《npj Biofilms and Microbiomes》：Bacterial membrane vesicles restore gut anaerobiosis
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为解决肠道炎症问题，研究人员开展细菌膜泡对肠道炎症影响研究，发现其可改善症状，或成新型疗法。
在人体的肠道中，一场看不见的 “战争” 正在悄然上演。肠道炎症，这个看似陌生却与众多健康问题紧密相连的 “幕后黑手”，正困扰着无数人。它不仅会引发炎症性肠病（IBD），还和阿尔茨海默病、机体炎症衰老等疾病有着千丝万缕的联系。
正常情况下，肠道内的微生物和谐共处，维持着一种微妙的平衡。但当肠道炎症发生时，这种平衡就被打破了。炎症会破坏肠道上皮细胞屏障，让氧气趁机 “溜” 进肠道腔内。这可不得了，氧气就像是给一些细菌打开了 “方便之门”，像大肠杆菌（E. coli）和其他肠杆菌科细菌，它们在有氧环境下大量繁殖，还会产生促炎的脂多糖（LPS），进一步加剧肠道炎症，形成一个恶性循环。
在这样的背景下，为了寻找对抗肠道炎症的新方法，来自美国东北大学（Northeastern University）的研究人员展开了一项意义重大的研究。他们将目光聚焦在细菌膜泡（MVs）上，试图探究其对肠道炎症的影响。这项研究成果发表在了《npj Biofilms and Microbiomes》杂志上。
研究人员开展这项研究时，运用了多种关键技术方法。在膜泡制备方面，通过特定的培养条件和处理步骤获取野生型（wt MVs）和敲除 hemB 基因的突变型（ΔhemB MVs）膜泡；利用极谱传感器监测体外氧气浓度，以此来分析膜泡对氧气的消耗能力；借助透射电子显微镜观察膜泡的形态；采用小鼠柠檬酸杆菌（Citrobacter rodentium）诱导的结肠炎模型来研究膜泡在体内的作用；运用代谢组学和转录组学技术，分析膜泡处理后肠道微生物的代谢和基因表达变化。
下面来看具体的研究结果：
- 膜泡抑制致病性肠杆菌科细菌生长：研究人员利用从大肠杆菌制备的膜泡来消耗肠道内的氧气，进而抑制像肠杆菌科这类兼性厌氧细菌的生长。他们选用了含有修饰脂多糖（仅含非炎性脂质 IVA）的 ClearColi 菌株，在有氧环境下以琥珀酸盐为底物培养大肠杆菌，制备出膜泡。体外实验表明，野生型膜泡（wt MVs）在琥珀酸盐存在的情况下，能够迅速消耗氧气，并且显著抑制大肠杆菌、肺炎克雷伯菌和柠檬酸杆菌的生长，这意味着它们在体内可能有效减轻致病性肠杆菌科细菌的负担。
- 膜泡保护小鼠免受结肠炎诱导的体重减轻和结肠缩短：在柠檬酸杆菌诱导的结肠炎小鼠模型中，研究人员将膜泡添加到小鼠食物中。结果发现，与未处理的结肠炎小鼠和 ΔhemB MVs 处理的小鼠相比，wt MVs 处理的小鼠体重明显更高，结肠长度也显著增加，这表明 wt MVs 能够有效减轻疾病的严重程度。
- 膜泡降低结肠上皮氧化水平并调节细胞因子反应：通过 pimonidazole 标记实验，研究人员发现 wt MVs 处理的小鼠肠道上皮表面的氧气含量明显低于结肠炎对照组和 ΔhemB MVs 处理组。同时，对细胞因子的分析显示，wt MVs 处理降低了与炎症相关的细胞因子，其中促炎细胞因子 TNF-α 显著减少，而抗炎细胞因子 IL-10 则有所增加，这说明 MV 处理可能通过与微生物群的相互作用来减少炎症细胞因子反应。
- 膜泡治疗改变微生物群：通过对小鼠粪便微生物群进行元转录组分析，研究人员发现 wt MVs 处理组的微生物群与结肠炎对照组和 ΔhemB MVs 处理组有明显差异。具体表现为 Lactobacillaceae 增加，Bacteroidaceae、Enterobacteriaceae、Enterococcaceae 和 Akkermansiaceae 减少，这种变化可能与改善小鼠健康状况有关。
- MV 处理改变元转录组和代谢组：进一步对粪便微生物群的元转录组和代谢组进行分析，结果显示，wt MVs 处理导致微生物代谢途径发生改变，更倾向于发酵而非呼吸。例如，混合酸发酵等发酵途径相关的转录本增加，而与呼吸相关的细胞色素 d 泛醇氧化酶等转录本减少。在代谢组方面，wt MVs 处理的小鼠粪便中甘油酸水平降低，这表明膜泡可能有助于保护肠道黏膜免受炎症损伤。
综合研究结论和讨论部分，这项研究具有重要意义。它首次证明了细菌膜泡可以消耗氧气，恢复健康肠道的厌氧环境，为治疗肠道炎症提供了一种全新的、有前景的方法。不过，研究也存在一些局限性，比如膜泡在到达结肠的过程中没有得到有效保护，实验所用的炎症模型也有一定的局限性。未来，需要进一步优化膜泡的递送方式，并在更多炎症模型中进行研究，以更好地评估其作为治疗肠道炎症药物的潜力。但无论如何，这项研究都为肠道炎症的治疗开辟了新的方向，有望为众多受肠道疾病困扰的患者带来新的希望。
