动物双歧杆菌乳亚种BL-G101对UVB诱导的HS68真皮成纤维细胞光老化的保护作用

《Nutrients》：Bifidobacterium animalis subsp. lactis BL-G101 Protects Against UVB-Induced Photoaging in HS68 Dermal Fibroblasts

　　

专业术语翻译的摘要部分 背景：皮肤光老化主要由长期紫外线暴露引起，表现为干燥和皱纹形成。近期研究强调，有益微生物因其在调节宿主健康（尤其是皮肤光老化方面）的新兴作用而受到广泛关注。方法：为了探究两株菌——动物双歧杆菌乳亚种BL-G101（BL-G101）和嗜酸乳杆菌LA-G80（LA-G80）在UVB诱导的光老化中的作用，研究人员在人源Hs68真皮成纤维细胞上进行了实验。利用非靶向代谢组学，研究人员通过分析细胞内和细胞外代谢组中的差异代谢物，探索了BL-G101处理Hs68细胞的潜在机制。结果：结果表明，BL-G101显著抑制了UVB诱导的胶原蛋白和透明质酸（HA）的减少，而LA-G80未显示出显著效果。BL-G101处理还能抵御UVB诱导的氧化应激，这体现在丙二醛（MDA）水平显著降低和超氧化物歧化酶（SOD）活性增强。此外，BL-G101通过显著降低白细胞介素-1β（IL-1β）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）水平，抑制了UVB诱导的炎症反应。衰老相关β-半乳糖苷酶（SA-β-gal）染色显示，经BL-G101处理后，衰老成纤维细胞数量减少。非靶向代谢组学提示，BL-G101的抗光老化作用可能涉及辅因子生物合成、甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢以及精氨酸生物合成等代谢通路的调节。结论：这些临床前发现表明，BL-G101可减轻真皮光老化，支持其作为对抗皮肤衰老的功能性食品成分的潜力。

论文解读文章

1. 研究背景与目的

皮肤作为人体最大的器官，直接暴露于外部环境。皮肤衰老源于内在因素（年龄和遗传）和多种外在因素，包括紫外线（UV）辐射、吸烟、化学物质暴露和大气污染。其中，慢性UV辐射引起的皮肤光老化是最常见的外源性皮肤衰老形式，占面部衰老的80%以上。光老化的可见表现包括皱纹、皮肤粗糙、色素沉着过度和皮肤弹性下降，并且还会使个体易患多种皮肤病，如光化性角化病、基底细胞癌、鳞状细胞癌和黑色素瘤。近年来，益生菌作为一种潜在的干预手段受到关注，已有研究表明某些益生菌菌株能够缓解皮肤光老化。然而，动物双歧杆菌乳亚种BL-G101（BL-G101）和嗜酸乳杆菌LA-G80（LA-G80）这两株菌在光老化中的作用尚不明确。因此，本研究旨在利用人源Hs68真皮成纤维细胞体外模型，探讨BL-G101和LA-G80的抗光老化潜力及其潜在机制。

2. 主要技术方法

研究人员使用了人源Hs68真皮成纤维细胞系（来源于美国模式培养物集存库ATCC），建立了UVB辐照诱导的光老化体外模型。采用CCK-8法评估菌株对细胞活力的影响；使用酶联免疫吸附测定（ELISA）检测I型前胶原蛋白和透明质酸（HA）、丙二醛（MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）、白细胞介素-1β（IL-1β）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）的水平；通过衰老相关β-半乳糖苷酶（SA-β-gal）染色鉴定衰老细胞。为探究机制，研究人员运用了基于液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）的非靶向代谢组学技术，分别分析细胞内和细胞外代谢物谱。

3. 研究结果

3.1 BL-G101和LA-G80对人真皮成纤维细胞活力无影响

CCK-8实验结果显示，在高达10⁸ CFU/mL的浓度下，BL-G101和LA-G80均不影响Hs68细胞的活力。因此，后续实验均选用10⁸ CFU/mL的浓度。

3.2 BL-G101减轻UVB诱导的人Hs68真皮成纤维细胞中胶原蛋白和HA的减少

ELISA检测发现，与对照组相比，UVB照射显著降低了I型前胶原蛋白和HA的水平。与UVB组相比，BL-G101处理显著提高了这两种细胞外基质（ECM）成分的水平，而LA-G80则无显著效果。这表明BL-G101能有效缓解UVB诱导的损伤，后续实验均围绕BL-G101展开。

3.3 BL-G101缓解UVB诱导的人Hs68真皮成纤维细胞的氧化应激

与对照组相比，UVB照射导致MDA水平显著升高和SOD活性显著降低。BL-G101处理显著减少了MDA积累并增加了SOD活性，表明其缓解了UVB诱导的氧化应激。

3.4 BL-G101抑制UVB诱导的人Hs68成纤维细胞的炎症反应

UVB照射显著增加了促炎细胞因子IL-1β和TNF-α的水平。与UVB组相比，BL-G101处理显著降低了这两种细胞因子的水平，显示出抗炎效果。

3.5 BL-G101抑制UVB诱导的衰老成纤维细胞积累

SA-β-gal染色结果显示，UVB照射后阳性细胞数量显著增加，而BL-G101处理显著降低了SA-β-gal阳性细胞的比例，表明其减少了衰老成纤维细胞的积累。

3.6 细胞内和细胞外代谢谱的PLS-DA分析

偏最小二乘判别分析（PLS-DA）显示，对照组、UVB组和BL-G101组在细胞内和细胞外代谢物谱中均呈现明显分离，表明BL-G101处理引起了UVB照射后Hs68细胞代谢组的显著改变。

3.7 差异代谢物的鉴定与分类

在细胞内代谢组中，与UVB组相比，BL-G101处理产生了1287个差异代谢物（493个下调，794个上调）。在细胞外代谢组中，则产生了1931个差异代谢物（1064个下调，867个上调）。这些差异代谢物主要归类为有机酸及其衍生物、有机杂环化合物、有机氧化合物以及脂类和类脂分子。

3.8 差异代谢物的KEGG通路分析

京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集分析表明，BL-G101上调的差异代谢物在细胞内和细胞外均富集于多个通路。两者共有11条重叠通路，其中“辅因子生物合成”通路包含最多的差异代谢物。在该通路中，BL-G101处理组相较于UVB组，细胞内显著上调了18种代谢物，包括多种B族维生素（叶酸、硫胺素、生物素、泛酸）和氨基酸（L-天冬氨酸、L-甲硫氨酸、L-酪氨酸、L-谷氨酸、L-色氨酸）。细胞外也有5种代谢物显著增加，且均为细胞内也上调的代谢物。

4. 讨论与结论总结

讨论部分：本研究成功建立了UVB诱导的Hs68真皮成纤维细胞光老化模型。研究发现，BL-G101通过改善氧化应激、抑制炎症、减少衰老细胞积累来发挥抗光老化作用。代谢组学分析揭示了辅因子生物合成通路的关键作用，BL-G101处理上调了细胞内多种B族维生素和氨基酸的水平。由于哺乳动物细胞无法从头合成叶酸、生物素或硫胺素，这些维生素水平的升高可能源于BL-G101菌株的合成或转运。这些发现表明，BL-G101可能通过增强辅因子生物合成通路中维生素和氨基酸的代谢来促进皮肤健康和紫外线防护。研究也存在局限性，例如体外模型不能模拟口服摄入过程，未来需要在动物模型和临床研究中进一步验证，并探讨其是否通过肠-皮肤轴发挥作用。

结论部分：本研究表明，BL-G101显著减轻了UVB诱导的胶原蛋白和HA的减少，而LA-G80无显著效果。此外，BL-G101处理降低了UVB诱导的氧化应激、炎症和衰老成纤维细胞的比例。代谢组学分析显示，BL-G101改变了细胞内外的代谢谱，差异代谢物主要富集于辅因子生物合成、甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢以及精氨酸生物合成通路。综上所述，这些发现将BL-G101确定为一种有前景的、用于减轻皮肤光老化和促进真皮健康的功能性食品成分。