丁酸梭菌RH2通过调控肠道菌群与代谢组持续缓解幼鼠抗生素相关性腹泻

《Microbiology Spectrum》：Clostridium butyricum RH2 ameliorates diarrhea in juvenile mice under continuous antibiotic exposure by modulating gut microbiota and metabolome

本研究首次证实丁酸梭菌（C. butyricum）RH2菌株在持续抗生素暴露下通过双重调控肠道微生物群（调节Akkermansia/Oscillospira等有益菌）和代谢稳态（恢复短链脂肪酸SCFAs、胆汁酸代谢），有效改善幼鼠抗生素相关性腹泻（AAD），为儿科AAD的微生态干预提供新策略。

　　

丁酸梭菌RH2改善幼鼠抗生素相关性腹泻症状

通过建立幼鼠抗生素相关性腹泻（AAD）模型，本研究系统评估了丁酸梭菌RH2的治疗效果。实验设计包括正常对照组（NC）、AAD模型组（M）、抗生素停药组（AW）以及低、中、高剂量（1.05×10⁵/10⁷/10⁹CFU/天）丁酸梭菌RH2治疗组。结果显示，AAD幼鼠出现体重下降、腹泻评分升高和粪便含水量增加等典型症状。虽然RH2干预未能逆转体重损失，但高剂量治疗显著降低了腹泻评分和粪便含水量，尤其后者呈现剂量依赖性改善。值得注意的是，抗生素停药组虽有一定恢复，但高剂量RH2在持续抗生素暴露下仍能有效缓解腹泻，凸显其临床适用优势。

丁酸梭菌RH2减轻结肠组织炎症

结肠长度测量和H&E染色显示，AAD幼鼠结肠显著缩短并伴严重炎症浸润和黏膜结构破坏。RH2治疗和抗生素停药均能恢复结肠长度，改善组织病理学损伤。qPCR分析进一步证实，RH2可显著调控炎症相关细胞因子mRNA表达，使促炎因子（TNF-α、IL-1β、IL-6）下降，抗炎因子（IL-4、IL-10）趋于正常化，表明RH2通过抑制肠道炎症反应发挥治疗作用。

丁酸梭菌RH2增强肠道屏障完整性

针对肠上皮屏障功能相关基因的qPCR分析显示，AAD幼鼠中紧密连接蛋白（Cldn1、Cldn5、Tjp1、Ocln）、黏附连接蛋白（Cdh1）和黏蛋白（Muc2）的mRNA表达均显著下调。RH2干预后，这些屏障标志物表达呈剂量依赖性恢复，其中高剂量组效果最优。相比之下，抗生素停药仅部分逆转屏障损伤，提示持续RH2补充对维持屏障完整性更具优势。

丁酸梭菌RH2调控肠道菌群组成与功能

16S rRNA测序揭示，AAD模型组肠道菌群α多样性（如Observed species、Chao1指数）显著降低，而β多样性分析显示RH2高剂量组菌群结构更接近正常对照组。在门水平上，模型组变形菌门（Proteobacteria）相对丰度升高，拟杆菌门（Bacteroidetes）和厚壁菌门（Firmicutes）比例下降；属水平上，致病相关菌（Acinetobacter、Bacillus）增多，有益菌（Bacteroides）减少。RH2治疗可逆转上述变化，促进Akkermansia、Oscillospira、Ruminococcus等有益菌增殖。LEfSe分析进一步识别出RH2特异性调控的微生物类群，表明其能重塑抗生素破坏的肠道微生态。

丁酸梭菌RH2部分恢复粪便代谢物谱

非靶向代谢组学（UPLC-MS/MS）检测到216种粪便代谢物，其中有机酸和短链脂肪酸（SCFAs）在模型组中显著减少。RH2干预后，SCFAs、脂肪酸、氨基酸等代谢物水平呈剂量依赖性恢复。主成分分析（PCA）显示各组代谢谱明显分离，而维恩图识别出130个共享差异代谢物，涉及脂肪酸代谢、尿素循环等通路。通路富集分析提示，RH2显著影响亚油酸代谢、α-亚麻酸代谢和天冬氨酸代谢通路，这些代谢重编程可能与屏障修复和炎症缓解相关。

丁酸梭菌RH2介导的菌群-代谢物互作与AAD症状改善关联

Spearman相关性分析揭示了RH2调控的肠道菌群、代谢物与AAD指标间的密切关联。例如，Akkermansia、Oscillospira等有益菌与丁酸、乙酸等SCFAs呈正相关，并与屏障基因（Ocln、Muc2）表达正相关，与腹泻评分、炎症因子负相关；相反，Acinetobacter、Bacillus等致病菌与胆汁酸（TDCA、TUDCA）正相关，与屏障功能负相关。这些结果提示RH2可能通过促进有益菌增殖，驱动SCFAs等代谢物产生，进而强化屏障功能、抑制炎症，最终缓解腹泻。

讨论

本研究在模拟儿科临床的持续抗生素暴露模型中，证实丁酸梭菌RH2通过协同调节肠道菌群结构（如提升Akkermansia、Oscillospira丰度）和代谢功能（恢复SCFAs、平衡胆汁酸代谢），有效改善AAD症状。其潜在机制涉及SCFAs激活G蛋白偶联受体（GPR43、GPR109A）、抑制组蛋白去乙酰化酶（HDAC），以及调节法尼醇X受体（FXR）、G蛋白偶联受体5（TGR5）信号通路，从而增强紧密连接、促进黏液分泌、抑制炎症反应。尽管菌群-代谢物-宿主轴的相关性已初步明确，但因果机制仍需通过SCFAs补充、受体阻断等实验进一步验证。本研究为儿科AAD的微生态疗法提供了理论依据和转化前景。