假链状双歧杆菌AL44通过抑制NLRP3通路，减轻由粪肠球菌引起的肠道-肺部轴炎症反应

《Food Bioscience》：Bifidobacterium pseudocatenulatum AL44 ameliorates Enterococcus faecium-induced lung inflammation through NLRP3 suppression along the gut-lung axis

肠道菌群通过肠-肺轴调控肺炎症，本研究发现Bifidobacterium pseudocatenulatum AL44可减轻鼠类肺炎模型中肺组织损伤、氧化应激及炎症巨噬细胞极化，其机制涉及肠道菌群重塑、肠屏障强化及系统性内毒素和炎症因子降低，并通过代谢物甜菜碱抑制NLRP3炎症小体信号通路。

　　

李树刚|郑伟云|王伍登|任晓蒙|宋双|艾春青

中国大连理工大学食品科学与技术学院，国家海洋食品加工与安全控制重点实验室，海鲜国家工程研究中心，大连116034

摘要

肠道微生物群通过肠-肺轴在调节肺部炎症中起着重要作用。本研究从健康婴儿粪便中分离出的Bifidobacterium pseudocatenulatum AL44，在Enterococcus faecium诱导的肺炎小鼠模型中进行了评估。AL44治疗显著减轻了肺组织病理损伤、氧化应激和炎症性巨噬细胞的极化。这些保护作用与肠道微生物群的调节有关，表现为有益菌群的富集、肠道屏障完整性的增强以及系统性内毒素和炎症细胞因子水平的降低。靶向血清代谢组学分析显示氨基酸代谢发生了显著变化，尤其是在甘氨酸-丝氨酸-苏氨酸-甜菜碱途径中。体外研究表明，甜菜碱（一种与AL44相关的代谢物）通过抑制NOD样受体家族pyrin结构域包含3（NLRP3）信号通路的激活来抑制脂多糖（LPS）诱导的炎症反应。总体而言，这些结果表明AL44通过调节肠-肺轴来缓解肺部炎症，而甜菜碱介导的NLRP3信号通路抑制可能是其发挥作用的关键机制，这支持AL44作为治疗肺炎的有前景的益生菌候选物。

引言

细菌性肺炎是最常见的感染性肺炎类型，仍然是全球发病率和死亡率的主要原因（Zhang等人，2024年），尤其是在老年人、幼儿和免疫功能低下的人群中（Vaughn等人，2024年）。其典型临床症状包括发热、咳痰、胸痛和呼吸困难（Jin等人，2025年）。尽管抗生素治疗取得了显著进展，但由于多重耐药性、药物生物利用度低、抗生素引起的肠道菌群失调以及系统性毒性（Muhammad等人，2022年），有效的临床管理仍然面临挑战。这些限制突显了迫切需要针对肠道微生物群的设计友好型治疗方法。

肠-肺轴在维持呼吸系统免疫稳态中起着关键作用。越来越多的证据表明，肠道微生物群的组成影响肺部免疫和疾病易感性（Bulanda & Wypych，2022年）。这种双向相互作用得到了证据的支持，即肠道病原体如Streptococcus pneumoniae或其促炎成分可以迁移并加剧肺部炎症（Chan等人，2023年）。基于这一概念，我们之前的研究表明，从肺炎患儿中分离出的Enterococcus faecium E745经口服给药后会在小鼠体内引发肺部炎症（Li等人，2024a）。此外，许多微生物代谢物（如短链脂肪酸和色氨酸衍生物）可以通过增强调节性T细胞功能和激活芳烃受体通路来影响肺部免疫（Bulanda & Wypych，2022年）。这些结果表明肠-肺轴是预防和治疗肺部炎症的有希望的治疗靶点。

通过饮食策略（特别是益生菌补充）调节肠道微生物群显示出调节肠-肺轴的潜力。Bifidobacterium以其抗炎和免疫调节作用而受到关注。特定菌株（如Bifidobacterium pseudocatenulatum MY40C和G7）能够抑制促炎细胞因子和M1巨噬细胞的极化（Chen等人，2021年；Sun等人，2024年），而Bifidobacterium longum可以缓解烟雾引起的肺部炎症（Budden等人，2023年）。这些益处部分归因于微生物多样性的增加、有益菌群的富集以及肠道内病原体的抑制（Lv等人，2022年；Wu等人，2020年）。然而，Bifidobacterium激活保护性通路以缓解肺炎的具体机制尚未完全明确。

尽管许多研究记录了不同Bifidobacterium物种的抗炎作用，但B. pseudocatenulatum在炎症调节中的功能作用，特别是在肺炎背景下，仍需进一步研究（Sun等人，2024年）。在本研究中，我们使用LPS诱导的细胞模型发现B. pseudocatenulatum AL44是一种具有显著抗炎潜力的新菌株。初步研究表明，AL44不仅表现出与益生菌相关的稳健性，还可能涉及一种独特的免疫代谢途径，使其成为研究肠-肺通信的有前景的益生菌候选物。我们评估了AL44对由E. faecium E745诱导的小鼠肺炎的治疗效果，重点关注肠道屏障完整性、免疫调节、肠道微生物群变化和血清代谢物改变等关键肠-肺轴特征。此外，还体外验证了AL44对上皮屏障功能的影响以及与其相关的代谢物甜菜碱的抗炎活性。这些结果表明AL44通过调节肠-肺轴来缓解肺部炎症，支持其作为基于益生菌的肺炎干预措施的潜力。

材料与化学品

Enterococcus肉汤和de Man, Rogosa and Sharpe (MRS) 肉汤购自青岛Hopebiol有限公司（中国青岛）。丙二醛（MDA，A003-1-2）、还原型谷胱甘肽（GSH，A006-2-1）、总抗氧化能力（T-AOC，A015-2-1）和髓过氧化物酶（MPO，A044-1-1）检测试剂盒购自南京建诚生物工程研究所。白细胞介素-1β（IL-1β，ml106733）和白细胞介素-6（IL-6，ml098430）的酶联免疫吸附测定（ELISA）试剂盒购自...

B. pseudocatenulatum AL44的益生菌特性

在初步的抗炎筛选中（图1A），AL30、AL36、AL37和AL44显著降低了RAW264.7细胞中的LPS诱导的NO生成。其中，AL36和AL44的抑制效果与参考益生菌LGG相当。进一步分析表明，AL44显著抑制了促炎细胞因子IL-1β和TNF-α的表达（图1B，C），同时显示出抗炎细胞因子IL-10上调的趋势（图1D）。基于这一有希望的特性...

讨论

呼吸系统疾病仍然是全球主要的健康问题，越来越多的数据表明肠道微生物群失调是通过肠-肺轴导致肺部炎症的关键因素（Bulanda & Wypych，2022年）。我们发现B. pseudocatenulatum AL44是一种具有强抗炎特性的潜在益生菌。AL44表现出良好的耐酸性和耐胆汁性、强烈的肠道粘附能力以及广谱抗菌活性，这突显了其在胃肠道内的存活能力...

结论

总之，本研究表明B. pseudocatenulatum AL44通过调节肠道微生物群、增强肠道屏障和减少系统性LPS迁移来缓解E. faecium诱导的肺部炎症。AL44通过调节巨噬细胞极化和增强宿主代谢（特别是通过增加甜菜碱来抑制NLRP3炎性小体的激活）来恢复免疫平衡。这些发现表明AL44是一种有前景的益生菌候选物，可用于缓解肺部炎症。

作者贡献声明

艾春青：撰写 – 审稿与编辑、监督、研究。宋双：方法学、数据管理。王伍登：数据管理。任晓蒙：验证、软件应用。李树刚：撰写 – 原稿撰写、验证、正式分析、数据管理、概念构思。郑伟云：数据管理

利益冲突

无需要声明的利益冲突。

数据可用性

支持研究结果的主要数据包含在文章中。如需研究用途，可提供数据。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（编号：32072226）的支持。