Introduction

肠道屏障的完整性对维持宿主的健康至关重要。病原体和有害物质通过肠道屏障损伤引起的肠道通透性增加通过管腔转移到血流。最近的研究表明，肠屏障功能障碍与几种疾病密切相关，包括肠病、神经退行性疾病和代谢紊乱。

Akkermansia muciniphila被广泛认为是最有前途的下一代益生菌之一。这种细菌的丰度与一系列功能障碍呈负相关，包括阑尾炎、高血压、自闭症和IBD。A. muciniphila益生功能的关键机制之一是通过调节宿主肠道屏障，从而抑制肠道菌源性内毒素进入血液，缓解体内的慢性炎症。临床试验表明，口服灭活A. muciniphila增强了患者的肠道屏障功能，显示血浆内毒素水平降低，超重或胰岛素抵抗减轻的趋势。然而，一些研究表明菌株对肠道微生物的肠道屏障调节具有特异性作用，A. muciniphila ATCC-BAA835菌株相比，A. muciniphila 139菌株能更显著降低促炎因子表达，从而逆转结肠小鼠的疾病症状。为筛选对肠道屏障功能障碍具有良好保护作用的A. muciniphila菌株的分子和遗传靶点，研究其菌株作用差异很有必要。

江南大学的Yang Liu, Qixiao Zhai*等在本文通过细胞模型和动物模型评估了6株A. muciniphila对肠道屏障功能障碍的影响，并通过比较基因组分析和特异性细菌组分的分离和验证解释了A. muciniphila发挥益生作用的物质基础。

Results and discussion

图1 A. muciniphila对结肠炎小鼠的影响

图2 A. muciniphila对结肠炎小鼠肠道屏障的影响

图3 A. muciniphila对Caco-2细胞系肠道屏障的影响

图4 A. muciniphila有或无DSS诱导的Caco-2细胞系活力的影响

灭活后的A. muciniphila对肠道屏障的调节作用

图5 A. muciniphila对Caco-2细胞系肠道屏障的影响

差异菌株的比较基因组分析

菌株肠道屏障调节能力与特定基因相关

选取另一株同样具有上述特异性基因的A. muciniphila菌株GS9，评价其对肠道屏障的调节作用，验证其特异功能基因的作用。进一步的结果表明，与阴性菌株GD49相比，口服GS9可有效改善肠道屏障功能障碍。

图7 A. muciniphila对小鼠实验的影响

图8 A. muciniphila对细胞实验的影响

菌株肠道屏障调节能力依赖于菌株表面蛋白

与造模组相比，GS9和JL50细胞壁处理后ZO-1和Claudin-1 mRNA水平显著升高，而胞内成分处理则没有同样显著的影响。值得注意的是，蛋白酶与GS9细胞壁共处理显著消除了菌株对肠道屏障功能的影响。GD49的细胞壁和胞内成分均不表现出与JL50和GS9相同的保护作用。

图9 A. muciniphila细菌成分对Caco-2细胞系肠道屏障的影响

Conclusion

本研究在细胞模型和动物模型中均证明了A. muciniphila菌株对肠道屏障调节的特异性作用，并表明这些作用可能依赖于紧密连接的菌株依赖性调节。此外，COG0438、COG0463、COG2244等特异性功能基因和菌株表面蛋白在肠屏障保护中发挥重要作用。

通信作者简介

翟齐啸，江南大学食品学院教授，博士生导师。主要从事益生菌理论与技术及肠道微生物功能挖掘相关研究，国家优秀青年基金及江苏省优秀青年基金获得者，入选农业农村部农业科研杰出人才，江苏特聘教授。以第一作者或通讯作者发表SCI科研论文100余篇，获中国授权专利56项，国际授权专利6项。主持国家自然科学基金青年、面上，国家十三五重点研发计划子课题等科研项目11项，获国家技术发明奖二等奖、中国专利奖金奖等国家与省部级奖励5项。担任江苏省青年科技工作者协会理事，《Food Science and Human Wellness》副主编，《Engineering》、《中国食品学报》编委等职务。