益生菌乳酸片球菌（Pediococcus acidilactici）CNCM MA 18/5（Bactocell PA）通过调节氧化应激与炎症通路对链脲佐菌素（STZ）诱导糖尿病大鼠的治疗作用

《Food Science & Nutrition》：Therapeutic Effects of Probiotic Pediococcus acidilacticiCNCM MA 18/5 (Bactocell PA) via Modulation of Oxidative Stress and Inflammatory Pathways in Streptozotosin Induced Diabetic Rats

　　

糖尿病仍然是一个全球性的公共卫生问题。本研究旨在探讨乳酸片球菌（Pediococcus acidilactici）CNCM MA 18/5M（PA）对糖尿病的治疗作用。研究人员将动物随机分为5组。通过腹腔注射单次剂量60?mg/kg的链脲佐菌素（STZ）诱导大鼠产生糖尿病 mellitus（DM）。研究人员给动物喂食1?mL用PA发酵的牛奶（1?×?108?CFU/mL）持续20天。研究人员通过麻醉处死所有大鼠获取血液和胰腺组织。与对照组和DM组相比，糖尿病组血清葡萄糖、糖化血红蛋白（HbA1c）、胰腺组织丙二醛（MDA）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白细胞介素-1β（IL-1β）水平升高，而血清胰岛素水平、过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）活性在糖尿病组较低。给DM大鼠施用PA降低了葡萄糖、HbA1c、胰腺组织MDA、TNF-α和IL-1β水平，增加了血清胰岛素水平、CAT和SOD活性。PA将NF-κB和TLR-4基因的表达水平降低至表达以下，而HO-1、Nrf-2和Keap-1则升高。基于生化参数和组织病理学发现，如初步研究所确定，PA有效降低了糖尿病大鼠的血糖和HbA1c水平，减少了脂质过氧化，增强了抗氧化酶活性，并减轻了氧化应激。此外，由于此前没有研究调查乳酸片球菌（Pediococcus acidilactici）CNCM MA 18/5对STZ诱导的糖尿病胰腺组织中NF-κB、Tlr-4以及HO-1、Nrf-2和Keap-1信号通路的影响，本研究作为文献中的开创性贡献。

本研究针对糖尿病治疗中存在口服降糖药副作用多、亟需开发新型安全治疗剂的现状，探讨了益生菌乳酸片球菌（Pediococcus acidilactici）CNCM MA 18/5（Bactocell PA）在链脲佐菌素（STZ）诱导的糖尿病大鼠模型中的治疗作用及其对氧化应激与炎症信号通路的调节机制。研究人员将35只雄性Sprague Dawley大鼠分为对照组（C）、糖尿病+二甲双胍（DM+MET）组、糖尿病（DM）组、糖尿病+PA（DM+PA）组及PA组（PA）。通过腹腔注射STZ（60?mg/kg）建立糖尿病模型，DM+PA组和PA组每日经口灌胃1?mL PA发酵乳（1×10⁸CFU/mL），持续20天；DM+MET组每日灌胃二甲双胍（45?mg/kg）。实验结束时采集血清和胰腺组织，检测血清葡萄糖、胰岛素、糖化血红蛋白（HbA1c），胰腺组织丙二醛（MDA）、TNF-α、IL-1β、CAT、SOD，并通过Western blotting分析胰腺组织中NF-κB、TLR-4、HO-1、Nrf-2、Keap-1的蛋白表达，同时进行胰腺组织苏木精-伊红（HE）染色组织病理学评估。

研究背景方面，糖尿病是全球性公共卫生问题，患病率持续上升，现有口服降糖药物常伴随低血糖、胃肠道不适等副作用，且许多患者无法实现良好的血糖控制。肠道 microbiota 失衡被认为参与糖尿病发生发展，益生菌因其降糖、抗氧化及抗炎特性成为潜在的抗糖尿病制剂。乳酸片球菌（Pediococcus acidilactici）CNCM MA 18/5（Bactocell PA）是欧洲食品安全局批准的乳酸菌，常用于水产和畜禽饲料添加剂，但其在糖尿病尤其是相关信号通路中的作用尚不清楚，因此研究人员开展了此项研究。

主要技术方法包括：使用雄性Sprague Dawley大鼠（来源：Ataturk University 医学实验应用与研究中心），通过腹腔注射STZ（60?mg/kg）诱导糖尿病模型；制备PA发酵脱脂乳（接种量10⁸CFU/mL）进行每日经口灌胃干预20天，并以二甲双胍（45?mg/kg）作为阳性对照；实验终点采集血清及胰腺组织，采用ELISA检测血清胰岛素、胰腺TNF-α及IL-1β，比色法检测血糖、HbA1c、MDA、CAT、SOD；Western blotting检测胰腺NF-κB、TLR-4、HO-1、Nrf-2、Keap-1蛋白表达（以β-tubulin为内参）；胰腺组织经10%中性缓冲福尔马林固定、石蜡包埋、HE染色后进行盲法组织病理学评分（评估胰岛退变、坏死及炎症细胞浸润）。

研究结果如下：

3.1 血清及胰腺组织生化参数评估：与对照组相比，糖尿病组血清葡萄糖、HbA1c显著升高，血清胰岛素水平显著降低；胰腺组织MDA、TNF-α、IL-1β显著升高，抗氧化酶CAT、SOD活性显著降低（p<0.001）。PA治疗组（DM+PA）较糖尿病组血清葡萄糖、HbA1c、胰腺MDA、TNF-α、IL-1β显著下降，血清胰岛素水平及胰腺CAT、SOD活性显著升高（p<0.001），效果接近二甲双胍组。

3.2 Western blotting分析评估：糖尿病组胰腺组织NF-κB及TLR-4蛋白表达最高，PA治疗组较糖尿病组显著降低（p<0.001）；糖尿病组HO-1、Nrf-2、Keap-1蛋白表达最低，PA治疗组较糖尿病组显著升高（p<0.001），表明PA可抑制炎症相关NF-κB/TLR-4通路，激活抗氧化Nrf-2/HO-1/Keap-1通路。

3.3 组织病理学分析评估：对照组及PA组胰腺组织胰岛结构正常，无退变及坏死；糖尿病组胰岛出现严重萎缩、退行性及坏死改变，并伴有以淋巴细胞为主的单核细胞浸润；DM+MET及DM+PA组胰岛结构改善，退变、坏死及炎症反应显著减轻。

讨论与结论部分总结：糖尿病伴随氧化应激及慢性低度炎症，STZ诱导的糖尿病模型中氧化应激标志物MDA升高，抗氧化酶CAT、SOD下降，促炎因子TNF-α、IL-1β升高。本研究首次表明，乳酸片球菌（Pediococcus acidilactici）CNCM MA 18/5（Bactocell PA）可显著降低糖尿病大鼠血糖及HbA1c，提升血清胰岛素水平，减少胰腺脂质过氧化及炎症因子，增强抗氧化酶活性；其机制与下调胰腺NF-κB及TLR-4炎症通路蛋白表达、上调HO-1、Nrf-2及Keap-1抗氧化通路蛋白表达相关，从而减轻胰岛细胞损伤及炎症浸润。该研究为PA作为糖尿病管理的潜在制剂提供了实验依据，未来需进一步研究其在其他代谢疾病及糖尿病并发症中的作用。