文章题目：Isolation of Alginate-Degrading Bacteria from the Human Gut Microbiota and Discovery of Bacteroides xylanisolvens AY11-1 as a Novel Anti-Colitis Probiotic Bacterium

发表期刊：Nutrients

影响因子：6.706

通讯单位：中国海洋大学、青岛海洋生物医药研究院

通讯作者：于广利、尚庆森

        褐藻胶作为添加剂在食品工业中应用广泛，其口服不吸收，并且难以被人体内的消化酶水解。前期研究表明，褐藻胶经口服到达胃肠道后可以被肠道菌群降解，但是，人体内究竟何种细菌可以降解褐藻胶并且其具有何种营养学作用目前并未得到完全阐明。近日，中国海洋大学医药学院于广利教授和青岛海洋生物医药研究院尚庆森副教授团队对健康人体肠道内的褐藻胶降解菌进行了系统的分离纯化研究。研究发现，人体肠道中存在至少40种不同类别的褐藻胶降解菌，并且不同类别褐藻胶降解菌的降解能力存在显著差异。其中，降解能力最强的为解木聚糖拟杆菌（Bacteroides xylanisolvens），其代表性菌株B. xylanisolvens AY11-1可以在48h（大约一个肠道通过时间）内降解利用60%左右的褐藻胶及其衍生物（聚古罗糖醛酸和聚甘露糖醛酸）。此外，其他的功能肠道细菌如金氏拟杆菌（Bacteroides finegoldii AY13-25）、耐久肠球菌（Enterococcus durans A1-23）和狄氏副拟杆菌（Parabacteroides distasonis F1-28）也可以在不同程度（30%~50%）降解利用褐藻胶及其衍生物（聚古罗糖醛酸和聚甘露糖醛酸）。

图1 人体肠道中40种不同类别的褐藻胶降解菌

        进一步研究发现，具有最强降解能力的菌株B. xylanisolvens AY11-1可以将褐藻胶及其衍生物（聚古罗糖醛酸和聚甘露糖醛酸）降解为聚合度为2~7的饱和的和不饱和的寡糖。同时，B. xylanisolvens AY11-1可以发酵产生包括琥珀酸和乙酸在内的大量对人体有益的短链脂肪酸。

图2 菌株B. xylanisolvensAY11-1降解褐藻胶及其衍生物产生的寡糖及发酵产生的短链脂肪酸

        团队进一步研究发现，降解能力最强的菌株B. xylanisolvens AY11-1在以褐藻胶作为唯一碳源的改良培养基中生长良好，其最高菌落密度可以达到10^8-10^9 CFU/mL。依托该培养基通过高密度发酵获得的B. xylanisolvens AY11-1活菌制剂具有良好的抗溃疡性结肠炎作用，其可以显著缓解疾病小鼠的肠道黏膜损伤和体重降低，增加疾病小鼠的结直肠长度。

图3 菌株B. xylanisolvens AY11-1具有良好的抗溃疡性结肠炎作用

        进一步通过16S rRNA高通量测序及生物信息学分析研究发现，菌株B. xylanisolvensAY11-1可以显著改善肠炎小鼠的肠道菌群失调，增加肠道中有益菌经黏液真杆菌属（Blautia spp.）细菌和普雷沃氏菌属细菌（PrevotellaceaeUCG-001）的含量。上述研究结果提示菌株B. xylanisolvens AY11-1可以通过靶向肠道菌群失调发挥抗肠炎作用。

图4 菌株B. xylanisolvens AY11-1改善抗溃疡性结肠炎小鼠肠道菌群失调

        团队进一步研究了菌株B. xylanisolvens AY11-1的安全性。研究发现，B. xylanisolvens AY11-1口服安全性良好，即使在10倍的治疗剂量下给药，其也不会对雌雄小鼠的体重、脏器功能和血象指标产生影响。综上所述，B. xylanisolvens AY11-1是一个具有良好开发潜力的新一代抗肠炎益生菌。

图5 菌株B. xylanisolvens AY11-1的安全性研究

        人类食用海藻历史悠久，长久以来人体肠道中驯化出了一类特定的海藻多糖降解菌。本研究团队通过自主开发的功能菌株的靶向分离技术，从30个健康人体肠道中分离获得共40种累计296株褐藻胶及其衍生物（聚古罗糖醛酸和聚甘露糖醛酸）的降解菌，并从中发现降解能力最强的菌株B. xylanisolvens AY11-1作为新一代抗肠炎益生菌进行开发。上述研究为从肠道菌群角度阐明褐藻胶的口服代谢过程及其衍生物和寡糖的营养学机制奠定了基础。

        该课题组长期致力于肠道菌群和天然多糖的互作关系研究，在肠道菌群的体外模拟发酵、肠道功能菌株的分离筛选、多糖的肠道菌群代谢机制和新一代益生菌的开发研究方面具有重要积累，欢迎对本领域有研发兴趣的企业或高校课题组洽谈合作。

        原文链接：

        https://doi.org/10.3390/nu15061352

作者：尚庆森

审核：李全才，吕友晶

编辑：邵萌

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