猫源Ligilactobacillus agilis ZY25与Ligilactobacillus salivarius ZY35通过多靶点调控缓解肠致病性大肠杆菌诱导的小鼠肠道损伤与菌群失调

《Microorganisms》：Feline-Derived Ligilactobacillus agilis ZY25 and Ligilactobacillus salivarius ZY35 Alleviate Enteropathogenic Escherichia coli-Induced Intestinal Injury and Microbial Dysbiosis in Mice Weiwei Wang, Li Pan, Chengyi Miao, Qianqian Chen, Huakai Wang, Chenxiang Sun, Xiaohan Chang, Yuqiang Zhang, Jianmei Wang and Wei Xiong

本研究针对日益严峻的抗生素耐药性问题，探索了猫源益生菌（L. agilis ZY25 和 L. salivarius ZY35）作为替代方案，在缓解肠致病性大肠杆菌（EPEC）感染所致肠道损伤方面的作用。通过小鼠模型验证，研究发现，特别是在感染前后持续给予益生菌的方案，能够有效改善体重减轻、腹泻，降低血清屏障损伤标志物（D-lactate、DAO、LPS），调节Th1/Th2型细胞因子（如提升IL-4、IL-10，降低TNF-α、IL-6、IL-1β、IFN-γ、CRP）和免疫球蛋白（IgA、IgG、IgM）水平，并通过调控肠道菌群（如富集Lachnospiraceae_NK4A136_group，抑制促炎性的Desulfovibrio）发挥保护作用，为开发面向宠物猫的精准益生菌制剂提供了重要的概念验证依据。

　　

在我们的肠道中，居住着数以万亿计的微生物，它们不仅帮助我们消化食物，更是守护肠道健康的第一道屏障。然而，当病原菌入侵，这道屏障就可能被攻破。肠致病性大肠杆菌（Enteropathogenic Escherichia coli, EPEC）就是这样一种常见的肠道致病菌，它能破坏肠道黏膜的紧密连接，引发炎症，并导致严重的腹泻，尤其是在幼童和动物中。更棘手的是，传统的抗生素疗法在杀灭病原菌的同时，也可能误伤肠道内有益菌群，加剧菌群失调，并催生耐药性的“超级细菌”。面对这一难题，寻找能够精准打击病原、同时维护肠道生态平衡的替代疗法，成为科研和临床关注的热点。益生菌，作为活的微生物，因其潜在的调节菌群、增强屏障和免疫的能力，被视为一种有前景的方案。然而，大多数研究都基于人或啮齿类动物来源的菌株，对于猫等伴侣动物，特别是从健康猫体内分离出的、可能更适应宿主环境的“本土”益生菌，其功效和机制尚不明确。为此，研究人员在《Microorganisms》上发表了一项研究，探索了两株从健康猫粪便中分离的益生菌——Ligilactobacillus (L.) agilis ZY25 和 L. salivarius ZY35，是否能在小鼠模型中抵御EPEC的攻击，保护肠道健康。

为探究上述问题，研究人员开展了一项为期21天的动物实验。他们使用了48只C57BL/6雄性小鼠，将其随机分为6组，每组8只，包括：空白对照组（CON）、EPEC感染模型组（MOD）、抗生素（金霉素，Chlortetracycline, CTC）阳性对照组、仅感染后治疗的益生菌组（PRO-T）、仅感染前预防的益生菌组（PRO-P）以及感染前后持续补充的益生菌组（PRO）。在实验的第8至14天，对感染组小鼠每日灌胃EPEC菌液进行攻击。研究的评估体系非常全面，涵盖了临床症状（体重、腹泻评分）、血清生化与免疫指标（肠道屏障标志物D-乳酸、二胺氧化酶、脂多糖，免疫球蛋白IgA/IgG/IgM，促炎与抗炎细胞因子如TNF-α, IL-6, IL-1β, IFN-γ, IL-4, IL-10，以及C反应蛋白）、组织病理学（空肠和回肠的绒毛高度、隐窝深度，脾脏形态）以及肠道微生物组分析（通过16S rRNA基因测序技术对盲肠内容物进行分析）。这些技术手段共同构建了一个多维度、系统性的疗效评价框架。

3.1. 益生菌缓解腹泻和体重减轻

EPEC攻击导致小鼠出现明显的体重下降和腹泻。模型组（MOD）体重显著低于对照组，而所有益生菌干预组，特别是持续补充组（PRO），体重下降得到缓解，在恢复期体重增长趋势更好。在腹泻方面，模型组评分最高，益生菌干预，尤其是PRO组，能显著降低腹泻严重程度和持续时间。

3.2. 益生菌改善与屏障破坏相关的血清生物标志物

EPEC感染破坏了肠道屏障，导致血液中标志肠道通透性增加的D-乳酸（D-LA）、二胺氧化酶（DAO）和标志内毒素易位的脂多糖（LPS）水平显著升高。益生菌干预，特别是PRO组，能有效降低这些指标，表明其有助于修复肠道屏障功能，减少“肠漏”。

3.3. 血清免疫球蛋白

EPEC感染抑制了全身性体液免疫，模型组的血清免疫球蛋白（IgA, IgG, IgM）水平显著降低。益生菌补充，尤其是CTC和PRO组，能不同程度地提升这些免疫球蛋白水平，增强机体的免疫防御能力。

3.4. 血清细胞因子和CRP

感染引发了强烈的全身炎症反应，模型组的促炎细胞因子（TNF-α, IL-6, IL-1β, IFN-γ）和C反应蛋白（CRP）水平飙升，而抗炎细胞因子（IL-4, IL-10）水平下降。益生菌干预，特别是PRO和CTC组，能够逆转这种失衡，降低促炎因子，提升抗炎因子，将免疫状态从过度的Th1型炎症反应向更平衡的方向调节。

3.5. 脾脏形态和器官指数

EPEC感染导致脾脏肿大（脾脏重量增加），组织切片显示脾脏结构紊乱，表明白细胞（免疫细胞）活跃。益生菌干预，特别是CTC和PRO组，减轻了脾脏肿大，改善了脾脏的组织结构。

3.6. 空肠和回肠组织形态学

EPEC攻击严重损伤了肠道结构，模型组的小肠绒毛变短、隐窝变浅，这直接影响了营养吸收功能。所有益生菌干预组都显示出不同程度的改善，绒毛高度和隐窝深度得到恢复，其中持续补充组（PRO）的效果尤为明显。

3.7. 盲肠微生物群组成和多样性

通过16S rRNA测序分析盲肠菌群发现，EPEC感染扰乱了肠道微生态平衡。模型组中，有益菌如毛螺菌科（Lachnospiraceae）相关菌群减少，而与炎症相关的硫酸盐还原菌如脱硫弧菌（Desulfovibrio）和某些潜在致病菌增加。抗生素（CTC）处理虽然抑制了病原，但也显著降低了菌群的整体多样性和丰富度。而益生菌干预，特别是PRO组，能够部分恢复菌群多样性，富集有益菌（如Lachnospiraceae_NK4A136_group），并抑制脱硫弧菌等有害菌，其效果在维持菌群生态平衡方面优于单纯的抗生素治疗。

3.8. LEfSe和Kruskal-Wallis分析鉴定的差异性盲肠微生物群

线性判别分析（LEfSe）进一步揭示了各组的特征菌群。例如，模型组以脱硫弧菌为特征，而益生菌干预组则与乳杆菌目（Lactobacillales）或另枝菌属（Alistipes）等菌群相关联。这些差异菌群与宿主健康状态密切相关。

3.9. Spearman相关性分析

相关性分析将菌群变化与宿主表型紧密联系。研究发现，脱硫弧菌等促炎菌与血清促炎因子（TNF-α, IL-6等）和屏障损伤标志物（LPS）呈正相关，而与免疫球蛋白（IgA, IgG）呈负相关。相反，毛螺菌科相关有益菌则与促炎指标负相关，与免疫球蛋白正相关。这从数据层面证实了益生菌通过调节特定菌群来改善宿主炎症和免疫状态的潜在机制。

本研究得出结论，猫源益生菌L. agilis ZY25和L. salivarius ZY35能有效缓解EPEC诱导的小鼠肠道损伤。其保护作用体现在多个层面：临床症状上，减轻了体重下降和腹泻；生理结构上，改善了肠道绒毛形态，降低了血清屏障损伤标志物（D-LA, DAO, LPS）；免疫系统上，平衡了促炎与抗炎细胞因子，提升了免疫球蛋白水平；微生物生态上，重塑了肠道菌群，富集了有益菌，抑制了促炎菌。在三种干预策略（仅预防、仅治疗、持续补充）中，感染前后持续补充益生菌的方案（PRO）展现出最全面、最稳定的保护效果。

讨论部分深入剖析了这些发现的潜在机制和意义。首先，猫源菌株可能因其对食肉动物宿主环境的适应性而具有独特的优势。它们能通过产酸（乳酸、乙酸）、产生细菌素（如Salivaricin）、竞争性定植等多种方式直接抑制EPEC。其次，益生菌的益处不仅在于“抗菌”，更在于“调菌”和“免疫”。它们通过恢复产短链脂肪酸（如丁酸）的有益菌（如毛螺菌科），抑制产硫化氢的促炎菌（如脱硫弧菌），从代谢层面加固肠道屏障并调节免疫。同时，它们能直接调控宿主免疫，使炎症反应从过激的Th1型向更平衡的Th1/Th2状态转变。

该研究的重要意义在于，它为首个在体内系统评估猫源Ligilactobacillus益生菌对抗EPEC感染的研究之一，为解决抗生素耐药性和肠道菌群保护之间的矛盾提供了新的思路。特别是指出了干预时机的重要性，持续干预方案优于单纯的预防或治疗，这对未来设计临床益生菌应用方案具有指导价值。当然，作者也谨慎指出，本研究是在小鼠模型中完成的初步概念验证，猫与小鼠在肠道生理和菌群构成上存在差异。因此，这些充满希望的结果最终需要在猫本体中进行验证，以推动其真正转化为服务于宠物猫肠道健康的精准营养或治疗产品。这项研究为开发下一代宿主适应性的伴侣动物益生菌制剂奠定了坚实的科学基础。