《Heliyon》：The role of E. coli Nissle 1917 in modulating inflammatory cytokine genes in LPS-stimulated THP-1 cells
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本研究针对慢性炎症疾病治疗中药物副作用大、疗效有限的问题，探讨了益生菌大肠杆菌Nissle 1917（EcN）上清液对LPS诱导的THP-1细胞炎症反应的调节作用。研究人员通过实时荧光定量PCR和ELISA技术发现，EcN上清液能显著降低促炎细胞因子（TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8、MIP-1β）的表达与分泌，同时促进抗炎细胞因子（IL-10、TGF-β）的表达，为开发基于后生元的抗炎疗法提供了实验依据。
在当今全球健康领域，慢性炎症性疾病犹如潜伏的"沉默杀手"，正成为越来越沉重的健康负担。从心血管疾病到自身免疫性疾病，从糖尿病到炎症性肠病（IBD），慢性炎症在这些疾病的发病机制中扮演着关键角色。据统计，这类疾病的全球发病率持续攀升，部分原因可归咎于生活方式改变、环境因素和人口老龄化。尽管现有抗炎药物在一定程度上能控制症状，但许多治疗方案仍面临副作用大、疗效不完全或长期获益有限等挑战。这些现实问题迫切呼唤着更安全、更有效的替代或补充治疗策略。
炎症本质上是机体应对有害刺激（如病原微生物、组织损伤、有毒物质）的重要防御机制，通过系统激活先天免疫细胞来中和并清除致病因素，同时促进组织修复和再生。然而，当这一精密调控的过程出现紊乱，特别是当急性炎症转变为慢性状态时，就会导致多种疾病的发生发展。在这一过程中，经典单核细胞作为关键参与者，分化成具有不同功能的特殊细胞群体，分泌相应的细胞因子——这些微小的蛋白质分子成为炎症调控网络中的核心信使。
细胞因子根据其特异性受体和下游信号传导，在促炎和抗炎过程中发挥着不同作用。它们通过自分泌、旁分泌或内分泌途径发挥作用，使得局部炎症可能产生全身性影响。在促炎因子家族中，白细胞介素（如IL-1β）、肿瘤坏死因子（如TNF-α）和趋化因子（如MIP-1β）主要负责激活免疫细胞、破坏内皮完整性和引导白细胞迁移；而抗炎因子如IL-10和TGF-β则致力于维持免疫稳态和防止过度炎症反应。
近年来，微生物组研究的兴起为炎症调控带来了新视角。益生菌（活的微生物）和后生元（非活性微生物细胞、组分或代谢产物）作为潜在的免疫调节剂备受关注。与益生菌相比，后生元具有稳定性高、安全性好等优势，在炎症性疾病治疗中展现出独特魅力。其中，大肠杆菌Nissle 1917（EcN）作为特性明确的益生菌株，凭借其良好的免疫调节和抗炎特性成为炎症相关研究的理想候选者。与致病性大肠杆菌不同，EcN含有独特的生物活性成分，如具有抗菌活性的小分子肽（microcins）和外膜 vesicles（OMVs），这些成分被证明能够降低促炎因子产生，促进抗炎因子表达，从而参与免疫稳态的维持。
那么，EcN究竟通过何种机制调控炎症反应？其非细胞成分是否同样具有免疫调节功能？为回答这些问题，Seyed Mohammad Azizi等研究人员在《Heliyon》杂志上发表了最新研究成果，系统探讨了EcN上清液对脂多糖（LPS）刺激的THP-1细胞中炎症因子表达的调节作用。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：首先使用PMA（佛波醇12-十四酸酯13-乙酸酯）将THP-1单核细胞诱导分化为巨噬细胞；接着用LPS建立炎症细胞模型；从商业Mutaflor?胶囊中获取EcN菌株并制备细菌上清液；通过MTT法评估细胞活性；采用酶联免疫吸附试验（ELISA）定量检测TNF-α、IL-1β和IL-6的蛋白分泌水平；利用实时荧光定量PCR（real-time PCR）分析IL-1β、TNF-α、IL-6、IL-8、MIP-1β、IL-10和TGF-β的基因表达变化，所有实验均设复孔并进行了统计学分析。
3.1. PMA诱导的THP-1细胞形态
研究人员通过显微镜观察证实，经200 nM PMA处理24小时后，THP-1单核细胞成功分化为巨噬细胞样形态，表现为细胞体积增大和伪足形成。所有培养物均通过PCR检测确认无支原体污染。
3.2. 夹心法ELISA检测
细胞因子分泌水平检测结果显示，EcN上清液处理显著降低了LPS诱导的促炎因子分泌。具体而言，TNF-α水平从LPS组的2110 pg/mL降至1286.66 pg/mL；IL-1β从2560 pg/mL降至1066.66 pg/mL；IL-6从1493 pg/mL降至750 pg/mL，所有变化均具有统计学意义（p<0.01）。
3.3. 基因表达分析
在基因表达层面，EcN上清液同样表现出显著的抗炎作用。与LPS单独处理组相比，EcN处理使促炎因子TNF-α、IL-1β和IL-6的mRNA表达分别从20.26倍、17.2倍和18.8倍降至12.63倍、6.3倍和9.76倍。同时，抗炎因子IL-10和TGF-β的表达则分别从3倍和3.53倍显著上升至7.27倍和6.83倍。此外，趋化因子IL-8和MIP-1β的表达也受到明显抑制，分别从12.16倍和3.7倍降至96.5倍和1.63倍。
本研究通过多层次证据表明，EcN上清液能够有效调节LPS刺激的THP-1细胞炎症反应。在转录水平上，EcN上清液显著抑制了促炎细胞因子（IL-1β、TNF-α、IL-6、IL-8、MIP-1β）的基因表达，同时增强了抗炎细胞因子（IL-10、TGF-β）的表达。在蛋白质水平上，ELISA结果进一步证实了主要促炎因子（TNF-α、IL-1β、IL-6）分泌的减少。这些发现与先前关于益生菌及其衍生物免疫调节特性的研究相一致，为EcN上清液作为潜在抗炎治疗剂的开发提供了有力支持。
讨论部分指出，EcN上清液的抗炎效应可能归因于其含有的多种生物活性成分。根据既往研究，短链脂肪酸（SCFAs）、多胺等代谢物可能通过抑制NF-κB信号通路来减少促炎细胞因子的产生；生物活性蛋白和肽段可能通过激活TLR2受体或调节性T细胞（Tregs）来增强IL-10表达；外多糖（EPS）则可能通过刺激M2巨噬细胞中的JAK/STAT信号通路促进IL-10产生。此外，EcN分泌的维生素B1、B2、B3等辅因子也可能通过抑制NF-κB活性发挥抗炎作用。
然而，本研究也存在一定局限性，最主要的是未对EcN上清液中的活性成分进行详细表征，使得机制性结论仍属推测。研究人员建议未来研究应聚焦于EcN上清液组分的全面生化分析，并在相关体内模型中验证提出的作用通路。
综上所述，这项研究不仅证实了EcN上清液在调节炎症反应中的潜力，也为开发基于后生元的抗炎疗法奠定了理论基础。随着对EcN活性成分和作用机制的深入解析，这种天然来源的免疫调节剂有望为慢性炎症性疾病患者提供新的治疗选择，特别是在传统药物治疗效果不佳或副作用明显的情况下，EcN衍生制剂可能成为有价值的补充或替代方案。未来研究方向的明确也为该领域的持续发展指明了道路，包括活性成分的精确鉴定、作用机制的深入阐明以及临床前和临床研究的逐步推进。
