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近年来结肠炎已成为一种全球性疾病,尤其是在新兴工业化国家中其发病率依旧呈上升趋势,严重威胁着人们的生活质量和健康。鉴于结肠炎病情可能会反复发作,而常规的药物制剂通常具有副作用且不能用作预防措施的特点,有必要开发既能预防又能缓解或治疗结肠炎的安全有效措施。大量研究表明,肠道菌群失衡可以加剧、甚至导致结肠炎的发生发展,而膳食补充益生菌是一种公认的安全、有效的肠道菌群调节手段。尽管已有益生菌缓解结肠炎的报道,但是,临床上用于缓解结肠炎且效果明显的益生菌非常有限,并且鲜有报道来系统研究益生菌缓解结肠炎的作用途径及其发挥生理功能的有效物质成分或类型。基于此背景,本文研究了一株产多重细菌素的面包乳杆菌(Companilactobacillus crustorum)MN047对结肠炎及其相关结肠癌的缓解作用,系统评估了该菌株缓解结肠炎的作用途径以及其发挥生理活性作用的物质类型。主要研究内容和结果如下:(1)评估面包乳杆菌MN047对结肠炎的缓解作用:面包乳杆菌MN047灌胃干预2.5%DSS诱导的结肠炎模型小鼠,结果表明,该菌株能够缓解小鼠失重、结肠缩短、DAI升高、免疫器官指数异常、炎症因子浸润和肠隐窝丢失。(2)评估面包乳杆菌MN047缓解结肠炎的作用方式:基于粪菌移植试验和对小鼠肠道菌群、肠道屏障、氧化应激及炎症反应四个方面的分析发现,面包乳杆菌MN047缓解结肠炎是多途径共同作用的结果。在这四种作用途径中,最主要的作用方式是缓解菌群失衡,包括增加宿主肠道有益菌(如产SCFAs的抗炎菌)的相对丰度和减少有害菌(如产LPS的促炎菌)的相对丰度,进而增加宿主肠道抗炎物质(如SCFAs)的水平和减少促炎物质(如LPS)的水平。在面包乳杆菌MN047及其调节的肠道微生物群共同作用下,(i)小鼠肠道屏障功能得到增强,如增加肠组织杯状细胞个数,上调MUCs、ZO-1、Occludin、Claudin-1和Tff3的表达;(ii)氧化应激反应得到缓解,如降低氧化介质(MDA和MPO)水平和增加抗氧化介质(GSH、SOD和T-SH)水平;(iii)肠组织炎症反应得到抑制,如阻止TLR4/NF-κB的激活和抑制促炎因子(TNF-α、IL-1β、IL-6和IL-17a)和趋化因子(MCP-1、Cxcl1、Cxcl2、Cxcl3和Cxcl5)的过表达。(3)评估面包乳杆菌MN047缓解结肠炎的主要生理活性物质:通过对比面包乳杆菌MN047源抑菌代谢产物及其热灭活菌株(菌体组成)对结肠炎小鼠常规病理学指标、肠道菌群、肠道屏障、氧化应激和炎症反应的影响,可以得出,面包乳杆菌MN047缓解结肠炎的生理活性物质既包括该菌株源抑菌代谢产物又包括该菌株菌体组成。尽管两种干预途径均能调节宿主肠道微生物组成,但是热灭活面包乳杆菌MN047调节的微生物群对宿主肠道SCFAs水平没有任何显著性逆转作用。因此可以推测,面包乳杆菌MN047缓解结肠炎小鼠肠道菌群失衡的主要物质为其产生的抑菌代谢产物,但是该菌株菌体组成中也存在调节宿主免疫,缓解炎症反应的生理活性物质。(4)评估面包乳杆菌MN047调节的肠道菌群与结肠炎之间的相关性关系:利用R语言研究肠道菌群与结肠炎、肠道菌群与肠道菌群、肠道菌群相关物质(SCFAs和LPS)与结肠炎之间的Pearson相关系数。结果表明,(i)肠道菌群与结肠炎相关病理学参数密切相关,其中Akkermansia、Faecalibaculum和Bifidobacterium等有益菌与缓解结肠炎的参数呈正相关,而Desulfovibrio、Escherichia-Shigella和Erysipelatoclostridium等有害菌与加剧结肠炎的参数呈正相关;(ii)肠道菌群间也存在一定的相关性,总体来看有益菌基本上与有益菌呈正相关,而有害菌与有害菌呈正相关,例如Akkermansia与Bifidobacterium和Dubosiella呈正相关,而Escherichia-Shigella与Erysipelatoclostridium呈正相关;(iii)LPS与加剧或导致结肠炎的病理学指标呈显著正相关,而SCFAs(尤其是丁酸)与这些指标呈显著负相关。(5)评估面包乳杆菌MN047对结肠炎相关结肠癌小鼠的缓解作用:面包乳杆菌MN047灌胃干预AOM/DSS诱导的结肠炎相关结肠癌模型小鼠,结果表明,面包乳杆菌MN047也能够通过调节宿主肠道菌群、增强肠道屏障功能、缓解氧化应激和抑制炎症四个主要方面发挥益生功能,缓解结肠癌的发生发展。综上所述,面包乳杆菌MN047能够通过调节宿主肠道菌群来缓解结肠炎的发生发展,其主要特点是增加有益菌的相对丰度和减少有害菌的相对丰度,进而增加宿主肠道SCFAs水平和减少LPS水平。该菌株及其调节的肠道菌群能够增强宿主肠道屏障功能、缓解氧化应激和抑制由病原菌/LPS激发的TLR4/NF-κB炎症反应。面包乳杆菌MN047调节宿主肠道菌群的主要物质是其所产生的抑菌代谢产物。同时,面包乳杆菌MN047菌体组成对结肠炎相关病症也有一定的缓解作用。此外,该菌株对结肠炎相关结肠癌也表现出了显著的改善效果。本研究能够扩展面包乳杆菌MN047的应用范围,同时为开发缓解结肠炎及其相关结肠癌的膳食补充剂提供理论依据和实践指导。