肠道 “抗炎卫士” 新发现:两种乳酸菌可精准抑制艰难梭菌引发的炎症反应
肠道 “抗炎卫士” 新发现:两种乳酸菌可精准抑制艰难梭菌引发的炎症反应
艰难梭菌是医院获得性腹泻和结肠炎(CDAD)的主要致病菌,其毒素可诱导结肠上皮细胞释放 IL-8 等炎症因子,引发中性粒细胞大量浸润,导致肠道损伤。现有抗生素治疗 CDAD 复发率高,因此需探索益生菌等新干预手段。本研究旨在从婴儿粪便来源的乳酸菌中筛选能抑制艰难梭菌诱导 IL-8 产生的菌株,并探究其机制。
研究人员对 34 株婴儿粪便来源的乳酸菌进行筛选,通过检测其条件培养基(LCM)对艰难梭菌刺激的 HT-29 结肠上皮细胞 IL-8 分泌的影响,发现 3 株菌(鼠李糖乳杆菌 L34、鼠李糖乳杆菌 L35、干酪乳杆菌 L39)的 LCM 能使 IL-8 分泌量减少 50% 以上(图 1A)。进一步分析显示,L34 与 L35 因基因高度同源(来自同一宿主,核苷酸序列几乎一致),后续实验仅保留 L34 和 L39。此外,这两株菌的 LCM 单独与 HT-29 细胞共培养时,不会诱导 IL-8 产生,表明其作用具有特异性。
多因子检测显示,艰难梭菌除诱导 IL-8 外,还会刺激 HT-29 细胞产生 GM-CSF(一种促进中性粒细胞存活和增强其对 IL-8 趋化反应的炎症因子);而 L34 和 L39 的 LCM 可显著降低 GM-CSF 的产生(图 1B),另一株鼠李糖乳杆菌 L31 的 LCM 则无此作用。药敏实验表明,L34 和 L39 对万古霉素和甲硝唑均具有耐药性(MIC>256 μg/mL),这一特性使其可与抗生素联合使用。细胞活力检测(台盼蓝排斥法)显示,两种 LCM 对 HT-29 和 Caco-2 结肠上皮细胞的活力无影响(存活率 > 90%)。同时,LCM 不影响艰难梭菌的活力(菌落计数无显著差异)及毒素 A、B 的产生(细胞内外毒素浓度与对照组无差异)。定量 RT-PCR 结果显示,L34 和 L39 的 LCM 处理 4 小时后,艰难梭菌刺激的 HT-29 细胞中 IL-8 mRNA 水平较对照组下调约 0.5 倍(p<0.001,图 2),表明其抑制作用发生在转录水平。
IL-8 的转录受 NF-κB 和 AP-1(由 c-Jun 等组成)调控,二者的激活依赖于 p65 和 c-Jun 的磷酸化。Western blot 分析显示:L34 的 LCM 在 30 分钟时使磷酸化 NF-κB(p-NF-κB)水平降低 47.93%(p<0.001),但对磷酸化 c-Jun(p-c-Jun)无影响(图 3A、3B);L39 的 LCM 在 15 分钟时使 p-NF-κB 降低 18.62%(p<0.01)、p-c-Jun 降低 38.19%(p<0.01),30 分钟时 p-NF-κB 进一步降低 43.19%(图 3A、3B)。
热稳定性实验显示,L34 和 L39 的 LCM 经 100°C 处理 15 分钟、30 分钟或 1 小时后,仍能抑制 IL-8 分泌,表明其抗炎因子具有热稳定性。尺寸分级实验(使用 30 kDa 和 100 kDa 离心过滤器)显示,>100 kDa 的组分保留 IL-8 抑制活性,而 <30 kDa 和 30-100 kDa 组分无活性(图 4B),提示抗炎因子分子量> 100 kDa。
本研究首次发现鼠李糖乳杆菌 L34 和干酪乳杆菌 L39 可通过分泌热稳定、大分子量(>100 kDa)的因子,特异性抑制艰难梭菌诱导的炎症反应,且不影响致病菌的生长和毒素产生。其作用机制依赖于对 NF-κB 和 c-Jun 信号通路的精准调控,为 CDAD 的益生菌干预提供了新靶点。由于这两种菌株具有万古霉素耐药性,可与抗生素联合使用以降低 CDAD 复发率,具有重要的临床转化价值。未来需进一步明确抗炎因子的化学本质,并开展动物实验及临床试验验证其有效性。
参考文献:Boonma P, Spinler JK, Venable SF, et al. Lactobacillus rhamnosus L34 and Lactobacillus casei L39 suppress Clostridium difficile-induced IL-8 production by colonic epithelial cells. BMC Microbiology. 2014;14:177. doi:10.1186/1471-2180-14-177.
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