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重磅!知名SCI期刊证实:含需氧成分的思连康双歧杆菌四联益生菌能重建肠道菌群、恢复炎性肠道多重屏障!

人体肠道内栖息着大量的细菌群落,这些细菌与人体肠粘膜免疫系统协同进化,共同维持肠道内环境稳定。肠道菌群有助于肠道免疫系统的发育和免疫调控,从而保护人机体免受病原体的感染。

2020年1月发表在《Life Sciences》杂志,由华中科技大学同济医学院附属协和医院侯晓华教授带团队研究证实双歧杆菌四联活菌片(思连康)能快速纠正肠道微生态紊乱,修复受损的肠屏障功能,抑制炎症反应。

YuhuaChen,LeiZhang,GaichaoHong, et al. Probiotic mixtures with aerobic constituent promoted the recovery of multi-barriers in DSS-induced chronic colitis.Life Sciences,2020, 240: 117089

研究结果:

01 思连康四联活菌改善DSS诱导的结肠炎症

与未处理组相比,四联活菌治疗使结肠长度增加(图2A-B),体重增加(图2C)和DAI评分下降(图2D)。可见,思连康四联活菌治疗明显改善了DSS诱导结肠炎症的严重程度。而且,给予益生菌和FMT后小鼠黏膜病变减轻,炎症浸润减少,HAI评分降低(图2E-F)。可见,给予益生菌和FMT后小鼠黏膜炎症明显改善。接受治疗的小鼠还出现了促炎因子IL-1β和TNFα水平的下调(图2G-H)以及抗炎因子IL-10水平的上调(图2I)。特别是与三联活菌比,应用四联活菌在治疗慢性结肠炎上表现出更强的疗效。FMT治疗效果也很明显,但是其结果应作为阳性对照(图2)。


图2. 思连康四联活菌改善DSS诱导的结肠炎症。A,B 结肠长度;C 体重;D各组在指定时间点的DAI评分(基于体重减轻、大便性状和便血情况3个参数的累计评分);E结肠组织H&E染色的典型组织学图像,原始放大倍率:200×;F基于显微镜观察的黏膜损伤和炎性细胞浸润的HAI评分;G-I 各组促炎因子IL-1β,TNFα和抗炎因子IL-10的mRNA表达。数据以均数±标准差表示,*p<0.05,**p<0.01。

02 思连康四联活菌保护DSS诱导结肠炎症的黏液屏障

DSS诱导的结肠炎模型中黏液屏障出现了严重破坏。TEM电镜发现与正常组比DSS诱导结肠炎症小鼠的杯状细胞明显萎缩,杯状细胞中的黏蛋白原颗粒减少(图3A)。此外,与正常组相比,DSS诱导结肠炎症小鼠的杯状细胞数量和黏液层的厚度降低(图3B–D)。思连康四联活菌、三联活菌和FMT均能通过恢复黏液层的完整性,杯状细胞的数量和黏液合成功能从而显著改善结肠炎受损的黏液屏障(图3)。在保护DSS诱导结肠炎症的黏液屏障方面,四联活菌似乎要略优于三联活菌。

图3. 思连康四联活菌保护DSS诱导结肠炎症的黏液屏障。A,各组杯状细胞的典型超微结构图像。原始放大倍率:7000×;B,各组经AB/PAS染色的结肠组织的典型组织学图像,原始放大倍率:200×;C,杯状细胞的数量;D,各组黏液层的厚度。数据以均数±标准差表示,*p<0.05。

03 思连康四联活菌通过恢复DSS诱导结肠炎症的紧密连接蛋白功能从而修复肠上皮屏障功能

给予DSS破坏了结肠上皮屏障,结果导致TER下降和结肠上皮FD4透过率增加,使用思连康四联活菌、三联活菌和FMT均能显著提高TER,降低结肠上皮FD4透过率(图4A–B)。通过透射电子显微镜观察到DSS模型组小鼠结肠上皮细胞膜形态和上皮细胞表面绒毛被破坏,上皮屏障的关键成分紧密连接蛋白变得疏松,细胞间隙变大(图4C)。益生菌治疗后恢复了慢性结肠炎上皮细胞膜和表面绒毛的完整性,改善细胞-细胞间连接,其中四联活菌和FMT组的治疗作用更显著(图4C)。此外,在DSS诱导的结肠炎小鼠中发现紧密连接的主要成分occludin和ZO-1 -的mRNA和蛋白表达显著降低,给予四联活菌、三联活菌和FMT治疗后能够上调occludin和ZO-1 -的mRNA和蛋白表达(图4D-G)。

图4. 思连康四联活菌通过恢复DSS诱导结肠炎的紧密连接蛋白功能从而修复肠上皮屏障功能。(A-B)各组上皮屏障功能包括跨上皮抗性(TER)和胞旁对FD4的通透性。(C)结肠上皮膜的典型超微结构图像、表面绒毛、细胞间紧密连接(箭头所示。原始放大倍率:10000×。(D-E)紧密连接主要成分occludin(OCLN)和ZO-1的mRNA表达。(F-G)occludin(OCLN)和ZO-1蛋白的表达。数据以均数±标准差表示,*p < 0.05。

04 思连康四联活菌通过降低DSS诱导结肠炎中内皮细胞PV1水平从而增强肠血管屏障

通过FD70指数分析肠内皮屏障通透性来评估内皮完整性。给予FD70后发现肝脏、脾脏和循环血液中FD70的荧光强度增强。研究发现思连康四联活菌和FMT均能够诱导肝脏和脾脏中FD70的显著降低(图5A-B)。同样的,给予四联活菌、三联活菌和FMT能够减少DSS诱导结肠炎小鼠血清中FD70荧光强度(图5C)。此外,在DSS诱导结肠炎模型中内皮细胞通透性标记物PV1的基因和蛋白质表达明显增加,同样提示肠血管屏障的破坏。给予四联活菌、三联活菌和FMT治疗后PV1水平出现上调(图5D-F)。通过免疫荧光检测更直观地观察到结肠黏膜微血管内皮细胞(CD31+)表面PV1的分布,研究显示给予思连康四联活菌和FMT后DSS诱导结肠炎小鼠结肠固有层PV1+区域明显减少(图5G)。


图5. 思连康四联活菌通过降低DSS诱导结肠炎内皮细胞PV1水平从而增强肠血管屏障。(A)通过检测肠道对FD70的通透性评估内皮细胞完整性。不同组肠道给予FD70后,肝脏和脾脏中FD70(绿色)的检测。原始放大倍率:400×。(B)检测肝脏中FD70密度,作为内皮细胞对大分子的通透性。(C)D SS模型小鼠以及四联活菌、三联活菌或FMT干预组的血清FD70水平。(D-F)不同组中PV1的基因和蛋白质表达,PV1是内皮通透性标记物,也显示了GVB的破坏。(G)免疫荧光法检测结肠粘膜微血管内皮细胞(CD31+,红色)上PV1(绿色)的分布。原始放大倍率:400×。数据以均数±标准差表示,*p < 0.05。为了解释图中对颜色的引用,请参阅本文的网络版。

05 思连康四联活菌有效恢复慢性结肠炎的微生物结构和特异性菌属紊乱

本研究通过菌群alpha和beta多样性水平评估微生物菌群结构的变化。结果显示与正常小鼠相比DSS小鼠微生物多样性(chao1指数)显著降低,给予思连康四联活菌和FMT后恢复了微生物多样性(图6A)。PCoA图显示了DSS小鼠和正常小鼠之间微生物结构的显著差别,给予四联活菌和FMT后使DSS小鼠微生物结构恢复正常,而三联活菌不具备此作用(图6B)。而且,给予四联活菌和FMT治疗也能恢复DSS小鼠中微生物门水平的组成,接近于正常小鼠(图6C)。在结肠炎小鼠中厚壁菌门/拟杆菌门(F/B)比值增加,益生菌治疗小鼠中F/B比值明显下降,四联活菌比三联活菌更有效,FMT作用最优(图6D)。如图7所示,在DSS小鼠中拟杆菌属,双歧杆菌属,乳杆菌属和阿克曼氏菌属的相对丰度显著降低,埃希氏和志贺氏杆菌属增加,给予益生菌或FMT后得到缓解。总体而言,思连康四联活菌改善肠道菌群的作用优于三联活菌,而FMT是阳性对照的最好选择。

图6. 思连康四联活菌有效恢复DSS诱导的慢性结肠炎中微生物结构。(A)观察各组α多样性(chao1指数)。(B)基于未加权UniFrac距离矩阵的PCoA图显示了β多样性。(C)各组中微生物门水平的相对丰度。(D)各组中厚壁菌门/拟杆菌门(F/B)比值, 数据显示为平均值±SD,*p<0.05;**p<0.01。

图7. 思连康四联活菌恢复了DSS诱导结肠炎中特异性菌属紊乱。在DSS小鼠中拟杆菌属(A),双歧杆菌属(B),乳杆菌属(C)和阿克曼氏菌属(D)的相对丰度显著降低,埃希氏和志贺氏杆菌属(E)增加,给予益生菌或FMT后得到缓解。总体而言,思连康四联活菌改善肠道菌群的作用优于三联活菌,而FMT是阳性对照的最好选择,*p<0.05;**p<0.01。

结 论
在本研究中,我们应用的含有需氧菌的思连康四联活菌在治疗DSS诱导慢性结肠炎中显示出相当大的抗炎作用。我们将这些发现归因于这种益生菌混合物有助于恢有益的肠道微生物群以及帮助增强多重肠道屏障的功能。值得注意的是,添加需氧蜡状芽孢杆菌的益生菌菌株用于治疗炎性肠道可能有助于显著增强婴儿双歧杆菌、嗜酸乳杆菌和粪肠球菌的有益作用。

文本提供:张璐