近日，南昌大学谢明勇和聂少平团队在《Microbiome》发表研究型文章Bacteroides uniformis degrades β-glucan to promote Lactobacillus johnsonii improving indole-3-lactic acid levels in alleviating colitis，展示了BG通过L. johnsonii–ILA–AhR轴改善结肠炎的机制，并揭示了L. johnsonii与B. uniformis之间重要的交叉喂养相互作用。
研究背景
炎症性肠病（IBD）包括溃疡性结肠炎和克罗恩病，是一种影响全球数百万人的慢性胃肠道炎症性疾病。IBD的发展被认为是遗传、微生物和环境因素之间复杂相互作用的结果，其中肠道菌群失调在其发病机制中扮演了核心角色。饮食是微生物群组成的关键决定因素。先前的研究表明，膳食纤维的摄入与降低IBD风险相关。
IBD患者的肠道菌群失调特征是微生物多样性减少，包括有益微生物如乳酸菌、双歧杆菌和产生丁酸的Faecalibacterium prausnitzii等的丰度减少，以及Ruminococcus gnavus和粘附侵袭性大肠杆菌的丰度增加。此外，在IBD患者中观察到代谢模式的改变。微生物代谢产物在肠道菌群与宿主之间的相互作用中发挥重要作用，对宿主生理产生多种影响。某些代谢产物如短链脂肪酸（SCFAs）、胆汁酸和吲哚衍生物在IBD患者中显著变化，它们通过多种机制影响肠道稳态。其中，许多吲哚衍生物已被报道通过作为芳烃受体（AhR）的激动剂来调节肠道免疫，AhR在IBD患者中通常不足，补充特定的吲哚衍生物被发现有助于改善结肠炎。这表明，操纵肠道菌群及其相关代谢产物是IBD管理的一个有前景的治疗策略。最近的综述强调，膳食纤维可以帮助促进特定共生微生物的生长，并产生对宿主健康有益的代谢产物。探索膳食纤维改善结肠炎的机制是将这种方法作为IBD治疗的重要一步。
β-葡聚糖（BG）是一种可溶性纤维，存在于燕麦、大麦和小麦等多种天然来源中。它被广泛认为具有潜在的健康益处，并被认为是重要的饮食成分。BG已获得普遍认为安全（GRAS）认证，允许其作为纤维源在广泛的食品和饮料应用中使用。尽管一些支持性发现表明谷物BG具有抗炎潜力，但其在结肠炎中的整体评估、对菌群的影响以及背后的机制尚未阐明。
研究内容
1 β-葡聚糖（BG）对结肠炎的改善作用：研究通过给小鼠口服BG处理，发现BG能显著减轻DSS诱导的结肠炎症状，包括体重下降、腹泻、直肠出血和结肠缩短，同时减少了肠道炎症细胞的浸润和保护了肠道上皮细胞。
2 BG对肠道微生物群落的影响：BG处理的小鼠肠道微生物群落结构发生了变化，特别是增加了有益菌如乳酸菌属的丰度，这表明BG可能通过调节肠道微生物群落来发挥其健康促进作用。
3 L. johnsonii在BG作用中的关键作用：研究发现BG能够显著增加L. johnsonii的丰度，这种菌能够产生ILA，激活AhR信号通路，从而减轻结肠炎的症状。
4 B. uniformis与L. johnsonii的交叉喂养关系：BG不能直接被L. johnsonii利用，但是B. uniformis能够降解BG产生NAM，促进L. johnsonii的生长，揭示了肠道微生物之间的复杂相互作用。
5 BG的临床应用潜力：在健康成人中进行的干预研究显示，BG补充可以增加肠道中L. johnsonii和B. uniformis的丰度，以及粪便中ILA的水平，这为BG作为益生元纤维在调节肠道微生物群和促进宿主健康方面的潜在应用提供了证据。
6 肠道微生物群的代谢作用：肠道微生物群通过代谢膳食纤维产生短链脂肪酸等有益物质，影响宿主的代谢和健康。
7 精准营养和肠道微生物群：研究提出通过精准营养干预可以改变肠道中特定功能群的比例，从而改善健康状况，这为个性化预防、治疗和健康管理提供了新的路径。
图 1. BG 可改善结肠炎症状。
图 2. BG 促进 L. johnsonii 的生长。
图4. L. johnsonii 来源的 ILA 减轻 结肠炎 。
图5 B. uniformis 分解 BG 的产物促进了 L. johnsonii 的增殖。
图6. BUΔcobB对L. johnsonii的影响以及BG补充对健康人中目标细菌和代谢产物的影响。
总结与意义
该研究阐明了β-葡聚糖（BG）在结肠炎中的有益效果的机制，并提供了细菌交叉喂养的见解。具体来说，发现B. uniformis能够降解BG，导致烟酰胺（NAM）的产生，进而促进了L. johnsonii的增殖。BG对结肠炎的改善作用被证明依赖于AhR信号通路的激活，这一激活主要由L. johnsonii产生的ILA介导。这项研究强调了细菌代谢和交叉喂养在通过生物活性饮食化合物调节宿主健康方面的重要性。鉴定出的关键细菌菌株和代谢产物为制定管理IBD的策略提供了宝贵的见解，而BG作为一种功能性食品成分的利用，为创造促进肠道健康的创新饮食干预措施提供了潜力。
通讯作者
聂少平，男，汉族，1978年生，江西丰城人。中共党员，博士，教授，博士生导师。国家高层次人才特殊支持计划领军人才，国家自然科学基金杰青、优青项目获得者，科技部创新人才推进计划中青年科技创新领军人才，教育部“新世纪优秀人才支持计划”入选者，江西省主要学科学术带头人，江西省百千万人才工程，享受国务院政府特殊津贴专家。兼任国务院第八届学位委员会食品科学与工程学科评议组成员，Journal of Agricultural and Food Chemistry副主编，Food Frontiers创刊主编，Food Science and Human Wellness、《中国食品学报》等杂志的编委，中国食品科学技术学会理事会理事等。
谢明勇，男，1957年出生于江西分宜，籍贯江西宜春，中国工程院院士、国际食品科学院院士，南昌大学食品科学与技术国家重点实验室主任。
1982年，谢明勇本科毕业于江西工学院化工系；1988年，在华东工学院获工学硕士学位；1997年，获德国波恩大学营养学博士学位；1999年1月，任南昌大学生命科学与食品工程学院副院长；2000年7月，任南昌大学生命科学与食品工程学院党委书记、南昌大学中德食品工程中心主任；2004年5月，任南昌大学党委委员、副校长；2016年5月，被增选为国际食品科学院院士；2021年11月，当选为中国工程院院士。 [1]2024年5月，当选江西省科协第九届委员会兼职副主席。谢明勇长期在南昌大学从事食品营养科学与技术领域的人才培养、科学研究和社会服务工作。
