背景
粪菌移植(FMT)已成为治疗多种疾病的有效手段。然而,FMT的疗效高度依赖供体菌群的质量以及递送过程。尽管“超级供体”的筛选备受关注,但如何主动且精确地调控供体微生物组以强化FMT效果,仍是一个关键挑战。本研究旨在制定改变供体肠道菌群的策略,以促进移植后无菌小鼠的胃肠道发育和成熟。采用益生菌戊糖片球菌Li05作为肠道菌群调节剂,建立更健康的供体粪便菌群,结合微胶囊法,确保胃肠道转化过程中细菌的高活力。
结果
本研究提供一项创新的FMT增效策略:首次将益生菌Li05调节供体菌群与微胶囊递送技术相结合。研究首先证实,益生菌Li05干预供体,能使其菌群落结构发生改变,形成一个更复杂、细菌相互作用更丰富的菌群网络,从而增强供体微生物群的功能性。而微胶囊技术则如同“铠甲”,能有效保护益生菌免受胃肠道环境的破坏,显著提高其存活率,从而提升FMT的整体疗效。
多组学分析发现,FMT的功效并非依赖于重建复杂的菌群网络,而是主要依赖于特定“关键功能菌属”的高丰度。这些关键菌属包括 Parabacteroides、Parasutterella、Lachnoclostridium、Muribaculum 和 Desulfovibrio。研究证实,正是“益生菌+胶囊”的组合策略,确保了这些菌属在肠道内的高效定植与功能发挥。进一步探究发现,这些关键菌属通过显著重编程宿主的脂质代谢,特别是靶向调控了胆汁酸通路,从而实现了对肠道屏障功能的改善。
研究采用无菌小鼠模型,证实了接受“益生菌+胶囊”联合策略干预的小鼠,在多项生理指标上获益最大,包括体重增长更显著、结肠长度更长。
组织学和分子生物学分析进一步显示,该策略能显著改善肠道上皮发育,强化屏障功能。这具体表现为肠道隐窝深度、杯状细胞数量、以及Lgr5+干细胞和Ki67+增殖细胞(均为上皮自我更新的关键标志物)的数量均显著增多。同时,基因表达检测也证实了紧密连接蛋白(如Tjp1、Cldn4和Ocln)的表达明显增强。
结论
本研究证实,通过益生菌Li05调节供体菌群,并结合微胶囊递送技术,是一种优化FMT的有效策略。该策略的核心机制在于,它并非依赖于重建复杂的菌群网络,而是通过显著提高特定关键功能菌群(特别是Parabacteroides, Parasutterella, Lachnoclostridium等)的丰度,进而靶向调控宿主的胆汁酸(BAs)代谢通路,最终高效促进受体肠道粘膜屏障功能的成熟与修复。此外,本研究还发现益生菌调节能“赋能”孢子体,使其通过富集关键菌Lachnoclostridium来发挥促进上皮发育的独特作用。
多维度验证共同揭示了“供体调节+靶向递送”的组合拳策略在精准FMT中的巨大潜力,为未来开发更精确、更高效的微生态疗法提供了新思路。
期刊简介
BMC 开放获取期刊 Microbiome 致力于为微生物生态学的研究人员提供一个良好的学术研讨平台。期刊接收范围包括微生物群在人类、动物、植物或环境中定殖的研究。
2024 IF:12.7
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Improving fecal transplantation precision for enhanced maturation of intestinal function in germ-free mice through microencapsulation and probiotic intervention
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