益生元可增强植物乳杆菌的体外竞争优势

2024年4月24日，瓦戈宁根大学Michiel Kleerebezem教授团队在《Gut Microbes》（IF：12.2）上发表题为“Prebiotic utilisation provides Lactiplantibacillus plantarum a competitive advantage in vitro, but is not reflected by an increased intestinal fitness”的研究性文章。合生元是指益生菌和益生元的组合，它们以协同作用的方式发挥作用，比单独服用的益生菌或益生元更能引起健康益处。低聚果糖 （FOS）、菊粉和低聚半乳糖 （GOS） 是益生元，其上市基于其调节内源性微生物群的能力，特别是其双歧效应。然而，膳食低聚果糖和菊粉也可以刺激低钙饮食中的潜在致病性肠杆菌种群。高钙饮食抑制了与致病性沙门氏菌和大肠杆菌 （ETEC） 在动物模型和人类志愿者中的挑战相关的健康问题的严重性。人类摄入大量钙也可以抵消膳食低聚果糖的额外负面影响（例如肠胃胀气和粪便粘蛋白排泄增加），说明膳食钙的保护作用及其与益生元、肠道微生物组和肠道稳态的明显相互作用。

在本研究中，作者采用定量群体动力学方法证明，无论这些菌株利用益生元作为底物生长的能力如何，膳食益生元（即GOS和菊粉）都可以增强植物乳杆菌菌株的肠道持久性。此外，作者先前发表的关于益生元和钙增强饮食的饮食适应对本研究中使用的同一组大鼠（口服强饲法前一天）微生物群组成和有机酸水平的影响的研究，整合以探索肠道中与植物乳杆菌菌株肠道持久性增强相关的生物学和理化变量。这些发现为膳食益生元和益生菌菌株（即合生元）的相互作用提供了新的见解。

该研究结果表明，无论益生元利用所涉及的机制如何（即输入与细胞外水解），植物乳杆菌菌株在肠道体内的恒定相对丰度是基础，底物利用和潜在的交叉摄食都无助于肠道中的原位适应性。这可以通过观察结果来解释，即这些细菌的数量远远超过有效消化益生元底物的内源性微生物群的成员。因此，单个植物乳杆菌菌株利用相同益生元底物的能力的贡献被抵消了，并且与菌株特异性肠道定植和持久性功效无关。因此，作者提出，喂食益生元补充饮食的大鼠植物乳杆菌肠道持久性的实质性变化是由益生元对肠道特性的影响引起的，包括微生物群组成和大肠和粪便中同源SCFA水平的变化，这与已知植物乳杆菌能耐受相对较高水平的这些有机酸的观察结果非常吻合。这些结果阐明了与益生菌和益生元（即合生元）组合相关的协同效应的主要机制。此外，膳食（微量）营养素（如膳食钙）共同调节植物乳杆菌的持久性。本研究中使用的膳食钙制度分别反映了典型的北欧和南欧饮食中较高和较低的摄入量水平。

总而言之，该研究表明益生元利用能力对益生菌给药持久性的不依赖性，与膳食钙背景相结合，为在设置益生菌或合生元干预试验时应考虑的参数提供了关键的见解，以确保肠道环境的建立支持此类试验中的益生菌递送。

参考文献：Prebiotic utilisation provides Lactiplantibacillus plantarum a competitive advantage in vitro, but is not reflected by an increased intestinal fitness