经过基因组分析的Lacticaseibacillus rhamnosus Hao9菌株能够缓解由DSS（二硝基磺酸盐）诱导的慢性低度炎症，并调节肠道微生物群

《Food and Bioproducts Processing》：Genome-characterized Lacticaseibacillus rhamnosus Hao9 alleviates DSS–induced chronic low-grade inflammation and modulates the gut microbiota

该研究系统评估了乳酸乳球菌Hao9的益生菌特性、安全性及基因组特征，并验证其在慢性低度炎症中的保护作用。体外实验显示Hao9具有优异的胃酸和胆盐耐受性，无溶血活性及耐药基因，基因组分析揭示其携带应激适应和代谢关键基因。体内实验表明Hao9可显著降低小鼠血清内毒素（LPS）、IL-6和TNF-α水平，减轻结肠组织病理损伤及肝酶异常，同时改善肠道菌群多样性并抑制炎症相关菌群。分隔符

　　

杨敏欣|于金燕|王胜利|廖贤燕|韩梅|黄俊义

上海大学生命科学学院食品营养与慢性疾病干预实验室，中国上海

摘要

本研究全面评估了Lacticaseibacillus rhamnosus Hao9的益生菌特性、安全性、基因组特征及其对慢性低度炎症的保护作用。方法包括生存能力和安全性测试、使用Illumina和PacBio平台进行的全基因组测序，以及利用小鼠模型进行的体内实验（小鼠接受0.2%硫酸葡聚糖（DSS）处理12周）。结果表明，Hao9具有很强的耐酸性和耐胆盐性，中等程度的聚集能力，且无溶血活性，并具有明确的抗生素敏感性谱型。基因组分析证实其遗传背景安全，缺乏毒力因子或移动抗性元件，同时突出了与应激适应、表面锚定和碳水化合物代谢相关的基因。在小鼠模型中，Hao9干预显著减轻了长期DSS暴露的生理影响，降低了血清脂多糖、IL-6和TNF-α水平，减轻了结肠组织损伤，并降低了肝酶升高。此外，肠道微生物群分析显示，Hao9的给药部分恢复了微生物多样性，通过抑制与炎症相关的菌群重塑了微生物群结构，并促进了有益菌属的恢复。总体而言，L. rhamnosus Hao9表现出良好的安全性和基因组支持的胃肠道适应性。Hao9的给药与炎症和组织学指标的改善、循环LPS水平的降低以及肠道微生物群的组成变化相关，支持其作为维持肠道稳态的候选益生菌的潜力。

引言

益生菌被定义为在适当剂量下能够为宿主带来健康益处的活微生物，强调明确的微生物实体、给药时的存活能力以及可证明的健康效果（Prajapati等人，2024年）。乳酸菌、链球菌和双歧杆菌因长期安全使用而得到监管机构的认可，并广泛用于发酵食品和益生菌产品中（Alizadeh Behbahani等人，2023年）。微生物组研究的进展进一步将益生菌干预与多种肠道相关、代谢和免疫相关疾病的改善联系起来，包括炎症性肠病、肠易激综合症、代谢失调、肥胖和支持性肿瘤护理（Ji等人，2023年；Liang等人，2024年）。重要的是，益生菌的效果并非普遍存在于整个属或物种中，而往往具有高度的菌株特异性，不同菌株在胃肠道耐受性、定植能力、免疫调节活性和代谢产物方面存在差异。因此，必须在系统性的、基于菌株的证据基础上确定益生菌在疾病中的疗效。

炎症性肠病（IBD），包括溃疡性结肠炎（UC）和克罗恩病（CD），是一组以复发性和慢性进展为特征的免疫介导的胃肠道疾病（Vuyyuru等人，2022年）。其病理生理学通常被认为是遗传易感性、环境触发因素、免疫失调和肠道微生物紊乱的综合结果。在组织和分子水平上，这些因素共同导致了高度一致的致病级联反应。黏膜屏障完整性的最初破坏，表现为紧密连接受损、黏液层功能改变和上皮稳态紊乱，促进了腔内微生物成分和微生物相关分子模式穿过上皮界面的转移（Konjar等人，2025年）。这种破坏加剧了促炎通路的激活，表现为TNF-α和IL-6等细胞因子的升高，伴随氧化应激增加和活性氧（ROS）的积累。由此产生的炎症环境进一步加重了屏障功能障碍并促进了菌群失调，从而形成了一个自我持续的恶性循环。在这个循环中，内毒素负担的增加，特别是脂多糖（LPS），通常被视为连接屏障功能障碍和全身炎症的关键纽带（Konjar等人，2025年；Page等人，2022年）。除了作为肠道来源的炎症压力的替代指标外，LPS还可能通过门脉循环到达肝脏，影响肝脏炎症和代谢稳态，从而涉及肠道-肝脏轴。因此，当代IBD的管理已经超越了控制局部结肠炎症和组织损伤，还强调恢复屏障稳态、减少内毒素负荷和重建肠道微生物群。

在这种机制背景下，益生菌被提出作为多靶点策略，以干扰IBD发病的关键步骤。某些菌株能够耐受胃肠道压力并作用于黏膜，从而支持上皮稳态和屏障修复（Mercado-Monroy等人，2025年）。益生菌还可能通过竞争性相互作用和代谢效应抑制病原菌的扩张，同时促进有益菌群的恢复。此外，微生物成分和代谢产物可以调节黏膜免疫环境，重新平衡促炎/抗炎信号通路并减少炎症介质的释放（Furnari等人，2025年）。尽管如此，仍存在两个证据缺口。首先，许多研究报告了微生物群变化的临床或组织学改善，但对功能节点（特别是屏障完整性和内毒素负荷以及全身炎症指标）的验证有限，这些节点将微生物变化与宿主益处因果关联起来。其次，效果仍经常在属/物种水平上概括，缺乏将体外表型与基因组特征以及最终体内机制终点联系起来的充分菌株特异性证据。这种端到端的闭环方法的缺失限制了结果的可解释性和可重复性。

值得注意的是，大多数DSS模型依赖于高浓度和短时间来诱导急性或中度至重度的结肠炎（Calvete-Torre等人，2024年）。虽然这些模型对于探究急性黏膜损伤和炎症级联反应很有价值，但它们不能完全反映临床实践中常见的慢性、低度和波动的炎症（Dong等人，2024年）。慢性低度炎症通常表现为持续但轻微的组织病理学变化、轻微的屏障损伤、内毒素负荷增加以及长期的微生物变化（Dong等人，2024年）。这种状态更符合维持阶段、易复发时期或亚临床炎症负担的情况，可能更好地捕捉到针对微生物组的干预措施在长期管理和恢复稳态方面的潜力。

在我们之前的研究中，L. rhamnosus Hao9被发现可以改善由2.5%（w/v）DSS诱导的结肠炎小鼠的肠道微生物群失调和炎症反应（Han等人，2022年）。基于这些发现，本研究进一步评估了Hao9在慢性低度炎症小鼠模型中的潜在保护作用。我们首先进行了体外的胃肠道压力耐受性（酸性和胆盐耐受性）、自聚集能力和基线安全属性（溶血活性和抗菌敏感性谱型）的表征。然后进行了全基因组测序，并通过多数据库注释来确定潜在的功能决定因素和评估遗传安全风险。最后，使用低剂量DSS诱导的慢性低度炎症小鼠模型，系统地评估了Hao9对炎症相关结果的影响，包括促炎介质和内毒素负荷，以及其改善肠道微生物群失调的能力。这些数据旨在为Hao9作为候选益生菌菌株的功能开发提供可解释和可重复的实验支持，并为在慢性低度炎症条件下益生菌作用的机制研究提供信息。

章节片段

细菌菌株和培养条件

L. rhamnosus Hao9保存在中国普通微生物菌种保藏中心（CGMCC），菌种编号为CGMCC No. 23561（Han等人，2022年）。它保存在含有20%（v/v）甘油的de Man–Rogosa–Sharpe（MRS）培养基中，温度为?80 °C。实验前，将菌株在37 °C的MRS培养基中培养18–24小时，并进行两次传代以获得对数生长阶段的细胞。细菌细胞通过8,000 × g离心10分钟进行收集。

L. rhamnosus Hao9的体外益生菌特性和安全性谱型

胃肠道压力耐受性、自聚集能力和与安全性相关的特性（溶血活性和抗生素敏感性）是初步筛选候选益生菌菌株的关键体外标准。我们首先评估了Hao9在模拟胃酸条件下的存活能力（图1A）。与参考菌株GG相比，Hao9在pH 2.0、2.5和3.0下的存活率分别为55.55%、91.27%和91.72%

讨论

在这项研究中，我们通过结合体外益生菌表征和安全性评估、全基因组测序及功能注释，以及使用长期低剂量DSS诱导的慢性低度炎症小鼠模型的体内验证，对Hao9这一候选益生菌菌株进行了研究（Mohammad & Thiemermann，2021年）。总体而言，我们的发现表明Hao9具有明显的抗炎和微生物群调节作用

结论

本研究通过体外表征、基因组分析和体内验证，在长期低剂量DSS诱导的慢性低度炎症小鼠模型中，为基因组支持的益生菌候选L. rhamnosus Hao9建立了综合的证据框架。Hao9表现出良好的胃肠道耐受性、中等程度的自聚集特性和令人满意的安全性谱型，其基因组特征支持应激适应和代谢潜力。体内实验中，Hao9降低了

CRediT作者贡献声明

廖贤燕：可视化、监督、研究。黄俊义：写作——审稿与编辑、可视化、监督、资源管理、项目管理、方法学、数据管理。韩梅：验证、监督、项目管理、方法学、资金获取、数据管理、概念构思。杨敏欣：写作——初稿撰写、可视化、资源管理、项目管理、方法学、正式分析、概念构思。于金燕：可视化、验证

数据可用性声明

数据将应要求提供。

资金来源

本研究得到了上海浦江计划24PJD081的支持。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。