼠模型中通过降低脂质LPS18:0、升高DL-赖氨酸、抑制Keap1并激活Nrf2/NQO1/HO-1轴发挥抗氧化作用。胞外囊泡亦可激活Nrf2/HO-1通路。在沙门氏菌感染模型中，L531通过抑制NOD1/2-RIP2、缓解内质网（ER）应激、恢复自噬相关降解及SQSTM1依赖的线粒体自噬，减轻肠炎与NLRC4/NLRP3炎症小体活化。这些研究将约氏乳杆菌的效应定位于上皮细胞应激程序调控，而非单纯的病原体竞争。
胞外囊泡、磷脂与后生元：N6.2来源纳米囊泡可减少β细胞凋亡，促进芳香烃受体（AHR）及IL-10相关免疫信号。胆汁暴露可增加囊泡产量并保留其免疫调节特性。含Sdp-SH3b2结构域的囊泡具有抗鼠诺如病毒活性。在仔猪及结肠炎模型中，约氏乳杆菌胞外囊泡通过促进M2型巨噬细胞极化、抑制ERK及MAPK/STAT3信号通路、限制NLRP3活化，改善紧密连接蛋白ZO-1及闭锁蛋白（occludin）表达。后生元组分如N6.2磷脂可诱导树突状细胞耐受状态，热灭活菌体通过NOD2-RIP2-IL-23-IL-22轴激活肠道先天免疫。非活菌制剂虽可规避活菌的稳定性与安全性风险，但面临剂量标准化、货物异质性及生产工艺的挑战。
小分子与微生物代谢：短链脂肪酸（SCFAs）是核心代谢物，但不同酸类的作用各异。L531在沙门氏菌攻毒仔猪中维持了肠道SCFA谱；GLJ001通过GPR41/43受体信号降低M1型巨噬细胞极化。高BSH活性的CCFM1376通过改变胆汁酸代谢改善高胆固醇血症。色氨酸代谢产生的吲哚-3-乳酸（ILA）和吲哚-3-丙酸（IPA）可激活AhR及IL-22信号，参与肾脏纤维化及肿瘤免疫调控。值得注意的是，在猪流行性腹泻病毒（PEDV）感染模型中，L. johnsonii并未重现L. lactis与乙酸的屏障保护作用；在克罗恩病术后临床试验中，LA1菌株未能降低内镜复发率。这些阴性结果强调了菌株背景、疾病阶段及宿主免疫状态对疗效的决定性作用。
跨宿主系统的功能轴
定植抗力与病原体控制：L531在仔猪沙门氏菌攻毒模型中降低了粪便及组织中的病原体负荷与脾转移，其机制涉及黏膜sIgA、炎症小体抑制及线粒体损伤修复。禽源FI9785对产气荚膜梭菌的抑制效果优于肠炎沙门氏菌，体现了病原体特异性。口服MT4菌株通过几丁质酶活性抑制白色念珠菌生物膜形成，维持口腔黏膜屏障。蜜蜂源CRL1647则通过改善发酵支持蜂群健康。这些非哺乳动物模型拓展了物种生态位，但其应用于猪场需谨慎验证。
屏障支持与上皮修复：BNCC135265通过二酰基甘油脂肪酶β（DAGLB）/内源性大麻素信号通路，在降低仔猪腹泻指数的同时，上调结肠闭锁蛋白-1、ZO-1及claudin-1表达。断奶应激本身会导致紧密连接蛋白下调及通透性增加，因此干预时机与表型监测至关重要。啮齿类模型中的RS-7、GLJ001及N5菌株通过SCFAs、HSP70及调节性T细胞（Treg）/Th17平衡改善屏障，这些机制需通过仔猪实验进行临床转化验证。
免疫重塑：在仔猪中，RS-7提升血清免疫球蛋白与抗氧化能力；L531增加黏膜sIgA并抑制炎症小体。树突状细胞研究表明，活菌与培养上清分别诱导Th1/Th17与Th2/Treg偏向的免疫反应。巨噬细胞是核心效应细胞，约氏乳杆菌通过TLR1/2-STAT3信号诱导CD206+ IL-10+巨噬细胞，胞外囊泡携带的GAPDH抑制MAPK/STAT3通路促进M2极化。中性粒细胞胞外诱捕网（NETs）及细胞焦亡在断奶腹泻中的作用日益受到重视，L531对线粒体应激的控制提示了未来研究应整合NETs与细胞器应激指标。
代谢信号与跨器官效应：约氏乳杆菌通过BSH介导的胆汁酸解偶联调节胆固醇代谢与脂肪肝损伤。色氨酸代谢轴连接肠道与肾脏、肿瘤免疫及脑肠轴。独特的代谢功能如环（脯氨酸-色氨酸）[cyclo(Pro-Trp)]促进肠道钙吸收，该特性在同属其他菌株中未观察到。BS15菌株的肠-肝-脑轴研究提示肠道屏障可影响认知功能，但这些跨器官机制在 livestock 中的应用仍需直接证据。
断奶仔猪作为转化验证模型
直接仔猪证据显示，BNCC135265、RS-7及L531在特定条件下有效，但尚未形成优化商业方案。断奶病理生理学涉及细胞因子爆发、绒毛萎缩、通透性增加及菌群代谢改变。非L. johnsonii干预措施（如谷氨酰胺、芽孢杆菌）为临床试验终点设计提供了参照。理想的L. johnsonii试验需明确菌株基因组信息、剂量（CFU或EV单位）、干预窗口（断奶前预防、断奶后支持或发病后治疗）及多维终点（腹泻评分、病原体负荷、生长性能、屏障蛋白、sIgA、炎症小体、NETs、氧化还原及代谢物）。多菌株混合制剂（如L. crispatus、L. johnsonii、L. reuteri联用）虽有效，但无法区分各菌株贡献。活菌制剂的稳定性受饲料加工、抗生素及环境应激影响，胞外囊泡与后生元提供了替代方案，但缺乏生产规模验证。安全性评估需菌株特异性，参考A. muciniphila在仔猪中加剧炎症的教训，对免疫未成熟宿主及病原暴露期需进行严格毒理测试。
跨宿主证据与外推局限性
啮齿类结肠炎模型提供了巨噬细胞极化、NETosis及ER应激等深层机制，但DSS模型与断奶腹泻的病理生理差异限制了其直接外推价值。人类证据混杂，LA1在克罗恩病术后预防试验中的阴性结果警示了临床转化的复杂性。禽类与仔猪的生产逻辑相近，但肠道生态迥异，禽源菌株需经猪体验证方可应用。口腔MT4与阴道UBLJ01的研究展示了该物种在非肠道黏膜的适应性，强调了生态位特异性规则。
安全性、生产及菌株分辨率领域的标准
安全性评估应包括获得性耐药、可移动遗传元件、毒力因子及溶血活性筛查。CRISPR及噬菌体防御系统影响发酵稳定性。后生元与胞外囊泡产品需定义制备工艺、活性成分、批次一致性及储存稳定性。对照设计应包含近缘种对照、热灭活对照及代谢物挽救实验，以明确活性成分是否依赖活菌。学术表述应严谨区分物种丰度变化与干预效应，避免将多菌株制剂的疗效简单归因于单一组分。
约氏乳杆菌菌株分辨率生物学的研究优先方向
未来研究应从静态基因组注释转向条件特异性功能验证。需结合模拟宿主 niche 的胁迫条件（胆汁、低pH、氧梯度）进行转录组或蛋白组分析，将EPS、BSH、CRISPR等基因位点与效应分子关联。效应验证需常规采用EPS突变体、表面蛋白阻断、EV缺失上清及纯化效应分子。宿主实验需区分预防与治疗场景，报告性别、日龄、基础日粮、抗生素使用及病原体暴露背景。菌株选择应遵循宿主生态学，猪源L531、RS-7、BNCC135265及N5/N7应优先作为候选株；N6.2更适合作为氧化还原与囊泡机制模型；FI9785作为禽类定植抗力基准。人类临床转化应遵循同样严谨标准，阴性结果应作为证据链的必要组成部分。核心目标是构建“菌株-宿主-制剂-效应因子-表型”的可测试陈述，减少笼统的物种水平宣称。
结论
约氏乳杆菌应被界定为宿主关联、菌株依赖的功能谱系，而非均一的益生菌实体。断奶仔猪中，特定菌株通过屏障支持、免疫调节、抗氧化及SCFA维持缓解断奶腹泻，其分子机制涉及表面结构、EPS、氧化还原系统、胆汁酸代谢、胞外囊泡及后生元。跨宿主机制研究提供了丰富的效应因子候选库，但严禁未经直接验证进行跨菌株或跨宿主外推。未来研究需强化因果归因，明确菌株身份、宿主背景、制剂形式及效应分子，结合阴性结果报告，以指导 livestock 益生菌的合理开发与精准应用。
