关键词：AKK菌

近年来，AKK菌被科学家划分进“新一代益生菌”的行列中。AKK菌是肠道里的明星菌， 它对糖尿病、酒精性肝病、肥胖症和胃肠道疾病等人类代谢紊乱具有良好的改善效果。 

研究表明益生菌对肠道疾病的影响具有菌株特异性，不同的AKK菌菌株同样具有菌株特异性的生理功能。菌株的来源、遗传背景和生理特征等因素都可能会影响益生菌的功能特异性。不同的物种能通过基因组特化来适应特定环境，从而驱动生态位特定的适应。肠道细菌中的特定基因决定了它们在肠道中的有益功能。

研究对从不同来源分离出来的100株L. rhamnosus菌株进行系统发育基因组分析，发现菌株之间的差异部分与其占据的生态位不同，导致菌株在不同环境中具有不同的竞争优势，从而发挥不同的益生菌作用。

该研究选择A. muciniphila ATCC BAA-835和其他三种从粪便中分离的A. muciniphila菌株 FSDLZ36M5、FSDLZ39M14 和 FSDLZ20M4，结果表明AKK菌在右聚糖硫酸钠（DSS）诱导的溃疡性结肠炎（UC）中的有益作用是有菌株特异性的。在四种AKK菌菌株中，只有A. muciniphila FSDLZ36M5对UC症状显示出积极影响。同时，该研究结果验证了AKK菌在改善UC方面的功效，为高效快速筛选具有UC缓解作用的AKK菌菌株提供了基因靶标。

研究内容

将60只成年雄性无特定病原体的C57BL/6小鼠随机分为六组。对照组：无菌PBS+蒸馏水；DSS组：DSS+无菌PBS；ATCC BAA-835组：DSS+A. muciniphila ATCC BAA-835细菌悬浮液；FSDLZ20M4组：DSS+A. muciniphila FSDLZ20M4细菌悬浮液；FSDLZ36M5组：DSS+A. muciniphila FSDLZ36M5细菌悬浮液；FSDLZ39M14组：DSS+A. muciniphila FSDLZ39M14细菌悬浮液。每组10只，其中五组给予DSS诱导UC（UC组）：四个UC组补充一种A. muciniphila菌株（治疗组），剩一组不接受补充菌株（DSS组）。所有小鼠都喂食标准的商业小鼠食物，并在受控湿度（40-70%）下保持在22-24°C的12小时光/暗循环环境中。

在为期7天的实验期间，对照组中的每只小鼠每天给药0.2 ml无菌PBS和蒸馏水。其他5组在饮用水中给予3% (w/v) DSS诱导UC，治疗组给予含A . muciniphila的无菌PBS悬浮液（每只小鼠每天1 × 10⁹ CFU/0.2 ml）。实验过程中，每天测量每只小鼠的体重。治疗7天后，将小鼠麻醉并处死。在处死小鼠时测量结肠长度以确定诱导UC的严重程度，收集血液测定肠道通透性。然后收集小鼠的粪便进行DNA提取、测序和分析。收集结肠组织进行生化分析。对A. muciniphila分离株进行比较基因组分析。

研究结果

A. muciniphila菌株的系统发育树

该研究选择37个报道的A. muciniphila株（包括模式菌株ATCC BAA-835）和3个从该实验室分析进化史后筛选的A. muciniphila，所有这些菌株都从中国人的粪便样本中分离。40个菌株共有598个同源基因，并发现 FSDLZ36M5、FSDLZ20M4和FSDLZ39M14 出现在系统发育树的不同分支上，因此选择这三个具有相对较远亲缘关系的菌株和模式菌株来评估它们减轻UC的能力。

图 基于40个A. muciniphila分离株核心基因组的最大似然系统发育树

图 A. muciniphila菌株对DSS诱导的溃疡性结肠炎小鼠模型的影响

A. muciniphila对体重和结肠长度的影响

UC组小鼠饮水中添加DSS导致体重显著下降，结肠相对于对照组迅速缩短。补充A. muciniphila FSDLZ36M5后，与未处理的DSS组相比，所有指标均显示出显著改善。然而，其他菌株没有表现出任何明显的缓解作用，并且A. muciniphila FSDLZ20M4有加剧小鼠肠道生理损伤的趋势。

A. muciniphila对肠道通透性的影响

与对照组相比，DSS导致UC组小鼠血清中异硫氰酸荧光素偶联葡聚糖（FITC-葡聚糖）浓度显著升高。用不同的A. muciniphila处理对DSS引起的肠道通透性增加有不同的影响。相对于未处理的DSS组，用A. muciniphila ATCC BAA-835、FSDLZ36M5和FSDLZ39M14处理的小鼠肠道通透性降低，尤其是A. muciniphila FSDLZ36M5有助于显著降低FITC-葡聚糖水平，表明肠道屏障功能增强。然而，A. muciniphila FSDLZ20M4的口服给药往往会加剧对小鼠肠道屏障的损害。

图 通过测量血浆FITC-葡聚糖的浓度确定肠道通透性

图 A. muciniphila对结肠组织炎性细胞因子和MUC2表达的影响

A. muciniphila对结肠组织中炎症细胞因子表达的影响

DSS导致结肠组织中炎性细胞因子的大量表达。与对照组相比，在所有接受DSS的小鼠中观察到促炎细胞因子（TNF-α、IL-1β和IL-6）增加和抗炎细胞因子（IL-10）减少。用A. muciniphila FSDLZ36M5治疗后，所有细胞因子指标均显著改善。其他三个A. muciniphila菌株也发现了类似的结果。此外，与对照组相比，DSS组的MUC2含量显著降低，而菌株处理组的含量有所恢复，与上述一致。

A. muciniphila对肠道菌群的组成的影响

PCA结果显示，UC组的肠道菌群组成与对照组有显著差异。相对于未处理的DSS组的肠道微生物群，补充A. muciniphila菌株导致所有处理组的肠道微生物群落结构发生变化。值得注意的是，添加A. muciniphila FSDLZ36M5菌株的组的肠道菌群与对照组相似，但其他三个菌株没有显著的恢复效果。在门水平上，与对照组相比，DSS组中厚壁菌门和变形菌门的丰度显著增加，而疣微菌门和放线菌门的丰度均不同程度地下降。在属水平上， Bifidobacterium和Lactobacillus的丰度在A. muciniphila FSDLZ36M5 组中恢复的水平高于DSS组中的水平，同时，观察到拟杆菌和肠杆菌科的丰度显著下降。LEfSe分析也显示类似的结果。

图 溃疡性结肠炎诱导小鼠微生物组组成的相对丰度分析

图 溃疡性结肠炎诱导小鼠肠道微生物组组成的LEfSe分析

所选A. muciniphila菌株的比较基因组分析

尽管A. muciniphila FSDLZ36M5和A. muciniphila FSDLZ20M4菌株之间的直系同源群（COG）和碳水化合物活性酶（CAZy）水平没有显著差异，但在A. muciniphila FSDLZ36M5菌株中有一些特定的基因。

图 A. muciniphila FSDLZ36M5和A. muciniphila FSDLZ20M4的直系同源群（COG）库（A）和碳水化合物活性酶（CAZy）家族的簇（B）

图 与A. muciniphila FSDLZ20M4相比，Akkermansia muciniphila FSDLZ36M5的菌株特异性直系同源群（COG）类别

研究结论

该研究证实A. muciniphila在DSS诱导的UC中的有益作用是菌株特异性的。在动物实验使用的四种A. muciniphila菌株中，只有A. muciniphila FSDLZ36M5显示出对UC症状的积极影响，但其他测试菌株未能显示出这种影响。首先，在结肠长度和体重等生理指标上，A. muciniphila FSDLZ36M5与未处理的DSS组相比显示出显著改善。其次，补充A. muciniphila FSDLZ36M5后，观察到小鼠血液中FITC-葡聚糖浓度降低，结肠组织中MUC2含量增加，表明渗透性降低并恢复肠道屏障功能。此外，用A. muciniphila FSDLZ36M5治疗后，所有细胞因子指标（TNF-α、IL-1β和IL-6）均显著改善。肠道微生物群测序显示，添加A. muciniphila FSDLZ36M5 使小鼠的肠道微生物群恢复到与对照组相似的状态。比较基因组分析表明，与 A. muciniphila FSDLZ20M4菌株相比，A. muciniphila FSDLZ36M5的积极作用可能与参与免疫防御机制和蛋白质合成的特定功能基因有关。总之，该研究结果验证了A. muciniphila在改善UC方面的功效，并为高效快速筛选具有UC缓解作用的A. muciniphila菌株提供了基因靶标。

研究报告原文详见：

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