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为探究益生菌对肠道健康的影响机制，研究人员研究益生菌对 MUC13 及肠道屏障功能的作用，发现双歧杆菌 W23 和 W28 可修饰 MUC13 并增强屏障功能。
肠道健康新探索：双歧杆菌与 MUC13 的奇妙关联
在人体这座 “小宇宙” 里，肠道就如同一个繁忙且神秘的生态系统，其中的肠道黏液层是抵御外界有害物质的重要防线，守护着肠道上皮细胞的安全。而在这个生态系统中，双歧杆菌作为关键成员，一直备受科学家们的关注。它在婴儿肠道中大量存在，帮助构建和完善肠道黏液层；在成年人肠道里，也默默发挥着调节免疫、改善胃肠道症状等作用。然而，双歧杆菌究竟是如何施展这些神奇 “魔法” 的，尤其是它与肠道中众多跨膜蛋白的相互作用机制，在很长一段时间里都是未解之谜。
MUC13 作为一种跨膜黏蛋白（transmembrane mucin），就像肠道上皮细胞表面的 “忠诚卫士”，不仅参与维持细胞间的紧密连接，还对肠道屏障功能起着至关重要的调节作用。此前研究发现，MUC13 的异常表达会影响肠道的通透性，就像城墙出现了漏洞，使得肠道的防御能力下降。但益生菌双歧杆菌与 MUC13 之间是否存在某种特殊的 “对话”，以及这种 “对话” 会对肠道健康产生何种影响，亟待深入研究。
为了揭开这些谜团，来自荷兰乌得勒支大学兽医学院传染病与免疫学系以及 Winclove Probiotics B.V. 的研究人员踏上了探索之旅。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上，为我们深入理解肠道健康机制带来了新的曙光。
研究方法：探索微观世界的 “利器”
研究人员主要采用了细胞系实验这一关键技术方法。他们选用了人肠道上皮细胞系 HRT18 和 Caco-2 细胞系，这些细胞系就像是微观世界里的 “实验场”，帮助研究人员模拟肠道内的真实环境。通过在细胞系上培养不同的益生菌菌株，观察它们与细胞的相互作用。同时，运用免疫印迹（immunoblot）技术，精确检测蛋白质的表达和修饰情况，如同给蛋白质做 “体检”；利用荧光原位杂交（fluorescence in situ hybridization，FISH）和共聚焦显微镜技术，直观地观察细菌与细胞的黏附情况，仿佛为研究人员提供了一双微观世界的 “透视眼”；还借助了酶活性测定实验，来探究细菌相关酶的活性变化，了解它们在肠道环境中的 “工作效率” 。
研究结果：双歧杆菌的独特 “本领”
- MUC13 的特异性修饰：研究人员挑选了 12 种具有益生菌潜力的菌株，与 HRT18 细胞共培养。结果发现，乳酸乳球菌（Lactococcus lactis）菌株会使 MUC13 和紧密连接蛋白 claudin-3 完全消失，不过这可能是生长条件导致的有害影响。而双歧杆菌 W23 则展现出独特的能力，它能让 MUC13 的高分子量带（130 kDa，即完全 O - 糖基化的 MUC13 蛋白）特异性丢失，同时还存在低分子量的 MUC13 产物，且 claudin-3 的表达不受影响。进一步研究发现，W23 和 W28 菌株能有效降低 MUC13 细胞外结构域（MUC13-ED）的染色，而对细胞质尾（MUC13-CT）染色没有影响，说明这两种菌株具有独特的调节 MUC13 细胞外结构域的能力。而且这种修饰作用起效很快，在不同感染复数（MOI）和培养时间下都能观察到明显变化123。
- 高唾液酸酶活性：双歧杆菌具有降解黏蛋白 O - 聚糖的能力，研究人员猜测这可能与糖苷酶的活性有关。实验结果显示，在测试的生长条件下，三种双歧杆菌菌株都没有检测到岩藻糖苷酶活性，这与之前的报道有所不同。但 W23 和 W28 菌株的唾液酸酶活性却很高，20456 菌株则缺乏这种活性。进一步实验表明，W23 和 W28 菌株能高效地从上皮表面去除 α - 2,3 唾液酸，而且唾液酸酶活性对于 MUC13 的修饰至关重要。虽然其他糖苷酶和 / 或蛋白酶可能也参与其中，且修饰后的 MUC13 产物并未完全去唾液酸化，但这两种菌株的高唾液酸酶活性使其在调节 MUC13 方面具有独特优势456。
- 与黏膜表面的紧密互动：黏附到肠道上皮并与分泌的黏液层相互作用是益生菌的重要特征。研究人员通过两种黏附实验发现，三种双歧杆菌菌株对肠道上皮表面的黏附能力相似。但在更复杂的实验中，利用含有分泌型 MUC2 黏液层的 Caco-2 细胞模型研究发现，W23 和 W28 菌株能够高度黏附到分泌的黏液层上，并且比 20456 菌株更能穿透黏液层，接近上皮细胞。同时，这两种菌株还能调节上皮细胞顶端表面的跨膜黏蛋白 MUC13，使其分子量降低789。
- 增强肠道屏障功能：研究人员还探究了不同双歧杆菌菌株对肠道上皮屏障功能的影响。他们发现，在促炎应激条件下，W23 和 W28 菌株能够显著提高跨上皮电阻（TEER），增强肠道屏障功能，而 20456 菌株则没有明显作用。虽然这些菌株对紧密连接蛋白 occludin、ZO - 1、claudin - 1、claudin - 3 和 claudin - 4 的表达没有显著影响，但 W23 和 W28 菌株对 MUC13 的修饰，以及它们对肠道屏障功能的积极影响，表明它们在维持肠道健康方面具有重要作用1011。
研究结论与意义：开启肠道健康研究新大门
这项研究揭示了益生菌双歧杆菌 W23 和 W28 菌株的独特性质。它们具有高唾液酸酶活性，能特异性地修饰 MUC13 的细胞外结构域，同时高度黏附于肠道上皮表面，有效定植于分泌的黏液层，进而增强肠道上皮屏障功能。这些特性使得它们与双歧杆菌的标准菌株 20456 明显不同。
这一研究成果意义重大。它不仅加深了我们对益生菌与肠道黏液层相互作用机制的理解，还为开发更有效的益生菌疗法提供了理论依据。在未来，或许可以利用这些特殊的双歧杆菌菌株，针对性地改善肠道屏障功能，预防和治疗肠道相关疾病，如炎症性肠病（inflammatory bowel disease，IBD）等。同时，也提醒我们在研究益生菌的功能时，不能忽视菌株之间的差异，应更加注重功能性检测，深入挖掘不同菌株的独特优势，为肠道健康领域的研究和应用开辟新的道路。
肠道健康是人体健康的重要基石，此次研究为我们理解肠道微生态的奥秘点亮了一盏明灯，相信在未来，随着研究的不断深入，我们将解锁更多肠道健康的密码，为人类健康事业带来更多福祉。
