《Nature Communications》：Clade-specific extracellular vesicles from Akkermansia muciniphila mediate competitive colonization via direct inhibition and immune stimulation
（阿克曼菌）作为一种备受关注的下一代益生菌候选菌株，在维持肠道健康和宿主稳态中发挥着重要作用。然而，关于其不同菌株（clade）间的竞争机制以及与宿主免疫系统的相互作用尚不清楚。韩国研究人员通过全基因组测序、体外共培养实验、无菌鼠模型以及免疫学分析等方法，深入探究了 A. muciniphila 不同菌株间的竞争关系及其背后的机制，并揭示了宿主免疫系统在其中的作用，相关成果发表在《Nature Communications》上。
研究人员首先对 44 株新分离的 A. muciniphila 菌株进行全基因组测序，并结合 48 个公开的基因组进行分析，发现人类相关的 A. muciniphila 可分为 AmI、AmII 和 AmIV 三个主要菌株。通过对 890 名韩国健康个体的肠道微生物组进行 16S rRNA 测序分析，发现 A. muciniphila 在人群中的分布受到城市化水平的影响，且单个菌株在个体肠道中往往占据主导地位。进一步的体外共培养实验表明，AmII 菌株能够显著抑制 AmI 菌株的生长，而 AmI 菌株对 AmII 菌株生长无明显影响。研究发现 AmII 菌株培养上清中的特定成分对 AmI 菌株生长具有抑制作用，且这种抑制作用通过热处理可以消除，但对蛋白酶 K 处理不敏感，表明抑制成分具有热敏感性但对蛋白酶具有抵抗力。通过分子量分级实验发现，只有大于 100 kDa 的 AmII 菌株培养上清组分对 AmI 菌株生长具有抑制作用。研究人员利用凝胶渗透色谱法分离 AmII 菌株培养上清，发现含有外囊泡（EVs）的组分对 AmI 菌株生长具有抑制作用，而去除 EVs 的组分则无此作用。透射电子显微镜（TEM）观察到 AmII 菌株培养上清中的 EVs，并且发现经 AmII 菌株 EVs 处理后的 AmI 菌株细胞形态发生改变，出现结构完整性丧失的现象。进一步的实验表明，AmII 菌株 EVs 以剂量依赖性方式抑制 AmI 菌株生长，当 EVs 与 AmI 菌株细胞的比例达到 100:1 及以上时，可完全抑制 AmI 菌株生长。此外，研究人员还发现 AmII 菌株在无菌鼠肠道中产生的 EVs 同样能够抑制 AmI 菌株生长。在无菌鼠模型中，研究人员发现 AmII 菌株在宿主肠道中具有竞争优势，能够抑制 AmI 菌株的定植。当 AmII 菌株先于 AmI 菌株定植无菌鼠肠道后，后续引入的 AmI 菌株无法在肠道中定植；而当 AmI 菌株先定植后，AmII 菌株也无法取代 AmI 菌株。此外，研究人员还发现 AmII 菌株诱导宿主产生特异性 IgA 的能力比 AmI 菌株更强，且 AmII 菌株诱导的 IgA 主要针对 AmII 菌株自身，对 AmI 菌株的结合能力较弱。通过口服 AmII 菌株 EVs 预处理无菌鼠后，发现能够诱导产生针对 AmII 菌株的特异性 IgA，并且这种 IgA 能够增强 AmII 菌株在肠道中的定植能力，使其在与 AmI 菌株的竞争中占据优势。然而，在缺乏 B 细胞的无菌鼠中，AmII 菌株 EVs 的这种优势则不复存在，表明 AmII 菌株 EVs 诱导的 IgA 在 AmII 菌株定植中发挥着重要作用。
本研究揭示了 A. muciniphila 不同菌株间的竞争机制及其与宿主免疫系统的相互作用，为理解肠道微生物与宿主健康之间的关系提供了新的视角。AmII 菌株通过分泌 EVs 直接抑制 AmI 菌株生长，并诱导宿主产生特异性 IgA，从而在肠道中占据优势。这些发现不仅有助于我们深入理解 A. muciniphila 在肠道微生物组中的生态位，还为开发针对 A. muciniphila 的个性化微生物组干预策略提供了理论依据，有望在代谢疾病治疗和免疫治疗等领域发挥重要作用。未来的研究将进一步探索 AmII 菌株 EVs 中的具体抑制成分以及其与宿主免疫系统的相互作用机制，为开发新型益生菌制剂和免疫调节剂奠定基础。
