植物乳杆菌 E51 通过强化肠道屏障与抑制病原菌黏附,高效防护艰难梭菌感染

植物乳杆菌 E51 通过强化肠道屏障与抑制病原菌黏附,高效防护艰难梭菌感染

原创
来源:刘力燚
2025-12-31 14:55:52
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核心提示:植物乳杆菌 E51(L. plantarum E51)的防护效能源于三重作用机制 —— 耐受胃肠环境定植肠道、上调紧密连接蛋白稳固屏障、直接抑制艰难梭菌生长与黏附,打破 "毒素侵袭 - 屏障损伤 - 炎症加重" 恶性循环,为复发性艰难梭菌感染(CDI)提供新型益生菌干预方案。

艰难梭菌(Clostridioides difficile作为一种厌氧芽孢革兰氏阳性菌,是医院感染的主要致病菌之一,可引发腹泻、假膜性肠炎甚至败血症,致死率较高。其感染机制与抗生素滥用导致的肠道菌群失调密切相关,致病菌产生的毒素 A 和毒素 B 会破坏肠道上皮紧密连接,诱发剧烈炎症反应。目前临床依赖的甲硝唑、万古霉素等抗生素治疗,虽能短期控制感染,但会进一步扰乱肠道微生态,导致 20% 的复发率,因此亟需安全有效的非抗生素干预手段。

益生菌凭借调节肠道菌群平衡、增强肠屏障功能的特性,成为 CDI 防治的研究热点。植物乳杆菌 E51 从传统发酵泡菜中分离获得,前期研究已证实其在胃酸和胆汁环境中的存活能力优于公认的模式益生菌鼠李糖乳杆菌 GGLGG),且对肠上皮细胞的黏附能力更强。本研究通过体外 Caco-2 细胞模型,系统探究其对艰难梭菌感染的防护机制,为其临床应用奠定基础。

植物乳杆菌 E51 展现出优异的胃酸和胆汁盐耐受特性。在 pH 3.0 的酸性环境中孵育 3 小时后,其存活量达 6.8×10 CFU/mL,显著高于 LGG 3.0×10 CFU/mL;即使在 pH 2.0 的极端酸性条件下,仍能保持 1.4×10 CFU/mL 的存活水平。在 0.2%-0.4% 浓度的胆汁盐环境中,该菌株的生长率均维持 100%,完全不受胆汁盐浓度影响。经 "胃酸(pH 2.0/3.0+ 0.3% 胆汁盐" 的胃肠环境模拟处理后,E51 仍能稳定存活,具备在人体胃肠道定植的核心条件。

MRS 培养基共培养实验中,植物乳杆菌 E51 能显著抑制艰难梭菌的生长。艰难梭菌在单独培养时,8-10 小时达到生长峰值,而与 E51 共培养后,其最大生长量明显降低,且抑制效果优于 LGG。这一作用并非主要依赖乳酸产生(培养体系 pH 无显著下降),提示可能存在其他代谢产物介导的抑菌机制。

肠道上皮单层的跨上皮电阻(TEER)是衡量屏障功能的关键指标。艰难梭菌感染会导致 Caco-2 细胞 TEER 值持续下降,而添加植物乳杆菌 E51 后,TEER 值的下降幅度被显著抑制,且防护效果优于 LGG,表明其能有效维持肠上皮细胞间的连接稳定性。

进一步研究发现,艰难梭菌感染会显著上调 Caco-2 细胞的 IL-8 分泌(促炎因子,加剧肠道炎症),并抑制紧密连接蛋白 claudin-1 的表达(肠屏障关键结构蛋白)。而植物乳杆菌 E51 能显著逆转这两种效应,既降低 IL-8 的过度分泌,又上调 claudin-1 的蛋白表达水平,从炎症调节和结构稳定两方面修复肠屏障功能。

通过竞争、排除和置换三种体外实验模型,证实植物乳杆菌 E51 能有效抑制艰难梭菌对 Caco-2 细胞的黏附:竞争实验中,E51 与艰难梭菌同时孵育时,显著减少病原菌黏附量(p<0.01),而 LGG 无明显效果;排除实验中,预先用 E51 处理肠上皮细胞后,能显著阻断后续艰难梭菌的黏附(p<0.01),效果与 LGG 相当;置换实验中,即使艰难梭菌已黏附于肠上皮细胞,加入 E51 仍能显著降低其黏附量(p<0.01),展现出强大的黏附干预能力。

植物乳杆菌 E51 对艰难梭菌感染的防护作用通过三重核心机制实现:一是直接抑制病原菌生长,减少毒素来源;二是上调紧密连接蛋白 claudin-1 表达,加固肠屏障结构,阻止毒素侵袭;三是通过竞争黏附位点、排除定植和置换已黏附病原菌,阻断感染的起始环节。同时,其对炎症因子 IL-8 的抑制作用,能减轻肠道炎症损伤,形成全方位的防护网络。

该研究丰富了 CDI 益生菌防治的候选菌株库,植物乳杆菌 E51 源于传统发酵食品,安全性高且具备多重防护优势,相较于现有模式菌株 LGG 表现更优。尽管目前仅为体外实验结果,但已明确其益生菌潜力,为后续体内动物实验和临床研究提供了重要依据。

参考文献:Jeng H-S, Yan T-R. Lactiplantibacillus plantarum E51 protects against Clostridioides difficile-induced damages on Caco-2 intestinal barrier functions[J]. Archives of Microbiology, 2022, 204:290. https://doi.org/10.1007/s00203-022-02837-6

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