文献速通：罗伊氏黏液乳杆菌通过 5′外核苷酸酶活性促进人肠道类器官褪黑素释放

核心研究材料与方法

1. 实验菌株：罗伊氏乳杆菌 DSM 17938、高 5′NT 活性衍生株 BG-R46®（DSM 32846）、5′NT 基因缺失突变株 ΔsdpA（Δ5′NT）。
2. 培养条件：采用 MRS、LDM4、ZMB1 培养基，设置不同碳源（蔗糖、棉子糖、水苏糖、麦芽糖、葡萄糖）及金属离子（锌、铜、钴）梯度，利用锌螯合剂 TPEN 验证锌离子功能。
3. 5′NT 活性检测：采用比色试剂盒定量不同培养时间、营养条件下菌株上清液的 5′NT 活性，并测定菌株生长曲线与倍增时间。
4. 人肠道类器官模型：采用儿科空肠肠道类器官、NGN3 基因过表达成人肠道类器官，构建 2D 单层培养体系，用于褪黑素分泌功能验证。
5. 功能验证：通过上清液分子量分级（3 kDa 滤膜）、外源添加腺苷 / 肌苷、商业化冻干菌株上清处理类器官，采用 ELISA 检测褪黑素分泌水平；统计学采用 t 检验、单 / 双因素方差分析。

主要研究结果

1. 5′NT 活性依赖培养环境与金属辅酶

    

   

   （1）菌株在富营养 MRS 培养基中 5′NT 活性随培养时间升高，化学限定 LDM4 培养基中无 5′NT 活性，更换含多种金属的 ZMB1 培养基后活性恢复。

   

   （2）锌是 5′NT 必需金属辅因子：锌离子可剂量依赖性提升 5′NT 活性，铜、钴仅微弱激活；锌螯合剂 TPEN 可完全抑制酶活性，补充过量锌可逆转抑制效应，且锌浓度在安全范围内不影响菌株生长。5′NT 基因缺失突变株生长速率显著低于野生株，提示 5′NT 与菌株生长适应性相关。

2. 碳源显著调控 5′NT 活性与功能效率

    

   
   • 水苏糖、棉子糖可显著提升 5′NT 活性及酶活性 / 菌体密度比值；蔗糖、麦芽糖会降低该比值；葡萄糖为基础对照水平。
   • 碳源通过调控 5′NT 活性，进一步影响肠道类器官褪黑素释放：棉子糖培养菌株上清促褪黑素分泌能力最强，蔗糖培养组无明显促分泌效果。
3. 罗伊氏乳杆菌通过 5′NT 依赖方式促进肠道褪黑素释放

   （1）野生株 DSM 17938 上清联合 AMP 可显著诱导儿科及成人肠道类器官分泌褪黑素，5′NT 缺失突变株无此效应，证明该过程严格依赖 5′NT 活性。

   

   （2）腺苷必需但不足以单独诱导褪黑素分泌，肌苷也无法单独起效；需同时具备5′NT 生成的腺苷与罗伊氏乳杆菌分泌的 >3 kDa 未知活性因子 ，二者协同才能激活褪黑素释放。

   

   分子量分级实验证实，>3 kDa 组分添加腺苷后可诱导褪黑素分泌，拆分后各组分单独无活性，重组后恢复功能，证实双因子协同机制。

4. 商业化菌株功能验证

    

   

   5.工业冻干制备的 BG-R46® 因天然高 5′NT 活性，促肠道褪黑素分泌能力远超亲本株 DSM 17938，褪黑素分泌量提升超 10 倍，具备更强的婴儿肠绞痛干预潜力。

    

四、研究结论与意义

1. 罗伊氏乳杆菌 DSM 17938 通过5′外核苷酸酶 - 腺苷通路，协同自身分泌的大分子未知因子，刺激人肠道上皮褪黑素释放，揭示了该菌株缓解婴儿肠绞痛的全新分子机制。
2. 锌离子是 5′NT 必需辅因子，膳食碳源（水苏糖、棉子糖、蔗糖等）可调控酶活性，为通过饮食配伍提升益生菌益生效果提供了理论依据。
3. 高活性衍生株 BG-R46® 褪黑素诱导能力显著更强，有望成为婴儿肠绞痛预防与干预的优选益生菌菌株。
4. 研究建立了人肠道类器官用于益生菌 - 肠道激素互作的研究模型，为后续解析肠道菌群调控宿主生理、开发新型益生菌制剂奠定了实验基础。

参考链接：doi:10.1080/19490976.2026.2670854