警惕！纳米塑料入侵肠道，科学家用“超级益生菌”来对抗

塑料污染已经成为一个全球性的环境问题。除了我们熟知的海洋塑料垃圾，微塑料和纳米塑料（直径小于1 μm的塑料颗粒）也正悄悄影响着我们的健康。你可能不知道，这些微小的塑料颗粒已经进入了我们的食物链，甚至可能正在你的肠道里“搞破坏”！微塑料和纳米塑料（Micro-and nanoplastics）因其在环境中难以降解的特性，容易通过食物链进入人体。特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等食品接触材料衍生的纳米塑料，可能会对人体胃肠道屏障造成损害，增加屏障渗透性、改变微生物群落结构并引发氧化应激、炎症和其他不良反应。面对纳米塑料的威胁，科学家们一直在寻找解决方案。益生菌因其能够调节免疫系统、改善肠道微生物群平衡以及具有良好的生物相容性而受到广泛关注。然而，传统的益生菌疗法存在两个主要问题：一是口服生物利用度低，因为益生菌在胃酸环境中难以存活；二是缺乏针对特定需求的功能设计，无法实现精准药物递送。最近，海南大学的研究团队开发了一种“内外兼修”的工程化益生菌——EcNT@L。这种益生菌通过基因工程和表面工程改造，能够像一个“药物工厂”一样，在肠道内发挥作用。

2025年4月1日，海南大学生命健康学院微生物资源利用与耐药菌防控团队李娟娟教授联合刘用副教授及其研究团队合作在Advanced Science上在线发表题为“Engineered Probiotics Mitigate Gut Barrier Dysfunction Induced by Nanoplastics”的研究性文章，开发了一种双重工程化的益生菌EcNT@L治疗纳米塑料相关的肠道炎症和感染。

图1 文献基本信息

在该研究中，作者开发了一种双重工程益生菌治疗剂EcN_T@L，探索益生菌在缓解纳米塑料诱导的肠道屏障功能障碍方面的潜力。首先，为了探究益生菌缓解纳米塑料诱导肠道屏障功能障碍的潜力，因此作者开发了基因工程益生菌EcN_T@L（基于大肠杆菌Nissle 1917，表达TGF-β并包裹Eudragit L100-55涂层）。通过多种实验验证了基因工程益生菌EcN_T@L具备分泌TGF-β的能力，还具有较高的包装率和良好的生物安全性。

图2 基因工程益生菌EcN_T@L的制备和表征

益生菌在胃肠道中的定植和存活是发挥其功能的重要前提，因此，作者进一步探究了L10055对EcN_T@L生物利用度的作用。通过模拟消化液和小鼠实验发现L10055包衣能够保护EcN_T在胃酸中存活，并且增强它在小鼠胃肠道的定植能力，显著提高了其生物利用度。

图3 L100-55提高了EcN_T的生物利用度和肠道保留率

由于纳米塑料会导致肠道炎症，作者进一步评估了EcN_T@L对纳米PET相关炎症的影响。细胞实验表明，纳米PET会抑制细胞增殖，损伤肠道屏障，引发炎症，而EcN_T@L能够修复肠道损伤，降低炎症因子的表达，减少纳米PET的摄取，抑制细胞内的炎症。

图4 EcN_T@L抑制了纳米PET相关炎症

由于炎症性肠道极易受到病原体侵袭，因此，作者进一步研究了EcN_T@L对纳米PET相关肠道感染的作用和机制。细胞实验表明，EcN_T@L能够抑制细胞对沙门氏菌的摄取，减轻炎症，抑制细胞死亡。进一步的机制研究表明，EcN_T@L通过激活NF-κB通路预防肠道感染。

图5 ECN_T@L在体外预防了纳米PET相关的沙门氏菌感染

图6  ECN_T@L激活了NF-κB通路，而不会诱导过度炎症

为了验证EcN_T@L在体内的疗效，作者建立了小鼠纳米PET与沙门氏菌感染模型。结果表明，EcN_T@L能够减轻小鼠体重下降的情况，有效清除主要器官和胃肠道的沙门氏菌，调节血清细胞因子水平，改善肠道屏障通透性，缓解炎症。

图7 EcN_T@L治疗纳米PET相关的沙门氏菌感染的效果

先前研究表明，免疫调节和菌群对肠道健康具有重要作用。因此，作者进一步研究了EcN_T@L对免疫微环境和肠道微生物群的影响。实验表明，EcN_T@L能够调节Treg和Th细胞的平衡，促进抗炎细胞增加，同时恢复肠道微生物群的多样性，增加有益菌，减少病原菌。

图8 ECN_T@L纳米PET/沙门氏菌感染小鼠的肠道微生物群调节

图9 用于治疗PET相关肠道屏障功能障碍的工程益生菌

这项研究开创性地提出了利用工程益生菌缓解纳米塑料相关肠道疾病的全新思路。通过巧妙结合基因工程和材料科学，研究人员成功开发出了兼具高效性和安全性的治疗工具。尽管仍有一些技术和法规上的障碍需要克服，但该成果无疑为解决日益严重的塑料污染问题提供了重要启示！

参考文献：Wenxin Chen, Qiyan Guo, Hong Li, et al. Engineered Probiotics Mitigate Gut Barrier Dysfunction Induced by Nanoplastics. Advanced Science.2025-04-01;:e2417283.doi:10.1002/advs.202417283