植物乳杆菌E51可防止艰难梭菌引起的Caco-2肠道屏障功能损伤

艰难梭菌(Clostridioides difficile)是一种厌氧产孢革兰氏阳性杆菌，是一种主要的医院病原体，可引起腹泻、抗生素相关的伪膜性结肠炎、败血症和死亡。通过抗生素治疗改变正常肠道菌群后，艰难梭菌就会在人类肠道定植。艰难梭菌感染的发病机制是由其两种外毒素（毒素A和毒素B）的作用驱动的，它们会破坏肠上皮的紧密连接，然后引起炎症。艰难梭菌感染还会导致细胞毒性、细胞凋亡和坏死；然而，人们对它的治疗方法仍然知之甚少。由于治疗艰难梭菌感染的两种主要抗生素疗法甲硝唑和万古霉素有20%的再感染风险，因此正在研究具有持续治愈率的非抗生素疗法。

一项荟萃分析得出的结论是，使用已确认的益生菌种类可以减少服用抗生素的患者中艰难梭菌感染的数量。本研究的目的是系统评估植物乳杆菌E51对艰难梭菌诱导的Caco-2肠道屏障功能损伤的保护作用，包括单层完整性、IL-8分泌、紧密连接蛋白表达和对Caco-2的粘附细胞数。

植物乳杆菌E51能够抑制艰难梭菌生长，在MRS肉汤中与或不与植物乳杆菌E51或LGG共培养8-10小时后，艰难梭菌的生长达到峰值，此后下降。与LGG共培养相比，与E51共培养的艰难梭菌最大生长量略有下降。

Caco-2细胞的TEER值在24小时孵育期间保持相对稳定。Caco-2单层的完整性在艰难梭菌存在下被破坏，导致TEER逐渐下降。植物乳杆菌E51和LGG均减弱了艰难梭菌诱导的TEER降低，表明对Caco-2细胞膜紧密连接的保护作用或抑制艰难梭菌产生的毒素。植物乳杆菌E51的这种保护作用比LGG更强。

植物乳杆菌E51逆转了艰难梭菌引起的IL-8分泌和Claudin-1蛋白表达的变化。艰难梭菌显着增加Caco-2细胞的IL-8分泌。在植物乳杆菌E51或LGG存在的情况下，艰难梭菌对IL-8分泌的上调作用被显着抑制。另一方面，艰难梭菌抑制Caco-2细胞中claudin-1的蛋白表达。植物乳杆菌E51和LGG均逆转了艰难梭菌对claudin-1表达的抑制作用，并显着上调claudin-1蛋白表达。

植物乳杆菌E51抑制艰难梭菌对Caco-2细胞的粘附。使用竞争、排除和置换测定评估植物乳杆菌E51对艰难梭菌粘附Caco-2细胞的能力的影响。在竞争测定中，植物乳杆菌E51（而非LGG）显着减少了粘附到Caco-2细胞的艰难梭菌数量。在排除测定中，植物乳杆菌E51和LGG均显着减少了粘附在Caco-2细胞上的艰难梭菌的数量。置换测定显示植物乳杆菌E51显着减少了粘附在Caco-2细胞上的艰难梭菌的数量。

该研究观察到植物乳杆菌E51对艰难梭菌感染的多重保护作用，表明保护作用的机制可能涉及艰难梭菌发病机制的多个步骤。研究结果表明，植物乳杆菌E51可能通过至少三种方式抑制艰难梭菌感染：（1）抑制艰难梭菌生长，（2）通过上调紧密连接蛋白保持Caco-2单层完整性，（3）抑制艰难梭菌对Caco-2细胞的粘附。这项体外研究的结果表明，植物乳杆菌E51有效减少了艰难梭菌的有害影响，从而保护了Caco-2肠道屏障功能，为植物乳杆菌E51拮抗艰难梭菌感染的益生菌潜力提供初步证据。

参考文献：Jeng, HS., Yan, TR. Lactiplantibacillus plantarum E51 protects against Clostridioides difficile-induced damages on Caco-2 intestinal barrier functions. Arch Microbiol 204, 290 (2022). https://doi.org/10.1007/s00203-022-02837-6