热稳定细菌益生菌制剂（VSL#3-HS）在葡聚糖硫酸钠诱导的小鼠溃疡性结肠炎模型中的保护作用

《Molecular Nutrition & Food Research》：Protective Effect of a Heat-Stabilized Bacteria Probiotic Preparation (VSL#3-HS) in a Mouse Model of Ulcerative Colitis Induced by Dextran Sulfate Sodium

　　

后生元（Postbiotics）由无生命微生物或其组分组成，在管理肠道不适方面正获得关注，对于脆弱患者而言比益生菌更安全。本研究旨在探讨短期摄入一种热稳定VSL#3制剂（VSL#3-HS）在葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的小鼠结肠炎模型中的作用。雄性C57BL/6小鼠被分为四组：（1）安慰剂（PLA）组；（2）VSL#3-HS组（1×10⁹细胞/小鼠/天，持续7天）；（3）DSS + PLA组（第1-7天饮用水中含2% DSS，第4-10天给予PLA）；（4）DSS + VSL#3-HS组（第1-7天饮用水中含2% DSS，第4-10天给予VSL#3-HS）。所有小鼠于第11天处死以收集组织。VSL#3-HS迅速缓解了疾病的临床体征，包括疾病活动指数和结肠长度的改善。该效应伴随结肠促炎介质（IL-6、TNF-α、IL-1β）的减少以及肠道中occludin基因表达的部分恢复。然而，在髓过氧化物酶（MPO）活性或微观组织损伤方面未观察到改善。实验结果表明了后生元在溃疡性结肠炎（UC）小鼠模型中的功效，并支持进一步研究热稳定VSL#3-HS制剂以评估其在人类研究中的潜在适用性。

**论文解读：热稳定VSL#3-HS在葡聚糖硫酸钠诱导的小鼠溃疡性结肠炎模型中的保护作用**

**研究背景与问题**

炎症性肠病（IBD）包括克罗恩病（CD）和溃疡性结肠炎（UC），是一种慢性复发性疾病，其病因涉及遗传、环境和免疫相关因素。UC局限于大肠，以连续性黏膜炎症、上皮屏障破坏和结直肠癌风险增加为特征。为研究UC发病机制和评估潜在治疗方法，葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的结肠炎小鼠模型被广泛使用，该模型密切模拟人类UC的关键临床和病理特征，包括腹泻、直肠出血、体重减轻、黏膜溃疡、结肠缩短和肿瘤易感性。鉴于结肠局限性炎症和菌群失调在疾病进展中的作用，DSS模型适用于评估益生菌和后生元干预的预防和治疗效果。

VSL#3是一种被广泛研究的益生菌混合物，包含八种细菌菌株和高细胞密度（每小袋4500亿CFU）。已有研究表明VSL#3通过下调T滤泡辅助细胞改善DSS诱导的结肠炎，并预防UC小鼠模型中的肿瘤进展，该过程伴随肠道菌群调节。近年来，后生元在管理肠道不适方面的应用受到科学界高度关注。国际益生菌和益生元科学协会（ISAPP）将后生元定义为“对宿主健康有益的无生命微生物和/或其组分的制备物”。后生元必须包含非活微生物细胞或细胞组分，可含或不含代谢物，这些成分有助于观察到的健康益处。无生命微生物因含有多种生理活性成分而具有前景的健康效应。

对后生元的兴趣源于其克服活益生菌若干局限性的潜力。与益生菌相比，后生元更稳定，受环境或胃肠道条件影响较小，且更易于标准化并融入食品、饮料和药物制剂中。此外，临床证据表明，在危重患者（如免疫功能低下者）中使用活微生物可能存在安全性问题。灭活方法的选择至关重要，因为健康益处可能因灭活条件而异。近期研究探讨了热灭活益生菌（121°C，20分钟）在结肠炎临床前模型中的作用，揭示了死微生物在预防结肠炎中的潜在用途。更近期的研究探索了非活多菌株制备物在结肠炎小鼠模型中的保护作用。迄今为止，仅有一项研究在大鼠中探讨了来自活VSL#3制备物的非活（热杀灭）多菌株混合物在DSS诱导结肠炎中的有益效应。

鉴于VSL#3益生菌混合物在临床前模型和临床试验中治疗和预防结肠炎的广泛有益效应，本研究设计了一种新型热稳定VSL#3复合物（以下简称VSL#3-HS），通过巴氏杀菌生产，旨在评估其在DSS诱导结肠炎小鼠模型中的功效。研究人员预测，结肠炎诱导后短期给予VSL#3-HS可迅速改善病理学临床体征，伴随结肠炎症指标（IL-6、TNF-α、IL-1β）的降低和肠道紧密连接完整性的部分恢复。该研究发表在《Molecular Nutrition》期刊。

**关键技术与方法**

研究人员使用了雄性C57BL/6小鼠（购自Charles River Laboratories），分为四组：安慰剂（PLA）组、VSL#3-HS组、DSS+PLA组和DSS+VSL#3-HS组。VSL#3-HS为包含八种热稳定冻干菌株的混合物（Bifidobacterium animalis subsp. lactis BL03等），由CSL公司捐赠。通过流式细胞术定量细胞密度，确保每只小鼠每日接受1×10⁹个热稳定细胞。主要技术方法包括：1）疾病活动指数（DAI）评分，综合体重减轻、粪便稠度和直肠出血；2）结肠长度测量；3）组织学分析（苏木精-伊红染色及Rachmilewitz评分）；4）RNA提取及实时定量PCR（qRT-PCR）检测促炎因子（IL-6、IL-1β、TNF-α）和紧密连接蛋白（occludin、ZO-1）的mRNA表达；5）免疫荧光染色及共聚焦显微镜观察occludin和ZO-1蛋白定位与表达；6）髓过氧化物酶（MPO）活性比色法检测；7）酶联免疫吸附试验（ELISA）检测结肠组织IL-6、TNF-α、IL-1β蛋白水平。所有统计分析使用GraphPad Prism，采用双因素或单因素方差分析（ANOVA）及Tukey事后检验。

**研究结果**

**3.1 VSL#3-HS改善结肠炎的大体参数**
通过每日记录DAI及其各组分（体重减轻、粪便稠度、直肠出血），研究人员发现VSL#3-HS处理显著降低了DSS诱导的DAI评分，尤其显著减轻直肠出血和体重减轻，但未改善粪便稠度。此外，VSL#3-HS恢复了DSS引起的结肠缩短（p=0.0097）。这些结果表明短期VSL#3-HS给药可挽救DSS诱导结肠炎的大体病理标志。

**3.2 VSL#3-HS未调节结肠炎诱导后的组织学改变和结肠炎症**
H&E染色及Rachmilewitz评分显示，DSS处理显著增加组织学评分（p=0.0198），但一周的VSL#3-HS治疗未改变组织学改变。

**3.3 VSL#3-HS未恢复MPO活性，但降低了结肠炎诱导后的结肠细胞因子水平**
MPO活性检测显示DSS增加结肠MPO活性（p=0.041），VSL#3-HS处理未恢复至对照水平。ELISA和qRT-PCR显示，DSS显著增加IL-6、IL-1β和TNF-α的蛋白和mRNA水平，而VSL#3-HS处理显著降低这些促炎细胞因子（IL-6蛋白p<0.001，IL-1β蛋白p=0.013，TNF-α蛋白p<0.01；mRNA水平均p<0.01），表明VSL#3-HS具有抗炎作用。

**3.4 VSL#3-HS部分重建结肠紧密连接**
qRT-PCR结果显示，DSS处理显著下调occludin和ZO-1的mRNA表达（occludin p<0.0001，ZO-1 p=0.0037），VSL#3-HS部分恢复了occludin表达（p=0.042），但未影响ZO-1。免疫荧光分析确认DSS处理后occludin和ZO-1蛋白水平降低，但VSL#3-HS处理未改善蛋白水平（p>0.05）。这表明VSL#3-HS在基因水平部分缓解occludin减少，有助于维持肠道完整性。

**讨论与结论**

该研究首次证明，短期（1周）给予热稳定多菌株益生菌混合物VSL#3-HS可迅速改善DSS诱导结肠炎小鼠的宏观疾病体征（结肠缩短、DAI），并伴随结肠水平强效抗炎作用（降低IL-6、IL-1β、TNF-α的mRNA和蛋白水平）。然而，组织学改变和MPO活性未恢复正常，可能因治疗时间不足。VSL#3-HS部分保护了肠道完整性，缓解了occludin表达下降。后生元因无活菌风险（如菌血症）且更稳定，为脆弱患者提供了更安全的替代方案。研究局限性包括短治疗时长可能限制组织学恢复和MPO正常化，以及未进行肠道菌群组成分析。未来研究需延长治疗窗口并分析菌群调节。

**结论部分翻译**
总体而言，这项探索性研究首次证明，多菌株热稳定益生菌能在急性模型中改善结肠炎的临床和分子参数，补充了Sang LX等人[21]在慢性环境中的发现，并突显了其在IBD临床转化中的潜力。