罗伊氏乳杆菌与丁酸梭菌联用通过增强屏障完整性及调控免疫-微生物稳态改善5-氟尿嘧啶诱导的大鼠肠黏膜炎

《Journal of Cellular Physiology》：A Probiotic Combination of Limosilactobacillus reuteri and Clostridium butyricum Ameliorates 5-Fluorouracil-Induced Intestinal Mucositis in Rats by Strengthening Barrier Integrity and Modulating Immuno-Microbial Homeostasis

　　

5-氟尿嘧啶（5-fluorouracil, 5FU）诱导的肠黏膜炎显著限制其临床应用并影响患者预后。基于前期研究发现由罗伊氏乳杆菌（Limosilactobacillus reuteri）BCRC 80379与丁酸梭菌（Clostridium butyricum）MIYAIRI 588组成的特定益生菌配方（合称LCs）可缓解顺铂诱导的黏膜炎，本研究评估了LCs对Wistar大鼠5FU诱导黏膜炎的预防作用及潜在机制。研究人员将大鼠分为对照组、5FU单独处理组及5FU+LCs处理组，于5FU给药（50 mg/kg/天，连续5天）前及全程每日灌胃给予LCs共21天，采用组织学、分子生物学及微生物学方法分析肠道组织变化。结果显示，LCs预处理显著减轻5FU诱导的小肠损伤，表现为黏膜结构改善（绒毛高度、隐窝深度及杯状细胞密度增加）及炎性细胞浸润减少；同时LCs通过上调黏液层相关基因Muc2及紧密连接蛋白基因Ocln、Tjp1、Cldn1的表达增强肠道屏障功能；机制上LCs抑制TLR4/髓样分化因子88（MyD88）/核因子κB（NF-κB）信号通路，降低肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-1β）及髓过氧化物酶（MPO）等促炎介质水平，同时升高IL-10及分泌型免疫球蛋白A（sIgA）等调节性介质；菌群分析显示LCs可减少机会性致病菌（如埃希氏菌-志贺氏菌属、肠杆菌属）丰度，重塑肠道菌群组成，且该变化伴随促炎标志物降低及稳态介质升高的有利免疫调节效应。综上，LCs通过协同调控肠道屏障完整性、免疫反应及肠道菌群缓解5FU诱导的肠黏膜炎，为化疗相关性肠损伤提供了潜在的益生菌干预策略。

研究背景与意义

5-氟尿嘧啶（5-fluorouracil, 5FU）是胃肠道及头颈部肿瘤化疗的核心药物，但其临床疗效常受限于50%–80%患者发生的严重肠黏膜炎，迫使临床降低给药剂量。该病理过程的核心机制是化疗诱导的肠道菌群失调（以有益共生菌耗竭及短链脂肪酸（short-chain fatty acids, SCFAs）丢失为特征）引发肠道屏障破坏，进而通过Toll样受体4（Toll-like receptor 4, TLR4）等通路触发过度炎症级联反应。现有干预手段仅能缓解症状，无法阻断该恶性循环。基于此，研究人员针对特定双菌株益生菌配方——罗伊氏乳杆菌（Limosilactobacillus reuteri）BCRC 80379与丁酸梭菌（Clostridium butyricum）MIYAIRI 588（合称LCs）的生态互补特性（前者为兼性厌氧的小肠优势定植株，后者为严格厌氧的盲肠/结肠产丁酸菌株），验证其对5FU诱导小肠黏膜炎的保护作用及机制，相关成果发表于《Journal of Cellular Physiology》。

关键技术方法

研究采用4周龄雄性Wistar大鼠（n=7/组），设置对照组、5FU模型组及5FU+LCs干预组；LCs经口灌胃连续给药21天，5FU以50 mg/kg/天腹腔注射连续5天诱导小肠损伤；通过苏木精-伊红（hematoxylin and eosin, H&E）染色及阿尔新蓝-过碘酸雪夫（Alcian Blue-Periodic Acid-Schiff, AB-PAS）染色评估肠道形态与杯状细胞变化；采用实时荧光定量PCR（quantitative real-time PCR, qPCR）检测屏障基因表达；通过免疫组化（immunohistochemistry, IHC）、酶联免疫吸附试验（enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA）及蛋白质印迹法（Western blot）分析免疫标志物与信号通路蛋白；采用16S rRNA基因测序解析肠道菌群结构与相关性，所有数据经统计学分析验证显著性。

研究结果

3.1 LCs改善5FU诱导的小肠结构损伤

H&E染色显示5FU组出现隐窝凋亡、萎缩及炎性浸润等严重病变，LCs预处理显著降低病理评分，恢复绒毛长度与隐窝深度至接近对照组水平。

3.2 LCs缓解5FU诱导的小肠黏膜屏障功能障碍

AB-PAS染色证实5FU减少每根绒毛杯状细胞数量，LCs可逆转该变化；qPCR结果显示LCs上调黏液层基因Muc2及紧密连接蛋白基因Ocln（编码闭锁蛋白）、Tjp1（编码闭合小环蛋白1）、Cldn1（编码 Claudin-1）的mRNA表达。

3.3 LCs通过协调白细胞应答恢复肠道免疫稳态

IHC与ELISA分析显示，5FU导致CD4⁺T细胞耗竭、F4/80⁺巨噬细胞浸润及髓过氧化物酶（myeloperoxidase, MPO）活性升高，同时降低分泌型免疫球蛋白A（secretory IgA, sIgA）水平；LCs可显著增加CD4⁺T细胞阳性区域，减少巨噬细胞浸润与MPO活性，并恢复sIgA浓度。

3.4 LCs通过抑制TLR4/MyD88/NF-κB信号减轻肠道炎症

5FU组促炎因子TNF-α、IL-1β表达显著升高，抗炎因子IL-10降低；Western blot结果显示5FU激活TLR4/髓样分化因子88（MyD88）/核因子κB（NF-κB）通路并降低核因子红细胞2相关因子2（nuclear factor erythroid 2-related factor 2, Nrf2）表达，LCs预处理可逆转上述变化，抑制炎症通路并增强Nrf2活性。

3.5 LCs调控5FU处理后的菌群多样性与群落结构

α多样性无显著差异，但主成分分析（principal component analysis, PCA）与相似性分析（analysis of similarities, ANOSIM）证实LCs显著重塑菌群β多样性，使5FU扰乱的群落结构向对照组偏移；门水平显示LCs可部分逆转5FU引起的假单胞菌门（Pseudomonadota，旧称变形菌门Proteobacteria）丰度异常升高及芽孢杆菌门（Bacillota，旧称厚壁菌门Firmicutes）下降趋势。

3.6 LCs调控5FU诱导菌群失调的菌群结构与功能关联

属水平显示5FU减少毛螺菌科NK4A136群、Romboutsia等有益菌，富集埃希氏菌-志贺氏菌属（Escherichia-Shigella）、肠杆菌属（Enterobacter）等机会致病菌；LCs显著增加乳杆菌属（Lactobacillus）丰度，降低埃希氏菌-志贺氏菌属与肠杆菌属水平；Spearman相关性分析揭示LCs通过抑制促炎菌群、促进保护性菌群重构，实现菌群-免疫互作稳态。

讨论与结论

讨论部分指出，LCs的保护效应源于生态位互补的协同作用：罗伊氏乳杆菌通过直接黏附与局部TLR4抑制驱动黏膜再生，丁酸梭菌通过丁酸介导的屏障强化与抗炎效应发挥作用，二者交叉喂养维持肠道生态系统稳定。研究明确了LCs并非单纯逆转菌群失调，而是主动拆解5FU建立的促炎微生物网络，并将Akkermansia等条件致病菌重编程为共生状态。局限性在于非荷瘤模型未模拟肿瘤微环境影响，未来需在荷瘤模型中验证安全性与疗效。

结论明确，罗伊氏乳杆菌BCRC 80379与丁酸梭菌MIYAIRI 588的特定配方可有效缓解5FU诱导的小肠黏膜炎，通过增强肠道屏障完整性及调控免疫-微生物稳态发挥保护作用，为化疗辅助干预提供了实验依据。