副益生菌嗜酸乳杆菌LA-5对乙酸诱导的溃疡性结肠炎中PANoptosis、氧化应激和炎症的影响

《Journal of the Science of Food and Agriculture》：Effects of paraprobiotic Lactobacillus acidophilusLA-5 on PANoptosis, oxidative stress and inflammation in acetic acid-induced ulcerative colitis

　　

背景：溃疡性结肠炎（UC）是一种复发性炎症性肠病，以结肠黏膜的氧化应激、炎症和调节性细胞死亡为特征。由于活益生菌可能在免疫功能低下的宿主中引起菌血症和败血症，非活菌（副益生菌）替代品引起了人们的兴趣。
方法：本研究评估了源自嗜酸乳杆菌LA-5的热灭活副益生菌在乙酸（AA）诱导的实验性UC中的抗氧化、抗炎和PANoptosis调节作用，并与活益生菌进行比较。将40只雌性Balb/c小鼠分为四组（n=10）：健康对照、AA结肠炎、活LA-5（AA-PRO）和热灭活副益生菌（AA-PARA）。通过直肠内给予4%乙酸诱导结肠炎，并通过口服灌胃治疗7天。评估疾病活动度、结肠组织病理学、氧化/抗氧化生物标志物、血清细胞因子、PANoptosis相关蛋白（蛋白质印迹）和盲肠短链脂肪酸。
结果：AA增加了疾病活动指数，缩短了结肠并诱导脾肿大、组织病理学损伤、氧化应激和全身性细胞因子激增。两种治疗均限制了这些变化；副益生菌比活益生菌更有效地保留了结肠长度、逆转了脾肿大并调节了白细胞介素（IL）-6/IL-10（P<0.05）。两种治疗均抑制了所有升高的PANoptosis标志物（NLRP3、c-GSDMD、c-IL-1β、p-RIPK3、p-MLKL、c-caspase-3、c-GSDME和ZBP1）。副益生菌显著更大地抑制了ZBP1（P<0.05），并且还增加了丁酸和戊酸。
结论：L. acidophilus LA-5副益生菌发挥的保护作用至少等同于活益生菌，支持其作为UC安全治疗候选物的潜力。

溃疡性结肠炎（UC）是一种慢性复发性炎症性肠病，以结肠和直肠黏膜的炎症、氧化应激和调节性细胞死亡为特征。现有治疗药物存在副作用和原发/继发无应答等问题，而活益生菌可能在免疫功能低下患者中引起菌血症和败血症，因此非活菌的副益生菌（paraprobiotic）成为安全替代方案。PANoptosis是一种由焦亡、凋亡和坏死性凋亡协同构成的炎症性细胞死亡模式，在UC发病中起关键作用，其中Z-DNA结合蛋白1（ZBP1）是启动PANoptosome组装的关键上游传感器。然而，尚无研究评估副益生菌对PANoptosis通路的影响。本研究旨在评估热灭活的嗜酸乳杆菌LA-5副益生菌在乙酸（AA）诱导的UC中的抗氧化、抗炎和PANoptosis调节作用，并与活益生菌进行比较，为UC治疗提供安全的候选方案。该研究发表在《Journal of the Science of Food and Agriculture》。

研究人员采用40只雌性Balb/c小鼠，随机分为健康对照、AA结肠炎、活益生菌（AA-PRO）和副益生菌（AA-PARA）四组（每组10只）。通过直肠内给予4%乙酸诱导结肠炎，随后口服灌胃给予活菌或副益生菌（1×10⁸ CFU mL^?1）连续7天。热灭活效果通过流式细胞术和MRS琼脂培养验证。实验终点评估疾病活动指数（DAI）、结肠长度、脾重量、组织病理学评分；检测结肠组织超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽（GSH）、丙二醛（MDA）和髓过氧化物酶（MPO）；ELISA检测血清肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-6（IL-6）、IL-1β、IL-10和C反应蛋白（CRP）；Western blot检测PANoptosis相关蛋白（NLRP3、c-GSDMD、c-IL-1β、p-RIPK3、p-MLKL、c-caspase-3、c-GSDME和ZBP1）；气相色谱检测盲肠短链脂肪酸（SCFA）。

结果部分共包含以下七个方面的发现。

热灭活经流式细胞术验证：经65°C处理30分钟后，超过95%细胞膜完整性丧失（碘化丙啶阳性），MRS平板无菌落生长，确认制备物为真正的副益生菌。

副益生菌减轻结肠炎症状并逆转脾肿大：AA组DAI升高，体重降至基线83%，结肠缩短至6.2 cm，出现脾肿大；副益生菌治疗显著降低DAI，体重维持96%，结肠长度达8.5 cm，显著优于活菌组（6.8 cm），并逆转脾肿大至对照水平，而活菌组未显著改善脾肿大。

两种治疗均减轻组织病理损伤：AA组可见广泛上皮丢失、隐窝破坏和炎性细胞浸润，组织病理损伤评分7.3；副益生菌（3.8）和活菌（4.3）均显著降低评分（P<0.01），且两者无显著差异。MPO活性在AA组升高约10倍（105 vs 10 nmol min^?1 mg^?1蛋白），两种治疗均显著抑制，副益生菌组为40，活菌组为53（P<0.001）。

副益生菌恢复抗氧化能力并减少氧化损伤：AA组SOD、CAT和GSH显著降低，MDA升高约3倍；两种治疗均显著提高SOD、CAT、GSH并降低MDA，且副益生菌与活菌之间无统计学差异，表明其抗氧化功效与活菌相当。

副益生菌降低全身促炎细胞因子并增加IL-10：AA组血清TNF-α、IL-6、IL-1β和CRP显著升高，IL-10显著降低；两种治疗均逆转此趋势，其中副益生菌在降低IL-6（375 pg mL^?1 vs 460 pg mL^?1）和提高IL-10（50 ng mL^?1 vs 35 ng mL^?1）方面显著优于活菌（P<0.05），对TNF-α和CRP无显著差异。

副益生菌抑制PANoptosis通路且对ZBP1的抑制强于活菌：AA组焦亡轴（NLRP3、c-GSDMD/GSDMD、c-IL-1β/IL-1β）、坏死性凋亡轴（p-RIPK3/RIPK3、p-MLKL/MLKL）和凋亡轴（c-caspase-3/caspase-3、c-GSDME/GSDME）标志物均显著升高；两种治疗均显著抑制所有标志物，但副益生菌对ZBP1的抑制显著强于活菌（P<0.05），提示其可能在更上游的PANoptosis调控位点发挥作用。

副益生菌增加盲肠SCFA产生：AA组乙酸、丙酸、丁酸和戊酸显著降低，异丁酸和异戊酸无变化；两种治疗均显著增加乙酸、丙酸、丁酸和戊酸，副益生菌使丁酸（322 ppm）和戊酸（41 ppm）产生量显著高于活菌组（P<0.001和P<0.05），丁酸水平甚至超过健康对照。

讨论部分指出，副益生菌的保护作用涉及多靶点整合机制：恢复抗氧化能力、调节全身细胞因子平衡、增加SCFA产生以及抑制ZBP1为中心的PANoptosis形成网络。副益生菌对ZBP1的更强抑制可能与其灭活后细胞壁成分（肽聚糖、脂磷壁酸）或细胞表面蛋白的免疫调节作用有关，但具体分子机制尚需进一步研究。副益生菌由于不含活细胞，避免了细菌易位和抗生素耐药基因转移风险，且具有保质期和标准化优势，是安全的治疗候选物。研究局限性包括急性模型不能完全模拟人类UC慢性病程、仅使用雌性小鼠、未分析肠道菌群组成等。

结论翻译：由嗜酸乳杆菌LA-5热灭活获得的副益生菌能够抑制乙酸诱导的实验性溃疡性结肠炎中的结肠炎严重程度、氧化应激和ZBP1介导的PANoptosis。副益生菌在抗氧化和抗炎功效上基本等同于活益生菌，并且在保留结肠长度、逆转脾肿大、抑制ZBP1以及增加丁酸/戊酸产生方面可能发挥更显著的作用。由于不含活细胞，减少了细菌易位和抗生素耐药性转移的风险，并在保质期和标准化方面具有优势，该副益生菌可被视为一种安全且有前景的UC治疗候选物。