肠道微生物群是由细菌、真菌、寄生虫和病毒构成的复杂动态群落,与宿主细胞形成共生关系。它们保护宿主免受病原体侵害,塑造并强化肠道上皮,影响免疫系统(Calo-Mata等,2016;Cheng等,2019;Hou等,2022)。细菌代谢物可进入宿主血液循环,通过人体和动物体内的多种轴向通路影响身体其他部位,例如肠道微生物群-大脑轴、肠道微生物群-皮肤轴、肠道-阴道轴、肠道-肝脏轴、肠道-骨骼轴等(Chakrabarti等,2022;Gasaly等,2021;Kim等,2024)。然而,现代生活方式的诸多方面可能导致肠道微生物群失衡,引发炎症性肠病、糖尿病、肥胖症和代谢综合征等多种疾病(Agus等,2021;Khan等,2019)。
益生菌及其他有益微生物可通过调节肠道微生物群对宿主产生多种有益影响。虽然"益生菌"一词仅适用于经充分鉴定且临床验证具有健康益处的菌株,但其他有益微生物还包括负责发酵食品的微生物,如酸奶、开菲尔、康普茶、泡菜等,这些微生物已被证实具有多种健康功效(Hill等,2014;Marco等,2017;Marco等,2021)。其中许多有益微生物属于乳酸菌。
乳酸菌(LAB)是革兰氏阳性菌,通常不运动、过氧化氢酶阴性、耐氧的杆状或球菌,具有高度耐酸性,可通过碳水化合物发酵产生乳酸。乳酸菌拥有多项对人类健康有益的治疗和功能特性。同型发酵乳酸菌主要从己糖产生乳酸;兼性异型发酵菌也能将葡萄糖发酵为乳酸,但同时可将戊糖发酵为乙酸、乙醇和甲酸;异型发酵乳酸菌则产生乳酸和乙醇,或乙酸与二氧化碳(Bintsis, 2018;Sharma等,2020)。根据最新分类注释,主要属包括乳杆菌属、接合乳杆菌属、乳酸乳球菌属、植物乳杆菌属、酒球菌属、呋喃乳杆菌属、乙酰乳杆菌属、乳球菌属、片球菌属、明串珠菌属、链球菌属、肠球菌属、酒球菌属、气球菌属、肉杆菌属、阴道球菌属、魏斯氏菌属(Zheng等,2020)。
本研究专题旨在汇编聚焦乳酸菌调节肠道微生物群作用新见解的文章。主要目标包括:理解乳酸菌如何影响肠道微生物群组成;鉴定乳酸菌产生的生物活性化合物及其效应;阐明乳酸菌对免疫力、病原体排斥和肠道屏障功能影响的分子机制;探索涉及乳酸菌的潜在治疗干预措施。通过解决这些问题,研究旨在填补现有知识空白,全面理解乳酸菌在肠道健康及其他领域的多方面作用。
多项研究突显了乳酸菌影响脂质代谢的能力。Liang等从猫体内分离出植物乳杆菌L-27-2、乳酸片球菌L-14-1和粪肠球菌,报告其在小鼠中具有降低胆固醇和抗炎效果。Yao等证实,源自母乳的副干酪乳杆菌HM018改善了高胆固醇血症大鼠的脂质和胆汁酸代谢;而Kumari等描述了发酵甘蔗汁中分离的短乳杆菌RAMULAB54通过激活PPAR-γ发挥降血糖和降脂作用。结合Wang等关于乳酸乳球菌乳亚种G423补充改善肉鸡脂质代谢的研究,这些发现强化了乳酸菌在宿主代谢调控中发挥积极作用的观点。这些结果印证了先前研究:乳酸菌的短链脂肪酸和胆盐水解酶活性对脂质稳态至关重要(Gil-Rodríguez & Beresford, 2021;Li等,2023)。
免疫调节是另一核心主题。Tang等证实,魏斯氏菌Wc1982通过抑制促炎细胞因子并富集嗜黏蛋白阿克曼菌,缓解了小鼠结肠炎。Chen等解析了分子通路,显示罗伊氏乳杆菌SBC5-3抑制了猪上皮细胞中的NF-κB和MAPK信号传导。Li等探讨了小檗碱的协同作用,该物质在小鼠结肠炎模型中增加了乳杆菌、疣微菌门、拟杆菌和阿克曼菌的数量。这些观察结果支持更广泛的共识:益生菌调节先天和适应性免疫,减轻炎症并增强屏障完整性(Mazziotta等,2023;Mercado-Monroy等,2025)。综上,这些研究指向乳酸菌作为可持续农业的工具,其益处延伸至动物福利、生产效率和减少病原体传播(Raman等,2022)。
除菌株本身外,代谢物也是关键参与者。Yang等研究了罗伊氏接合乳杆菌ATCC55730转化的罗伊氏菌素,该物质对大肠杆菌和鼠伤寒沙门氏菌表现出高效抗菌活性;Koc等则阐明了面团经乳酸菌发酵如何在结肠发酵过程中富集短链脂肪酸谱和有益菌群。此类发现证实微生物代谢物介导宿主信号传导,影响从肠道蠕动到全身炎症的多种通路(Hosseinkhani等,2021;Margolis等,2021)。
乳酸菌及其化合物的转化潜力巨大。正如Zhang等讨论的,调节肠道微生物群可能影响白血病发展,表明益生菌(尤其是乳杆菌菌株)可补充肿瘤学研究。更广泛而言,这与"同一健康"理念一致——乳酸菌不仅贡献于人类健康,也促进动物健康、可持续农业和食品创新。
然而挑战依然存在。菌株特异性至关重要——并非所有乳酸菌均提供相同益处,且需要临床验证。此外,宿主对益生菌的个体化反应凸显了宿主-微生物互作的复杂性,提示未来研究应聚焦精准营养和微生物组指导的干预措施(Gibbons等,2022;Zmora等,2018)。本研究专题的贡献共同确认:乳酸菌是肠道微生物群和免疫功能的核心调节者。通过其生物活性化合物,乳酸菌展现出降脂、免疫调节和抗菌效果,对人类和动物健康具有深远意义。未来研究需连接分子机制理解、临床测试与乳酸菌的实际应用。
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