《Cellular and Molecular Life Sciences》：Lactiplantibacillus plantarum GUANKE ameliorates influenza a virus-induced inflammation and lung barrier dysfunction through enhancing mitophagy and improving oxidative phosphorylation
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本文推荐研究人员针对流感病毒引发的过度炎症反应及肺屏障损伤问题，开展植物乳杆菌GUANKE干预作用的机制研究。结果表明，GUANKE及其代谢产物亚油酸可通过增强Parkin依赖的线粒体自噬、恢复线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）功能，显著减轻肺部炎症因子分泌、改善肺屏障蛋白表达，为益生菌辅助防治病毒性肺炎提供了新的分子靶点与理论依据。
流感病毒不仅自身直接损伤呼吸道细胞，更常引发失控的“炎症风暴”，导致急性呼吸窘迫综合征（ARDS）甚至死亡。目前临床上尚缺乏能够有效遏制这种过度炎症反应的特异性药物。与此同时，越来越多的研究提示，肠道与肺部之间通过“肠-肺轴”紧密联系，肠道菌群及其代谢产物能够远程调节肺部免疫状态。益生菌作为能够调节宿主免疫的微生物，在缓解呼吸道病毒感染方面展现出潜力。然而，益生菌如何通过具体分子机制减轻病毒性肺炎的炎症损伤，尤其是是否通过调控细胞能量工厂——线粒体的功能来发挥作用，仍是亟待阐明的科学问题。
本研究聚焦于一株从健康人粪便中分离的植物乳杆菌GUANKE（Lactiplantibacillus plantarum GUANKE）。该团队前期工作已证实GUANKE能缓解SARS-CoV-2（严重急性呼吸综合征冠状病毒2）感染引起的小鼠肺炎。在此基础上，研究人员进一步追问：GUANKE是否也能对抗甲型流感病毒（IAV）感染？如果能，其背后的保护机制是什么？是否与线粒体这一关键细胞器有关？为了回答这些问题，研究团队在C57BL/6小鼠中建立了IAV感染模型，并通过口服给予GUANKE或其关键代谢产物进行干预，系统评估了肺部炎症、屏障功能、线粒体形态与功能、以及相关分子通路的变化。相关研究成果已发表于生命科学领域的知名期刊《Cellular and Molecular Life Sciences》。
为开展此项研究，作者主要应用了以下几项关键技术方法：利用甲型流感病毒PR8株感染C57BL/6J小鼠构建肺炎模型；通过酶联免疫吸附试验（ELISA）检测肺组织炎症因子水平；采用苏木精-伊红（H&E）染色、透射电子显微镜（TEM）观察肺组织病理和线粒体超微结构；运用蛋白质免疫印迹（Western Blot）和实时定量聚合酶链式反应（qRT-PCR）分析关键蛋白与基因的表达；对小鼠肺组织和粪便样本分别进行转录组测序（RNA-seq）和16S rRNA基因测序以探索整体转录变化和肠道菌群组成；利用高靶向代谢组学技术检测盲肠内容物和GUANKE发酵上清中的代谢物谱。
研究结果
口服GUANKE减轻了IAV感染小鼠肺组织的炎症反应
研究表明，高剂量GUANKE（5 × 109CFU/天）口服干预能显著降低IAV感染小鼠肺组织中肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-1β）和IL-6的水平，减少炎性细胞浸润，并缓解感染导致的肺屏障紧密连接蛋白（ZO-1、Occludin、Claudin-5）下调。
口服GUANKE增强了正常和IAV感染小鼠的氧化磷酸化通路
转录组分析发现，GUANKE能增强小鼠肺组织中氧化磷酸化（OXPHOS）相关通路的基因表达。在IAV感染后，宿主肺组织OXPHOS通路被抑制，而GUANKE干预可以逆转这种抑制，上调OXPHOS复合物相关基因（如Ndufs8、Atp5e等）和蛋白（如ATP5A1、MTCO2等）的表达。
氧化磷酸化抑制剂寡霉素A拮抗GUANKE对IAV感染小鼠的保护作用
使用OXPHOS抑制剂寡霉素A（Oligomycin A）处理后，GUANKE在改善IAV感染小鼠体温、肺指数、炎症因子分泌及屏障蛋白表达方面的保护作用被显著削弱，证明GUANKE的保护效应依赖于其恢复OXPHOS功能的能力。
GUANKE治疗改善了IAV感染小鼠肺组织的线粒体质量
透射电镜结果显示，IAV感染导致小鼠肺细胞线粒体肿胀、嵴结构模糊，而GUANKE干预改善了线粒体超微结构。同时，GUANKE上调了线粒体功能相关分子（如TFAM、TOM20）的表达，并下调了由线粒体损伤激活的cGAS/STING通路蛋白水平。
GUANKE通过增强线粒体自噬减轻IAV感染小鼠肺组织炎症
GUANKE干预进一步增强了IAV感染小鼠肺组织中线粒体自噬（Mitophagy）水平，表现为Pink1、Parkin蛋白表达及LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值升高，Mfn2和P62蛋白表达降低。使用自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤（3-MA）抑制线粒体自噬后，GUANKE对炎症因子IL-1β和IL-6分泌的抑制作用以及对屏障蛋白的保护作用被抵消。
GUANKE调节IAV感染小鼠肠道菌群失调和代谢功能障碍
16S rRNA测序显示GUANKE干预能使IAV感染导致的肠道菌群紊乱（如Faecalibaculum丰度升高）趋向正常。代谢组学分析发现，GUANKE发酵上清及GUANKE干预后小鼠盲肠内容物中，多种代谢物发生改变，其中亚油酸（Linoleic acid）含量显著上升，且与炎症因子水平呈显著负相关。
外源性补充GUANKE的代谢物亚油酸对IAV感染小鼠具有保护作用
直接给IAV感染小鼠灌胃亚油酸（40 mg/kg），能够部分模拟GUANKE的保护效果，包括恢复体温、降低肺指数、减少IL-6分泌和cGAS/STING蛋白表达，并改善部分屏障蛋白（ZO-1、Occludin）的表达。然而，亚油酸对TNF-α、IL-1β和Claudin-5的调节作用不如GUANKE全面。
亚油酸通过调节线粒体氧化磷酸化和线粒体自噬抑制IAV感染小鼠的IL-6分泌并促进紧密连接蛋白表达
机制上，亚油酸与GUANKE类似，也能上调肺组织OXPHOS相关蛋白表达、改善线粒体结构、增强线粒体自噬标志物水平。使用寡霉素A或3-MA分别抑制OXPHOS或线粒体自噬后，亚油酸对IL-6分泌的抑制和对屏障蛋白的保护作用也随之消失。
研究结论与意义
本研究表明，益生菌植物乳杆菌GUANKE能够有效缓解甲型流感病毒引起的肺部炎症损伤和屏障功能障碍。其核心机制在于：GUANKE及其代谢产物亚油酸通过增强Parkin依赖的线粒体自噬，及时清除受损的线粒体；同时恢复线粒体的氧化磷酸化功能。这两方面共同改善了线粒体质量控制，从而抑制了由线粒体损伤触发的cGAS/STING等炎症通路，最终减轻了炎症因子风暴并保护了肺屏障完整性。
这项研究的意义在于：首先，它从一个全新的角度——线粒体质量控制，揭示了益生菌GUANKE抗病毒性肺炎的深层分子机制，将肠道菌群代谢物、线粒体功能与肺部免疫紧密联系起来。其次，研究明确了亚油酸是GUANKE发挥保护作用的关键效应分子之一，为开发基于益生菌或其特定代谢产物的新型辅助治疗策略提供了直接靶点。最后，该研究不仅深化了对“肠-肺轴”理论的认识，也为应对流感及其他呼吸道病毒感染引发的过度炎症反应提供了新的干预思路，具有重要的理论价值与潜在的应用前景。
