《Journal of Diabetes Research》：Genetically Modified Lactococcus lactis Hypersecreting IL-1Ra Improves Glucose Metabolism and Modulates the Gut Microbiota in an Obese Mouse Model
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本研究构建了可高分泌重组小鼠IL-1受体拮抗剂（rmIL-1Ra）的基因工程乳酸菌（gmLAB）NZ-IL1Ra，通过体外实验证实其可抑制胰腺β细胞炎症基因表达，在饮食诱导肥胖（DIO）小鼠模型中，腹腔注射与口服给药均能改善葡萄糖耐受性，且伴随肠道菌群中毛螺菌科（Lachnospiraceae）A2和Acetatifactor丰度上升，为T2DM（Type 2 diabetes mellitus）的微生物疗法提供了新思路。
1. 引言
2型糖尿病（T2DM）是一种慢性代谢性疾病，其发病与代谢稳态系统性失调及胰腺β细胞炎症密切相关。近年研究发现，胰岛内炎症细胞因子特别是白细胞介素-1β（IL-1β）的表达参与T2DM的发病机制，而阻断IL-1β信号可改善血糖水平和β细胞分泌功能。本研究团队前期成功构建了可高分泌重组小鼠IL-1受体拮抗剂（rmIL-1Ra）的基因工程乳酸菌（gmLAB）菌株NZ-IL1Ra，并在急性结肠炎模型中验证其抗炎活性。本研究进一步探讨NZ-IL1Ra对葡萄糖代谢的影响及其与肠道菌群的互作机制。
2. 材料与方法
以乳酸乳球菌（Lactococcus lactis）NZ9000为宿主菌，构建可诱导表达rmIL-1Ra的工程菌NZ-IL1Ra。通过Western blot验证蛋白表达，并利用β-TC-tet小鼠胰腺β细胞系评估rmIL-1Ra对IL-1β诱导的炎症基因（Il6、Tnfa、Nfkb）的抑制作用。体内实验采用高脂饮食（HFD）诱导的肥胖C57BL/6小鼠模型，分别通过口服（p.o.）和腹腔注射（i.p.）途径给予NZ-IL1Ra，7周后行口服葡萄糖耐量试验（OGTT），并采集胰腺组织进行炎症基因表达分析及肠道菌群16S rRNA测序。
3. 结果
3.1. rmIL-1Ra的表达与活性验证
Western blot结果显示NZ-IL1Ra可分泌分子量为21.8 kDa的成熟rmIL-1Ra。在β-TC-tet细胞中，IL-1β刺激可诱导IL-1R表达，而添加NZ-IL1Ra来源的rmIL-1Ra能显著抑制Il6、Tnfa、Nfkb的mRNA表达，效果与商业IL-1Ra相当。
3.2. NZ-IL1Ra改善葡萄糖代谢
HFD喂养7周后，小鼠体重和OGTT曲线下面积（AUC0-120 min）显著升高。与PBS对照组相比，NZ-IL1Ra口服组和腹腔注射组均能降低血糖峰值（尤其给药后30分钟）和AUC值，其中腹腔注射组效果更显著（血糖峰值332.3±36.9 mg/dL vs 口服组400.5±41.5 mg/dL）。
3.3. 给药途径影响rmIL-1Ra胰腺分布
腹腔注射组小鼠胰腺内rmIL-1Ra浓度显著高于口服组，提示药物动力学差异是疗效差异的原因之一。
3.4. 胰腺炎症抑制与菌群调节
口服NZ-IL1Ra可显著降低胰腺Il6表达，并呈下调Nfkb、Il17a的趋势。肠道菌群分析显示，NZ-IL1Ra口服组毛螺菌科的A2和Acetatifactor属丰度显著上升，且菌群β-多样性发生改变，而α-多样性无显著差异。
4. 讨论
本研究证实NZ-IL1Ra可通过拮抗IL-1β信号通路抑制胰腺炎症，改善葡萄糖耐受性。腹腔注射给药因rmIL-1Ra生物利用度更高而效果更优，但口服给药仍能通过调节肠道菌群（如促进产次级胆汁酸的Acetatifactor生长）间接影响代谢。毛螺菌科A2的丰度变化可能与HFD代谢紊乱的改善相关，但其具体机制需进一步研究。
5. 局限性与展望
研究仅使用雄性小鼠，未探讨性别差异；菌群分析样本量较小，后续需扩大验证。未来可优化口服给药方案（如增加频次或延长疗程）以提升疗效。
6. 结论
NZ-IL1Ra作为一种微生物疗法，能通过多途径改善T2DM相关代谢异常，具有潜在转化价值。
