文章题目：Discovery of Bacteroides uniformis F18-22 as a Safe and Novel Probiotic Bacterium for the Treatment of Ulcerative Colitis from the Healthy Human Colon

发表期刊：International Journal of Molecular Sciences

影响因子：5.6

通讯单位：啤酒生物发酵工程国家重点实验室、中国海洋大学、青岛海洋生物医药研究院

通讯作者：尚庆森、尹花

        褐藻胶作为添加剂和海洋膳食纤维在食品工业中应用广泛。褐藻胶口服不吸收，并且难以被人体胃肠道内的消化酶水解。前期研究表明，褐藻胶经口服到达人体消化道后可以被至少40种不同的肠道细菌发酵利用。然而，人体肠道中的褐藻胶降解菌究竟具有何种生物学功能目前并未完全阐明。近日，围绕褐藻胶降解菌生物学功能的挖掘开发，中国海洋大学医药学院及青岛海洋生物医药研究院尚庆森副教授团队和啤酒生物发酵工程国家重点实验室尹花主任团队合作研究发现，来自健康人体肠道中能够发酵利用褐藻胶的单型拟杆菌（B. uniformis F18-22）可以通过改善肠道菌群失调治疗结肠炎。此外，进一步研究发现，B. uniformis F18-22口服安全性高并且耐受能力强。上述研究为B. uniformis F18-22作为新一代益生菌的开发利用奠定了基础。

        作者首先研究了B. uniformis F18-22的形态及进化学分类。通过透射电镜分析及全基因组测序，作者进一步明确了B. uniformis F18-22的分类学地位，确定B. uniformis F18-22为单型拟杆菌细菌，其长度约为2.5μm。B. uniformis F18-22的基因组共含有4725126个碱基，其GC含量为46.59%。

图1 B. uniformisF18-22的形态及进化学分类分析

        进一步的基因组代谢功能分析表明，B. uniformis F18-22具有多种糖苷水解酶，其可以发酵利用褐藻胶并将其转化为系列短链脂肪酸包括乙酸、丙酸、乳酸和琥珀酸。并且，通过培养基优化，使用褐藻胶作为主要碳源可以实现B. uniformis F18-22的高密度发酵培养。

图2B. uniformis F18-22对褐藻胶的降解利用研究

        进一步作者对B. uniformis F18-22的抗溃疡性结肠炎（UC）作用进行了研究。通过葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的UC模型，作者发现B. uniformis F18-22可以显著缓解模型小鼠的体重降低、便血、便稀及结直肠缩短等UC症状。

图3 B. uniformis F18-22的抗溃疡性结肠炎作用

        通过HE染色、阿利新蓝染色及炎症评分分析，作者进一步确认了B. uniformis F18-22的抗UC作用。B. uniformis F18-22可以显著缓解疾病小鼠的肠道黏膜损伤，增加肠道杯状细胞的含量，恢复肠道的屏障作用。

图4 HE染色及阿利新蓝染色研究B. uniformisF18-22的抗溃疡性结肠炎作用

        通过16S rRNA高通量测序及生物信息学分析，作者进一步证实B. uniformis F18-22可以改善UC小鼠的肠道菌群失调，其可以在群落整体水平重塑小鼠的肠道菌群结构。

图5 B. uniformis F18-22可以改变疾病小鼠的肠道菌群结构

        进一步的菌群热图分析及秩和分析研究发现，B. uniformis F18-22通过增加有益菌降低有害菌缓解UC小鼠肠道菌群失调。具体而言，B. uniformis F18-22可以显著降低条件致病菌大肠志贺氏菌（Escherichia-Shigella spp.）的含量，增加肠道有益菌真杆菌属（Eubacterium siraeum）的含量。上述研究初步从肠道菌群角度解析了B. uniformis F18-22的抗肠炎作用机制。

图6 B. uniformis F18-22通过增加有益菌降低有害菌缓解UC小鼠肠道菌群失调

        为了深入评估B. uniformis F18-22的应用前景，作者进一步研究了B. uniformis F18-22的口服安全性。研究发现，B. uniformis F18-22口服耐受性良好，即使在10倍的治疗剂量下，其依然不会对小鼠的饮食饮水以及生长状态产生影响。

图7 B. uniformis F18-22对小鼠饮食饮水的影响

        进一步的HE染色及血细胞分析研究表明，B. uniformis F18-22口服耐受性良好，安全性高。即使在10倍治疗剂量下，不会对小鼠主要脏器（包括心、肝、脾、肺、肾和结肠）及血细胞产生影响。

图8 B. uniformis F18-22对小鼠主要脏器及血细胞的影响

        综上所述，本论文首次发现了一株能够发酵利用褐藻胶的新一代抗肠炎益生菌B. uniformis F18-22。B. uniformis F18-22作为一株健康人体肠道来源的功能益生菌具有良好的口服耐受性及安全性，本研究为B. uniformis F18-22作为新一代抗肠炎益生菌的开发利用奠定了坚实的基础。

        原文链接：10.3390/ijms241914669

        该课题组长期致力于肠道菌群和天然多糖的互作关系研究，在肠道菌群的体外模拟发酵、肠道功能菌株的分离筛选、多糖的肠道菌群代谢机制和新一代益生菌的开发研究方面具有重要积累，欢迎对本领域有研发兴趣的企业或高校课题组洽谈合作。

作者：尚庆森

审核：李全才，吕友晶

编辑：邵萌

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