通过植物乳植杆菌的定植及其细胞外囊泡释放降低炎症性肠病严重程度
通过植物乳植杆菌的定植及其细胞外囊泡释放降低炎症性肠病严重程度
炎症性肠病(IBD)是一种以肠道屏障功能障碍为特征的慢性炎症性疾病,现有治疗方法效果有限。益生菌(如植物乳植杆菌L. plantarum)通过调节肠道菌群、增强屏障功能和抗炎作用显示出治疗潜力,但其具体机制尚不明确。近年研究发现,细菌胞外囊泡(BEVs)作为益生菌-宿主互作的关键介质,可能通过递送生物活性分子发挥治疗作用。此外,饮食干预(如水果摄入)可能通过影响益生菌定植和BEVs释放增强疗效,但相关研究较少。
研究设计
本研究通过以下实验系统探究了 L. plantarum及其BEVs(L. plant-EVs)对IBD的治疗作用及机制:
1、临床样本分析
比较IBD患者与健康人粪便菌群,发现 L. plantarum丰度降低。
2、动物模型
DSS诱导的IBD小鼠分别接受 L. plantarum、L. plant-EVs或西瓜上清液干预,评估结肠炎症、屏障功能及凋亡通路。
3、体外实验
通过细胞划痕实验、流式凋亡检测、Western blot和转录组分析,验证L. plant-EVs对肠上皮细胞凋亡的抑制作用。
4、饮食干预
筛选水果(西瓜、火龙果、桃子)对L. plantarum生长和BEVs释放的影响,并招募志愿者验证西瓜对肠道菌群的调节作用。
研究结果
1、L. plantarum 的疗效
补充 L. plantarum显著缓解DSS小鼠体重下降、结肠缩短和炎症浸润,上调紧密连接蛋白(ZO-1、Occludin、E-cadherin)表达(图1)。
2、L. plant-EVs 的核心作用
L.plant-EVs通过抑制线粒体途径(mPTP-CytC-Caspase-9-Caspase-3轴)减少肠上皮细胞凋亡,促进屏障修复(图2-3)。
3、西瓜的协同效应
西瓜上清液显著促进 L. plantarum生长和L. plant-EVs释放(图4),且志愿者摄入西瓜后粪便中 L. plantarum丰度增加。在IBD小鼠中,西瓜的疗效依赖完整肠道菌群(图5)。
4、机制整合
西瓜→促进 L. plantarum定植→增加L.plant-EVs释放→抑制肠上皮凋亡→修复肠道屏障(图示摘要)。
研究意义
本研究首次揭示了:
L. plant-EVs 作为益生菌治疗IBD的关键效应分子
其通过调控凋亡通路维持屏障完整性。
饮食-菌群互作的新策略
西瓜作为天然膳食补充剂,可增强益生菌定植和BEVs释放,为IBD的辅助治疗提供经济、安全的方案。
转化潜力
L. plant-EVs或可开发为纳米药物载体,结合饮食干预提升疗效。
未来展望
-
深入解析L. plant-EVs中具体活性成分(如蛋白质或核酸)及其作用靶点。 -
优化西瓜或其他膳食成分的干预方案(如剂量、频率),推动临床转化。 -
探索BEVs在IBD患者中的药代动力学及长期安全性。 -
扩展研究至其他益生菌-食物组合,构建个性化菌群调控体系
参考文献:Reducing severity of inflammatory bowel disease through colonization of Lactiplantibacillus plantarum and its extracellular vesicles release. J Nanobiotechnology. 2025 Mar 20;23(1):227. doi: 10.1186/s12951-025-03280-7. PMID: 40114208; PMCID: PMC11924789.
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