通过肠道微生物代谢途径改善溃疡性结肠炎的机制研究
2024年9月27日，南昌大学谢明勇院士团队Shanshan Zhang及通讯作者聂少平教授、谢明勇院士在国际期刊《MICROBIOME》（JCR一区，IF2023=13.8）发表了题为“Bacteroides uniformis degrades β-glucan to promote Lactobacillus johnsonii improving indole-3-lactic acid levels in alleviating colitis”（通过肠道微生物代谢途径改善溃疡性结肠炎的机制研究）的研究论文。
摘要
本研究探讨了β-葡聚糖（BG）对溃疡性结肠炎（UC）的缓解作用，揭示了BG通过促进Lactobacillus johnsonii等有益菌的增殖，提高吲哚-3-乳酸（ILA）的水平，从而激活芳香烃受体（AhR）途径，最终缓解结肠炎。进一步实验显示，L. johnsonii通过与Bacteroides uniformis协同代谢，利用其降解BG产生的营养物质实现共生增殖。研究结果揭示了膳食纤维调节肠道菌群的分子机制，为膳食干预治疗UC提供了新思路。
引言
溃疡性结肠炎是一种慢性炎症性肠病，与肠道菌群失衡密切相关，尤其是益生菌减少、病原菌增多等变化。膳食纤维因其改善肠道微生物多样性而受到关注，研究表明摄入膳食纤维可降低结肠炎发生风险，但具体作用机制尚不明确。β-葡聚糖是一种活性膳食纤维，能够促进肠道健康并获得多项健康认证。本研究旨在通过动物实验和体外培养探讨BG调节肠道菌群，改善UC的潜在机制。
研究内容
（1）BG对结肠炎的缓解作用：通过给小鼠灌胃BG并诱导结肠炎，实验发现BG显著减少小鼠体重下降、缓解腹泻和直肠出血，改善肠道组织结构损伤。
（2）BG对肠道菌群的影响：16S rRNA基因测序显示，BG显著增加了Lactobacillus和Bacteroides uniformis的丰度，恢复了DSS引起的肠道菌群失衡。
（3）微生物依赖性分析：使用抗生素清除小鼠肠道菌群后，BG对结肠炎的保护作用消失，表明该效果依赖于肠道微生物。此外，粪菌移植实验进一步证实了BG调节的菌群对结肠炎的缓解作用。
（4）AhR信号通路激活：BG显著增加了L. johnsonii及其代谢产物吲哚-3-乳酸（ILA）的水平，激活了AhR-IL-22通路，增强了肠道屏障功能和抗炎效果。
（5）共生代谢分析：L.johnsonii无法直接利用BG，而是通过与B.uniformis的共生作用，利用后者分解BG的产物（如烟酰胺）实现增殖。
结论与展望
本研究揭示了BG通过L.johnsonii-ILA-AhR轴改善UC的机制，并阐明了L.johnsonii与B. uniformis的共生代谢关系。未来可进一步探讨BG在临床中的应用潜力，为基于膳食纤维的肠病干预提供理论依据。
图文赏析
原文链接：
https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-024-01896-9
