文章题目：Next-generation probiotic Bacteroides multiformis ZF-8 protects against colitis by remodeling gut microbiota and enriching ornithine lipids

发表期刊：Food Bioscience

影响因子：6.2

通讯单位：中国海洋大学、青岛海洋生物医药研究院

        拟杆菌属（Bacteroides spp.）是人类肠道菌群中的重要物种，在宿主的免疫调节和代谢稳态中发挥关键作用。目前，拟杆菌属已经成为新一代益生菌开发的重要资源菌种。多变形拟杆菌（Bacteroides multiformis）是拟杆菌属中的一类特殊细菌，其于2021年首次从健康人体肠道中分离获得。然而，有关该菌在宿主健康与溃疡性结肠炎中的作用尚不清楚。

        针对上述问题，作者首先从健康人体粪便中分离得到了一株多变形拟杆菌ZF-8。在 BHI 琼脂平板上，该细菌菌落呈乳白色和圆形，并且含有不透明的凸起，表现出拟杆菌属物种的典型特征。透射电镜分析结果显示，该细菌细胞表面光滑，平均长度约为 1.26 μm，宽度约为 0.98 μm。这些形态学特征与先前报道的拟杆菌属其他成员一致。此外，作者研究发现，在BHI培养基中，多变形拟杆菌ZF-8的主要代谢产物为乙酸、乳酸和异丁酸。

图1 多变形拟杆菌ZF-8的形态及代谢特征

        进一步地，作者对多变形拟杆菌ZF-8的完整基因组进行了测序分析。结果显示，该细菌总基因组大小为6,323,988 bp，G+C含量为42.38%。基于COG和KEGG数据库的功能注释显示，多变形拟杆菌ZF-8中大部分基因与碳水化合物转运和代谢相关。进一步分析结果显示，多变形拟杆菌ZF-8基因组含有522个编码碳水化合物活性酶（CAZyme）的基因。上述研究结果提示多变形拟杆菌ZF-8具有广泛地多糖代谢潜能。

图2 多变形拟杆菌ZF-8的基因组及代谢功能注释分析

        采用葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的溃疡性结肠炎（UC）小鼠模型，作者进一步研究了多变形拟杆菌ZF-8的抗UC作用。作者设置了低剂量（1.60 × 10⁹ CFU/只/天）、中剂量（1.60 × 10¹⁰ CFU/只/天）和高剂量（1.60 × 10¹¹ CFU/只/天）三个给药组。结果显示， 口服不同剂量的多变形拟杆菌ZF-8均可以有效缓解疾病小鼠的体重降低、结直肠缩短及便稀便血症状。

图3 多变形拟杆菌ZF-8的抗UC作用

        HE染色分析和结直肠炎症评分进一步证实，口服不同剂量的多变形拟杆菌ZF-8均可缓解疾病小鼠的结直肠黏膜损伤。其中，中剂量（1.60 × 10¹⁰ CFU/只/天）给药组的治疗效果最佳。

图4 多变形拟杆菌ZF-8缓解UC小鼠的黏膜损伤

        16S rRNA高通量测序和生物信息学分析进一步证实，多变形拟杆菌ZF-8能够缓解UC小鼠的肠道菌群失调症状。具体而言，多变形拟杆菌ZF-8降低了疾病小鼠中条件致病菌埃希氏-志贺氏菌的含量，增加了有益菌阿克曼氏菌属的含量。

图5 多变形拟杆菌ZF-8缓解UC小鼠的肠道菌群失调

        作者运用非靶向代谢组学的方法进一步探究了多变形拟杆菌ZF-8缓解UC的机制。研究发现，鸟氨酸脂质Naorn（15:0/16:0）和Naorn（15:0/15:0）是多变形拟杆菌ZF-8发挥治疗作用的关键分子。

图6 具有抗炎作用的鸟氨酸脂质是多变形拟杆菌ZF-8发挥治疗作用的关键分子

        综上，本研究首次发现健康人体肠道来源的变形拟杆菌ZF-8具有良好的抗UC作用。多变形拟杆菌ZF-8能够有效缓解UC小鼠的肠道菌群失调。此外，其能够通过增加肠道中具有抗炎作用的鸟氨酸脂质的产生发挥治疗作用。本研究为变形拟杆菌ZF-8作为新一代抗肠炎益生菌的研究开发奠定了物质基础和理论依据。

图7 多变形拟杆菌ZF-8的全文研究总结