Pro11益生菌混合物：攻克艰难梭菌相关性腹泻的新希望

艰难梭菌（C. difficile）是一种革兰氏阳性、形成芽孢的强制性厌氧菌，是医院相关性腹泻的主要原因。它每年在美国造成超过500,000次紧急就诊和大约29,000人死亡，这给医疗保健系统和经济带来了沉重的负担，估计每年的治疗费用为63亿美元。正常肠道微生物组的破坏，通常是由于抗生素的使用，会促进CDI，从而通过产生毒素TcdA和TcdB对肠道上皮造成严重损害。尽管万古霉素等抗生素通常用于治疗CDI，但它们也会破坏肠道微生物群，增加复发性CDI（rCDI）的风险。15%至30%的获得性CDI的患者发生rCDI，大约40-60%的患者出现额外复发。由于这些挑战和抗生素耐药性艰难梭菌菌株的出现，疾病控制和预防中心（CDC）已将其归类为紧急威胁，这表明制定有效预防和治疗策略的重要性。为了解决这一限制，作者开发了一种具有高CDI靶向特异性和多样性的人类来源益生菌混合物作为CDI的非侵入性治疗方法。

2025年2月26日，俄亥俄大学传统骨科医学院生物医学系Shaohua Wang团队在Front. Microbiol.（IF=4.0）在线发表题为“Non-invasive treatment of Clostridioides difficile infection with a human-origin probiotic cocktail through gut microbiome-gut metabolome modulations”的研究论文，在这项研究中，针对艰难梭菌感染，开发了一种含有11种不同益生菌物种的人类来源高度多样化和高度靶向的益生菌混合物（Pro11）。

图1益生菌混合物在艰难梭菌感染（CDI）期间保护宿主

在艰难梭菌感染期间监测临床评分（图 1A)，对照组和Pro11喂养组在感染后第2天观察到峰值临床评分。然而，Pro11喂养组的临床评分明显低于对照组，表明益生菌鸡尾酒对艰难梭菌感染有保护作用。就存活率而言，研究结果表明，与对照小鼠的存活率（40%）相比，益生菌鸡尾酒将存活率提高到80%（图 1B)。感染后1天收集的粪便样本用于测定艰难梭菌负荷和毒素浓度。Pro11喂养小鼠的粪便艰难梭菌负荷显著降低（占对照组的33.7%）（图 1C）和较低的粪便毒素浓度（对照组的30.9%）（图 1D)。Pro11喂养的小鼠表现出较低的临床评分、较高的存活率、减少的艰难梭菌负担和毒素表明，益生菌鸡尾酒能够在体内提供保护并减轻与CDI相关的症状。

图 2 益生菌鸡尾酒可增强肠道屏障并减少CDI期间的炎症

H&E染色对结肠组织的组织学分析显示在图2，与对照小鼠中破坏的粘液层和破损的绒毛相比，Pro11喂养小鼠的粘液层和绒毛结构似乎保持完整（图 2A)。此外，除了可比较的完整粘液层外，还测定了Pro11喂养小鼠血清中显着降低的sCD14（图 2B），表明益生菌改善了CDI诱导的肠道通透性，从肠道到血清分泌的sCD14较少。此外，在对照组中，组织出现炎症迹象和炎症细胞增加（图 2A)。为了进一步研究益生菌菌株在减少炎症中的作用，与对照相比，益生菌喂养的小鼠的IL-1β显著降低。（图2C），表明益生菌鸡尾酒对减少CDI期间的炎症有影响。这些结果表明，益生菌混合物可以维持相当增强的肠道屏障，从而降低肠道通透性和肠道炎症。

图 3 益生菌鸡尾酒在CDI期间有益地调节肠道微生物组

为了探讨Pro11在肠道微生物群调节和对CDI的保护中的作用，对艰难梭菌感染后1天收集的粪便样本进行了肠道微生物组分析。如图 3A，Pro11喂养的小鼠表现出更高的α多样性。在门水平上发现显著差异，CDI期间益生菌处理后厚壁菌门减少，放线菌门增加。在属水平上，来自乳酸菌属、双歧杆菌属和芽孢杆菌属的有益细菌显着增加，而含有大量潜在病原体的肠球菌在Pro11喂养组中减少（图 3B）。这些结果表明，新开发的益生菌混合物可以通过增加微生物组的多样性和相对丰度来改善肠道微生物组失调，从而对宿主产生有益影响，同时对艰难梭菌提供保护。

图 4 益生菌鸡尾酒调节肠道代谢物

除了肠道微生物组的调节外，还使用两组之间的整体代谢组学分析比较了肠道微生物代谢物的变化。与对照组相比，Pro11喂养小鼠的肠道代谢物聚集在不同区域，表明Pro11处理对肠道代谢物的调节（图 4A）。Pro11喂养组中显着增加的代谢物包括2-羟基异丁酸、丁酸盐、谷氨酸、Sn-甘油-3-磷胆碱、亮氨酸和缬氨酸。虽然发现益生菌处理后甲酸盐和乙酸盐减少（图 4B）。这些结果表明，益生菌喂养导致肠道代谢物发生变化，这可能有助于预防艰难梭菌。

总之，本研究开发了一种人源性高度多样化且具有高度针对性的益生菌混合物。益生菌混合物由来自乳酸菌、双歧杆菌和链球菌的11种菌株组成，通过调节肠道微生物群和肠道代谢物来保护小鼠免受艰难梭菌感染。这项研究的结果强调益生菌是一种有前途的、精确和可持续的对抗CDI的方法。这项研究，以及对潜在分子机制、不同人群的安全性以及大规模生产的可扩展性的进一步研究，将为将益生菌转化为CDI的临床疗法奠定坚实的基础。此外，这些发现可以为对其他胃肠道疾病（例如炎症性肠病）的类似研究提供信息，在这些疾病中，益生菌可以增强肠道健康并提供保护作用。

参考文献：Gurung B, Courreges MC, Pollak J, Malgor R, Jiang L, Wang B, Wang S. Non-invasive treatment of Clostridioides difficile infection with a human-origin probiotic cocktail through gut microbiome-gut metabolome modulations. Front Microbiol. 2025 Feb 26;16:1555220. doi: 10.3389/fmicb.2025.1555220IF: 4.0 Q2 . PMID: 40078549; PMCID: PMC11897039.