莫哈韦芽孢杆菌（Bacillus mojavensis）发酵的美国人参可通过调节肠道微生物群来改善慢性酒精性肝损伤

《Food Bioscience》：Bacillus mojavensis-fermented American ginseng ameliorates chronic alcoholic liver injury by regulating the intestinal microecology

微生物发酵可提升中药活性成分的生物利用度，本研究筛选出Bacillus mojavensis H12菌株发酵美国红参后，总黄酮、酚类及皂苷含量分别提升至0.061、0.17和2.42 mg/mL，抗氧化活性显著增强。体内实验证实H12发酵红参（10 mL/kg）可更有效改善酒精性肝损伤，通过抑制炎症因子（TNF-α等）、恢复肝细胞抗氧化酶（SOD、GSH）及调控Nrf2/TLR4/NF-κB信号通路，同时修复肠道屏障并恢复菌群多样性。该研究为中药微生物发酵及酒精性肝病的治疗提供了新策略。

　　

Jingjing Zhang|Jingjing Shao|Chen Liu|Saijian Ma|Chao An|Yao Liu|Qiwen Zhang|Hao Ding|Wenjiao Xue

陕西微生物研究所，中国陕西省西安市，710043

摘要

微生物发酵可以促进中药（TCM）中活性成分的释放，显著增强其生物活性。然而，新型细菌菌株的获取及其对中药生物活性的影响仍有待进一步探索。本研究旨在筛选一种用于发酵美国人参的细菌菌株，并探讨发酵对其活性的影响，以及发酵产物在治疗酒精性肝病（ALD）中的潜在机制。在我们的研究中，使用从Panacis Majoris Rhizoma中分离出的Bacillus mojavensis H12进行美国人参的发酵。数据显示，经过发酵后，总黄酮、酚类和人参皂苷的含量显著增加（分别达到0.061 mg/mL、0.17 mg/mL和2.42 mg/mL），抗氧化活性也明显提高。体内实验表明，与未发酵的人参相比，给予H12发酵的美国人参（10 mL/kg）可以更有效地缓解酒精引起的肝损伤。具体来说，H12发酵的美国人参减少了促炎细胞因子的产生，恢复了肝脏抗氧化因子的水平，并逆转了肝组织中Nrf2、TLR4和NF-κB的表达。此外，发酵的美国人参显著减轻了ALD小鼠的肠道屏障损伤，并恢复了酒精摄入引起的肠道微生物群失调。这些发现表明，H12发酵的美国人参具有保护肝脏的潜力，为中药发酵提供了新的菌株选择，同时也扩展了美国人参在食品和医药开发中的应用范围。

引言

过量饮酒是全球各种损伤和疾病的主要风险因素之一。酒精相关性肝病（ALD）是由不适当饮酒引起的致命后果之一。ALD的范围包括单纯性脂肪肝、酒精相关性脂肪性肝炎（ASH）、肝硬化，最终发展为肝细胞癌（HCC）（Hernández-évole等人，2024年；Narro等人，2024年）。目前，ALD已成为欧洲、北美和拉丁美洲肝硬化发展和肝病死亡的主要原因（Narro等人，2024年）。随着酒精滥用情况的增加，近年来全球ALD的发病率不断上升，并在未来几年内将继续上升，这对全球健康构成了巨大威胁（Aslam等人，2023年）。完全戒酒仍然是治疗ALD的主要和有效方法（Alvarado-Tapias等人，2025年）。然而，对于酒精依赖者来说，戒酒可能会引发戒断综合征，使得这一方案的实施变得困难且效果不佳（Ratner等人，2024年）。因此，探索新的有效治疗方法对于缓解ALD至关重要。

越来越多的证据表明，长期大量饮酒会导致肠道细菌组成紊乱和肠道屏障受损，这通常发生在肝病发生之前（Jew等人，2023年）。在肠道屏障受损的情况下，由于酒精摄入导致Proteobacteria增加而产生的过量LPS容易进入肝组织，从而引发肝脏炎症和纤维化（Mak等人，2025年；Sun等人，2020年；P. Zhang等人，2022年）。另一方面，肠道菌群的改变会导致肠道代谢物（如胆汁酸、短链脂肪酸和色氨酸）的变化，这可能加速肠道和肝脏炎症的发生，进一步加重疾病的进展（Cheng等人，2025年；Ganesan等人，2022年；Y. Liu等人，2022年）。鉴于肠道微环境与ALD进展之间的密切关系，调节肠道微生物群可能有助于预防和治疗ALD。

由于发酵对口感、风味和成分的影响，各种非乳制品的微生物发酵越来越受到人们的关注（?anl?baba，2023年）。使用益生菌发酵中药也在各个领域发挥着越来越重要的作用。研究表明，用微生物发酵中药可以促进生物活性成分的释放，将成分转化为活性更高、吸收更好的物质，同时降低毒性，这使得它在中药加工领域得到广泛应用（X. Zhang等人，2023年；Y. Zhang等人，2024年）。益生菌发酵中药为天然产物的生物生产提供了机会，也有助于健康食品的发展。然而，仍需进一步探索具有更好活性和更强稳定性的菌株及其对中药的影响，以提供更多中药应用的可能性。Bacillus属菌株可以从土壤、水和植物中分离出来，一些国家已将其用于大豆和木薯的食品发酵（Z. Li等人，2023年；Nicholson，2002年）。由于Bacillus菌株产生的多种酶（如纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶）以及产生的抗菌代谢物，Bacillus菌株的应用有助于提高食品的质量和口感，同时增强其营养价值和安全性（S. Liu等人，2024年）。先前的研究表明，使用Bacillus进行发酵可以有效提高中药中的生物活性成分含量和生物活性（Lee等人，2015年；Y. Park等人，2015年；Su等人，2021年），这表明Bacillus是中药加工的潜在菌株。Bacillus mojavensis最初在莫哈韦沙漠的土壤样本中被发现，因其对植物疾病和霉菌毒素的作用而受到关注。最近的研究表明，从其他发酵食品中分离出的Bacillus mojavensis也具有益生菌特性，如抗菌活性、耐胃酸和胆盐等（Almada-érix等人，2021年；Kim等人，2011年；Martínez-Ortiz等人，2024年）。然而，Bacillus mojavensis在中药发酵中的应用及其对药物生物活性的影响尚未进行研究。

美国人参（Panax quinquefolius）是一种属于五加属的药用和功能性食物，含有多种化学成分，如人参皂苷、多酚和多糖，具有抗氧化、抗炎、抗糖尿病和抗癌等有益生物活性（Gong等人，2023年；Tian等人，2024年）。此外，研究表明，使用美国人参可以通过抑制氧化应激和炎症反应来预防肝细胞受到APAP引起的肝毒性（X.-Y. Xu等人，2018年）。考虑到美国人参良好的护肝效果，进一步探讨微生物发酵对其活性的增强作用具有重要意义，这有利于扩大其在食品或医药领域的应用。

在我们的研究中，首先从Panacis Majoris Rhizoma中分离出Bacillus-Bacillus mojavensis H12菌株，并将其用于美国人参的发酵。分析了不同发酵时间下产品的总多酚、黄酮和皂苷含量以及抗氧化活性，以确定最佳发酵条件。此外，还评估了发酵美国人参对ALD小鼠肝损伤和肠道微生物生态恢复的影响，并分析了肝脏和结肠组织中相关因子的表达，以推测其调节机制。本研究突显了H12发酵美国人参在调节肝损伤和肠道微生物组方面的能力，提供了一种新的潜在细菌菌株和草药加工的方法。

材料

美国人参（Panax quinquefolius L.）购自中国河北省安国市安国卢路通中药切片有限公司。Bacillus mojavensis H12从Panacis Majoris Rhizoma中分离并在我们的实验室保存。H12的菌落形态、革兰氏染色、系统发育树和溶血活性如图S1所示。

Bacillus mojavensis H12的培养

冷冻保存的Bacillus mojavensis H12被接种到液体酵母提取物蛋白胨葡萄糖培养基（YPD）（1% v/v）中，并在37°C下培养

H12的分离与鉴定

从Panacis Majoris Rhizoma中分离出的H12菌株在YPD固体培养基上培养48小时。菌落形态和革兰氏染色结果如图S1A和B所示。菌落呈淡黄色，边缘整齐，染色结果表明它们是革兰氏阳性细菌。使用细菌基因组提取试剂盒提取了H12的总DNA。使用细菌16S rDNA通用引物进行PCR扩增，然后测序并与已知序列进行比较

讨论

酒精性肝病（ALD）已成为全球最常见的慢性肝病类型之一，过去几十年的发病率迅速上升。根据ALD的不同类型，临床治疗方法包括戒酒、营养疗法、药物治疗和手术（Suk等人，2014年）。然而，ALD的医学治疗效果相对缓慢，目前使用的药物可能会带来严重的副作用

结论

总之，我们的研究表明，使用新的Bacillus菌株Bacillus mojavensis H12发酵美国人参可以增强生物活性成分的释放和抗氧化活性，并通过改善肝脏脂质代谢、调节相关途径和肠道菌群来缓解ALD。这些数据共同证明了发酵美国人参对ALD的有利治疗效果，为预防和治疗ALD提供了新的选择

CRediT作者贡献声明

Chao An：写作——审稿与编辑，概念构思。Saijian Ma：方法学，研究。Qiwen Zhang：方法学，研究。Yao Liu：研究，概念构思。Hao Ding：方法学，研究。Wenjiao Xue：写作——审稿与编辑，监督，资金获取，概念构思。Jingjing Zhang：写作——审稿与编辑，初稿撰写，研究，数据管理。Chen Liu：写作——审稿与编辑，研究。Jingjing Shao：写作——审稿与

未引用参考文献

Aslam和Kwo，2023年；Dastjerdi和Ghazi，2025年；Ganesan和Suk，2022年；Jew和Hsu，2023年；Mak和Shekhar，2025年；Zhao等人，2021年。

数据可用性

数据可根据要求提供。

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

本研究得到了中国陕西省科学院的科学技术研究计划（编号2023k-27, 2024k-01）、陕西省科技厅的自然科学基金（2025JC-YBQN-266）以及西安科技计划（24NYGG0053）的共同支持。