《Biomedicine & Pharmacotherapy》：Heat-killed
Bacteroides fragilis SLAM_BAF01 alleviates weaning-induced stress responses and cognitive impairments by modulating the gut-brain-microbiome axis
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为解决断奶应激导致的生长障碍和肠-脑轴信号紊乱，韩国首尔国立大学的研究人员以猪源性下一代益生菌（NGP）脆弱拟杆菌为对象，创新性地评估其热灭活形式的益生后生元（postbiotic）效力。研究通过FMT小鼠模型和仔猪模型，结合多组学分析，证实热灭活SLAM_BAF01能有效改善肠道菌群结构、增强肠屏障功能、提升脑内GABA水平（+150%）、降低应激激素（血清皮质酮-17%），并在仔猪中提高生长性能（ADG +7%），显著降低炎症与应激标志物，为开发安全、稳定的断奶应激干预策略提供了有力的功能性与转化医学证据。
断奶对猪产业而言是一场风暴般的“生存考验”。小猪们在短短数天内，面临着营养（从母乳到固体饲料）、微生物（肠道菌群剧烈重构）和心理（与母猪分离）等多重叠加的剧变与冲击。这不仅显著损害其生长性能和肠道健康，积累的证据更表明，断奶相关应激不仅会扰乱肠道菌群的稳态平衡，还会通过激活下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴等应激相关神经内分泌通路，破坏肠-脑轴的正常信号传递，进而导致认知功能下降和行为异常。这好比肠道菌群的“生态灾难”和大脑的“压力警报”同时拉响，最终拖垮小猪的整体健康和生产力。然而，目前针对断奶应激的干预措施大多只着眼于改善生长表现或肠道症状，能够系统性地针对“肠道-大脑-微生物组”这一完整功能轴的综合策略仍然有限。因此，寻找一种既能靶向肠道健康、又能调节大脑功能、同时具备良好应用稳定性的策略，成为当前研究的迫切需求。近年来，以脆弱拟杆菌为代表的下一代益生菌因其兼具免疫调节和神经活性潜能而备受关注。这类菌不仅能通过其独特的表面多糖（如PSA）维持肠道免疫稳态，还能产生关键的抑制性神经递质γ-氨基丁酸（GABA），这使其成为同时强化肠道平衡与调节大脑压力通路的理想候选者。但作为严格厌氧菌，活菌产品的规模化培养、储存和应用面临着巨大挑战。相比之下，益生后生元——即非活性的微生物细胞或其成分——在安全性、货架期和易操作性上展现出明显优势。为破解这一难题，并探索一种更稳定、可规模化应用的新方案，韩国首尔国立大学的研究团队在学术期刊《Biomedicine 》上发表了一项研究，深入评估了猪源热灭活脆弱拟杆菌SLAM_BAF01作为益生后生元制剂，在缓解断奶应激及认知损伤方面的功效。
本研究主要采用了一系列关键的实验模型与技术方法来验证假设。首先，研究人员对目标菌株SLAM_BAF01进行了全基因组测序分析，并通过体外实验评估其耐酸耐胆盐能力、细胞粘附性、以及对秀丽隐杆线虫寿命和免疫反应的影响。核心研究部分包含两个主要的体内模型：一是基于粪菌移植（FMT）的小鼠模型，通过移植断奶前后仔猪的粪菌，模拟断奶相关的微生物群落与应激状态，并在此基础上评估活菌及热灭活菌的干预效果；二是生理相关的断奶仔猪模型，直接评估饲喂添加热灭活SLAM_BAF01的日粮对生长性能及生理指标的实际影响。为全面解析作用机制，研究综合运用了16S rRNA基因扩增子测序分析肠道菌群、基于GC/MS的代谢组学分析粪便代谢物、实时定量PCR和酶联免疫吸附试验（ELISA）检测基因表达和神经递质水平，并结合旷场实验、高架十字迷宫和物体识别等多种行为学测试评估小鼠的焦虑样行为和认知功能。
3.1 SLAM_BAF01菌株的基因组特征
通过全基因组测序和系统发育分析，确认了SLAM_BAF01为非产肠毒素菌株，并具有合成GABA、丁酸和支链氨基酸的相关基因，这为其潜在的神经活性和代谢调节功能提供了遗传学基础。
3.2 体外评估SLAM_BAF01的益生菌和后生元潜力
体外实验表明，SLAM_BAF01具有良好的胃酸和胆汁耐受性，并能粘附于肠道上皮细胞。扫描电镜证实热灭活处理保留了其基本的杆状形态。在线虫模型中，无论活菌还是热灭活形式，均能显著延长线虫寿命并增强其天然免疫（pmk-1::GFP表达上调）。
3.3 小鼠粪菌移植实验
研究人员首先建立了基于猪粪菌移植（FMT）的小鼠模型。研究发现，移植断奶后猪粪菌的（Post-FMT）小鼠，其血清皮质酮和钙卫蛋白水平显著升高，并表现出明显的焦虑样行为和认知功能下降，这成功模拟了断奶应激相关的肠道菌群失调和神经行为异常。
3.4.1 活菌与热灭活SLAM_BAF01通过PSA相关机制恢复FMT小鼠生长并增强肠道健康
在Post-FMT小鼠中，口服补充活菌或热灭活SLAM_BAF01均能有效恢复体重增加、延长结肠长度、并上调肠道紧密连接蛋白相关基因（Ocln、Cldn1、Tjp1）的表达。尤为重要的是，热灭活处理还显著上调了与脆弱拟杆菌PSA多糖免疫调节相关的标记基因（Cd86、Cd4、Il10）的表达，提示其免疫调节活性可能得以保留。
3.4.2 活菌与热灭活SLAM_BAF01减轻FMT诱导的行为与神经内分泌损伤
行为学测试（EPM、OFT、NOR）表明，热灭活SLAM_BAF01能有效逆转Post-FMT小鼠的焦虑样行为和认知功能损伤，效果甚至优于活菌。在分子层面，热灭活处理显著增加了小鼠脑内的GABA水平（+150%），降低了血清皮质酮水平（-17%），同时上调了脑源性神经营养因子（Bdnf）表达，并下调了促肾上腺皮质激素释放激素受体1（Crhr1）的表达，提示其通过调节HPA轴和神经递质系统发挥抗焦虑和益认知作用。
3.4.3 小鼠粪菌移植及SLAM_BAF01处理期间的肠道微生物组动态
16S rRNA测序分析表明，热灭活SLAM_BAF01显著改变了移植后小鼠的肠道菌群结构，增加了Shannon多样性，并富集了阿克曼菌科（Akkermansiaceae）、毛螺菌科（Lachnospiraceae）和颤螺旋菌科（Oscillospiraceae）等有益菌。基于PICRUSt2的功能预测分析显示，热灭活处理上调了与细胞粘附分子相关的微生物通路。
3.4.4 SLAM_BAF01调节移植断奶猪粪菌小鼠的粪便代谢组
代谢组学分析发现，热灭活SLAM_BAF01处理组小鼠粪便中乳酸、2-羟基-3-甲基丁酸和哌啶酸等代谢物显著增加，且这些变化与有益的微生物分类群丰度呈正相关，揭示了菌群-代谢物-宿主表型之间的潜在关联。
3.5 断奶仔猪实验
为验证在生理相关模型中的效果，研究直接在断奶仔猪日粮中添加了热灭活SLAM_BAF01粉剂，进行为期3周的饲养试验。
3.5.1 日粮补充热灭活SLAM_BAF01改善了断奶仔猪的生长效率
与对照组相比，补充热灭活SLAM_BAF01的仔猪在试验末期获得了更高的平均日增重（ADG），且料重比（G:F）显著改善，表明其生长效率和饲料转化率得到提升。
3.5.2 日粮补充热灭活SLAM_BAF01调节了断奶仔猪的血清代谢与氧化应激标志物
血清生化分析显示，补充组仔猪的乳酸脱氢酶（LDH）和甘油三酯（TG）水平显著降低，而高密度脂蛋白（HDL）水平升高，同时血清皮质醇水平显著下降，表明热灭活处理能有效减轻断奶诱导的全身性炎症和应激反应。
3.5.3 日粮补充热灭活SLAM_BAF01调节了断奶仔猪的肠道微生物和代谢环境
尽管整体微生物群落结构未发生剧变，但补充组仔猪粪便中肠杆菌科（Enterobacteriaceae）和葡萄球菌科（Staphylococcaceae）的相对丰度降低，而丁酸球菌科（Butyricoccaceae）、月形单胞菌科（Selenomonadaceae）和韦荣球菌科（Veillonellaceae）等增加。代谢组分析进一步发现，补充组仔猪粪便中多种氨基酸（如L-丙氨酸、L-苏氨酸）水平降低，提示其可能改善了肠道对氨基酸的吸收和利用效率。
总结而言，本研究系统性地证明，来自猪源的脆弱拟杆菌SLAM_BAF01经热灭活处理后，仍能作为一种高效的后生元干预剂，通过调节“肠道-大脑-微生物组”轴，全面缓解断奶引发的多重应激。在小鼠模型中，它通过重塑肠道菌群、增强肠道屏障、激活PSA相关的免疫调节通路，以及调节中枢神经系统的GABA和皮质酮水平，有效改善了焦虑行为和认知功能损伤。在更具转化意义的断奶仔猪模型中，其改善生长性能、降低炎症和应激标志物的效果得到进一步验证。这项研究的意义重大，它不仅为理解断奶应激下微生物-宿主互作提供了新的见解，更重要的是，它成功地将具有严格厌氧、活菌应用困难的下一代益生菌，转化为一种安全、稳定、易于生产和储运的热灭活后生元制剂，为畜牧业开发新型功能性饲料添加剂，以及为人类医学中探索基于微生物的神经精神健康干预方案，都开辟了一条极具潜力的新路径。研究强调了益生后生元在调控复杂的宿主生理轴（尤其是肠-脑轴）方面的独特价值，为开发更稳定、可规模化的微生态干预产品奠定了坚实的实验基础。
