肠道黏膜屏障持续面临肠道病原菌侵袭挑战，菌群介导的定植抵抗是维持肠道稳态的核心生态机制，其失衡与菌群紊乱、感染性疾病密切相关。大肠杆菌Nissle1917（EcN）是经典益生菌，可调节免疫、维持肠道稳态并增强抗病原菌能力，现有研究多将其保护效应归因于直接竞争——如分泌细菌素、竞争有限营养（铁、硝酸盐）等。然而，共生菌能否beyond直接拮抗，通过主动重塑宿主上皮微环境强化物理屏障、构建不利于病原菌入侵的生态位，尚不明确。尽管已有研究提示EcN可修复上皮屏障损伤，但其如何在感染前主动激活宿主分子通路启动防御，仍缺乏精准机制解析。鼠伤寒沙门氏菌（STm）是重要食源性肠道致病菌，可突破上皮屏障引发严重肠道炎症。因此，阐明EcN介导宿主通路抵御STm的分子基础，对完善定植抵抗理论、开发新型抗感染策略具有重要科学价值与临床意义。

小鼠体内实验结果显示，仅预防组（EcN预先定植）可显著缓解STm感染导致的体重下降、腹泻及便血症状，治疗组与感染组无显著差异，竞争组仅表现出部分保护作用。预防组小鼠粪便及盲肠、结肠组织中STm定植量显著降低，肠道组织病理结构完整，紧密连接蛋白ZO-1表达水平与对照组相近，证实EcN预先定植能有效抑制STm定植并保护肠道上皮屏障完整性。

3D肠道芯片模型构建与表征结果表明，该模型通过隐窝状支架与流体剪切应力设计，可高度模拟人体肠道生理微环境。芯片内上皮细胞清晰表达紧密连接蛋白ZO-1、黏液蛋白Mucin2及肠道分化标志物Villin，成功构建出具备完整屏障功能、黏液分泌能力与细胞分化特性的体外肠道模型，为后续宿主-微生物互作机制研究提供可靠平台。

肠道芯片干预实验结果显示，STm感染会显著激活Caspase-1焦亡通路并破坏上皮紧密连接；而EcN预先定植可显著抑制STm黏附定植，降低焦亡水平，维持ZO-1完整表达。预防效果具有时间与剂量依赖性，延长EcN预定植时间、提高使用剂量，对STm感染的抑制作用更强，与小鼠体内实验结论高度一致。

定量蛋白质组与功能验证结果表明，EcN预防组特异上调上皮顶-基极性调控相关蛋白，其中整合素连接激酶（ILK）为核心调控分子。预防组ILK表达水平显著升高，使用ILK抑制剂处理后，ZO-1表达下降，STm侵袭能力显著增强，证实ILK是介导EcN屏障增强与抗感染效应的关键宿主因子。

分子机制验证结果显示，EcN外膜蛋白MipA可直接诱导上皮细胞ILK高表达，进而提升ZO-1水平、增强肠道屏障功能。纯化MipA蛋白可模拟EcN的保护效果，EcN敲除mipA基因后保护作用消失；非侵袭性STm菌株可通过MipA发挥屏障保护作用，而野生型STm因毒力系统掩盖MipA功能，无法产生保护效应，明确MipA-ILK轴为EcN抗感染的核心通路。

本研究通过小鼠体内模型与3D肠道芯片模型，首次阐明益生菌大肠杆菌Nissle1917（EcN）抵御鼠伤寒沙门氏菌（STm）感染的全新分子机制，证实其保护效应严格依赖预先定植，核心是外膜蛋白MipA通过结合上皮细胞β1整合素上调整合素连接激酶（ILK）表达，进而强化肠道紧密连接完整性、抑制病原菌侵袭，同时明确野生型STm因毒力三型分泌系统（T3SS）掩盖MipA的保护作用，该发现不仅拓展了对共生菌介导定植抵抗的认知，也为开发靶向MipA‑ILK轴的新型肠道感染预防制剂提供了关键靶点与理论支撑。

参考文献：Xiang Y, Peng H, Li Y, et al. Cellular membrane protein MipA from E.coli Nissle 1917 protects against Salmonella infection[J]. The ISME Journal, 2026, 20(1): wrag054. https://doi.org/10.1093/ismejo/wrag054.