肠道微生物与益生菌的“完美邂逅”：开启个性化健康疗法新纪元

益生菌被广泛应用于促进肠道健康、增强免疫系统和缓解慢性疾病，但其在肠道中的定植面临来自本土肠道微生物群的定植抵抗，导致其功效受限。肠道微生物群高度个体化，受遗传、饮食、年龄、地理、疾病状态和宿主内在因素等多种因素的影响。这种个体化差异使得益生菌在不同个体中的效果存在显著差异，且目前的基因工程方法难以普遍适用。因此，开发有效的益生菌治疗方案需要考虑个体差异，并探索新的策略来增强益生菌的定植能力。

2025年5月14日由海南大学食品科学与工程学院热带益生菌团队的张家超等人于《Gut Microbes》发表题为“Gut microbiota drives structural variation of exogenous probiotics to enhance colonization”的研究性文章。该研究发现肠道微生物群能够驱动外源益生菌Lactiplantibacillus plantarum HNU082（Lp082）发生结构变异（SVs），特别是插入了Cro/C1型HTH DNA结合域基因，从而增强其在肠道中的定植能力和胆汁盐耐受性。这一发现不仅为理解益生菌的定植机制提供了新的见解，还为开发基于生态学的个性化益生菌治疗策略提供了理论基础。

该研究采用多轮“驯化”实验，将益生菌Lactiplantibacillus plantarum HNU082（Lp082）引入小鼠肠道，通过培养基方法和宏基因组学技术观察其在肠道中的适应性进化。研究者从最初的Lp082（Pro00）开始，经过多代的肠道适应，分离出具有不同突变的Lp082菌株，并通过纳米孔测序技术鉴定其结构变异（SVs）。同时，利用宏基因组学分析技术研究了这些肠道适应性菌株对本地肠道微生物群的生态和进化影响，揭示了肠道微生物群如何通过驱动益生菌的结构变异来增强其在肠道中的定植能力。

在本研究中，益生菌Lactiplantibacillus plantarum HNU082（Lp082）在小鼠肠道中经历了显著的适应性进化，形成了两个不同的进化分支（clades）。其中，clade-2菌株获得了更多突变，并逐渐取代了clade-1菌株，展现出更长的存活时间和更强的定植能力。通过纳米孔测序，研究者发现12株肠道适应性Lp082菌株中插入了Cro/C1型HTH DNA结合域基因，这一基因的插入增强了菌株在胆汁盐压力下的生长和繁殖能力，从而显著提高了其在肠道中的定植时间和数量。这些结果表明，肠道微生物群能够驱动益生菌发生结构变异，增强其在肠道中的定植能力，为开发基于生态学的个性化益生菌治疗策略提供了新的思路。

进一步研究发现，尽管许多Lp082菌株携带了相同的单核苷酸变异（SNVs），但它们的酸耐受性仍存在差异。通过纳米孔测序，研究者在13株表现出更高酸耐受性的菌株中发现了结构变异（SVs）。其中，12株菌株插入了Cro/C1型HTH DNA结合域基因，这一基因的插入增强了菌株在胆汁盐压力下的生长和繁殖能力，从而显著提高了其在肠道中的定植时间和数量。

研究还发现，肠道适应性Lp082菌株在小鼠肠道中展现出更强的定植能力，同时对本地肠道微生物群的影响较小。与原始Lp082相比，肠道适应性Lp082菌株在肠道中的定植时间更长、丰度更高，且对肠道微生物群的多样性和结构影响较小。此外，肠道适应性Lp082菌株还减少了与其他肠道微生物的竞争，增强了肠道微生物群的稳定性和抗扰动能力。这些结果表明，肠道适应性益生菌不仅增强了自身的定植能力，还对肠道微生物群的生态和进化产生了更少的干扰。

总的来说，本研究通过多轮“驯化”实验，揭示了益生菌Lactiplantibacillus plantarum HNU082（Lp082）在小鼠肠道中的适应性进化过程。研究发现，Lp082在肠道中形成了两个不同的进化分支，其中clade-2菌株因获得更多突变而展现出更长的存活时间和更强的定植能力。进一步的纳米孔测序分析发现，12株肠道适应性Lp082菌株中插入了Cro/C1型HTH DNA结合域基因，这一基因的插入显著增强了菌株在胆汁盐压力下的生长和繁殖能力，从而提高了其在肠道中的定植时间和数量。此外，肠道适应性Lp082菌株对本地肠道微生物群的影响较小，减少了与其他肠道微生物的竞争，增强了肠道微生物群的稳定性和抗扰动能力。这些发现不仅为理解益生菌的定植机制提供了新的见解，还为开发基于生态学的个性化益生菌治疗策略提供了理论基础。

参考文献：Jiang, S., Huang, S., Zhang, Z., Ma, W., Han, Z., Song, Y., Huo, D., Cui, W., & Zhang, J. (2025). Gut microbiota drives structural variation of exogenous probiotics to enhance colonization. Gut Microbes, 17(1), 2503371. https://doi.org/10.1080/19490976.2025.2503371.