以下文章来源于One Health Advances ，作者OHAD
Mechanisms of probiotic Bacillus against enteric bacterial infections
第一作者：朱佳佳、陈韵声
通讯作者：朱奎、Ulas Acaroz
研究背景
病原菌引起的消化道感染是动物和人类临床最常见的感染性疾病。抗菌药物治疗往往会加剧肠道菌群紊乱，同时诱导或加剧细菌耐药性的产生和传播。目前，新型抗菌药物研发速度缓慢，替抗技术开发前景广阔，特别是益生菌（或微生态制剂）的应用受到广泛关注。益生芽孢杆菌具有可耐受高温和胃肠道环境、可分泌多种活性代谢产物等优势，广泛用于肠道感染的治疗。益生芽孢杆菌不仅能通过分泌抗菌代谢物拮抗病原菌在肠道的定殖，而且还能合成多种酶和活性小分子等降低肠道炎性反应。本文从益生芽孢杆菌的代谢产物和自身结构出发，概述其防治肠道感染的作用机制，梳理了益生芽孢杆菌与肠道菌群及宿主互作中的关键代谢物，为高效益生芽孢杆菌的研发提供参考。
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1. 益生芽孢杆菌抑制病原菌的主要途径。（1）芽孢杆菌的孢子体和营养体2种生理状态，可通过表面的蛋白与肠道上皮细胞和黏膜层成分竞争性结合，减少病原菌定殖；（2）芽孢杆菌分泌多种消化酶和铁载体，使其在肠道糖源、氮源、必需离子等营养物的利用中获得生长优势，抑制病原菌生长；（3）芽孢杆菌产生的细菌素、脂肽、聚酮和短链脂肪酸等抗菌代谢物，阻碍病原体的繁殖；（4）芽孢杆菌产生Surfactin等代谢物促进肠腔中过量氧气消耗，维持肠道低氧化还原电位，促进益生菌生长（图 1）。
图 1 益生芽孢杆菌通过多种竞争机制拮抗病原菌扩散
2. 益生芽孢杆菌合成的抗菌活性物。芽孢杆菌基因组携带大量NRPs、PKs及RPs等次级代谢物合成基因簇，可产出Bacillaene、Fengycins和Surfactins等抗菌活性物质，合成的抗菌代谢物靶点多样，主要以破坏细菌膜结构、扰乱细菌代谢稳态为主。部分代谢物如Fengycin可干扰病原菌群体感应系统，Bacillaene可阻碍蛋白质合成。另外，芽孢杆菌分泌的脂肪酸可酸化病原菌胞质，进一步抑制病原菌生长（图 2）。
图 2 益生芽孢杆菌产生的AMPs和SCFAs是抗菌活性的关键
3. 益生芽孢杆菌代谢物促进肠道功能。芽孢杆菌通过分泌的短链脂肪酸（SFCAs）、酶和小分子代谢物等，促进肠道紧密连接蛋白的表达，增强肠道的物理屏障；激活肠道内的免疫细胞，增强肠道的免疫屏障，降低促炎因子的产生，加速宿主对病原菌的清除（图 3）。另外，芽孢杆菌合成的消化酶，如淀粉酶和B族维生素，可促进营养物吸收，扩大了宿主可利用营养物的来源和种类。
图 3 益生芽孢杆菌产生的代谢物激活肠道屏障
编辑荐语
本文深入解析益生菌芽孢杆菌抗肠道细菌感染的机制，全面揭示了其多重作用，从竞争性结合到抗菌代谢物的释放，再到肠道功能的促进。文章的学术深度和作者的学术洞察力值得肯定，是不容错过的精彩之作。
作者介绍
第一作者：朱佳佳
中国农业大学动物医学院，博士。以第一作者或共同第一作者在Microbial Cell Factories、Frontiers in Microbiology等发表研究论文3篇。
第一作者：陈韵声
中国农业大学动物医学院，博士生。以共同第一作者或第二作者在Food Research International、Research in Microbiology等发表研究论文5篇。
通讯作者：朱奎
中国农业大学领军教授、博士生导师，德国墨卡托学者、北京市优秀青年人才、国家优秀青年科学基金获得者、入选北京青年人才托举工程、北京食品营养与健康高精尖创新中心岗位科学家。目前担任中国畜牧兽医学会兽医药理与毒理学分会常务理事、中国微生物学会兽医微生物学专业委员会常务委员（青年组）、中国化学会会员等。主要围绕公共卫生领域耐药病原菌控制的核心问题开展科学研究，通过发现抗菌新靶点，研发新型抗菌药物，提高宿主导向的抗菌药物疗效，开发益生菌类抗菌替代物，保障人类健康和动物源性食品安全。近5年主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金等项目多项，研究成果以通讯作者含并列在Nature Microbiology、Lancet Infectious Diseases、Nature Communications、Advanced Science、Trends in Microbiology等国内外顶级学术期刊以封面等形式发表论文40余篇。
通讯作者：Ulas Acaroz
土耳其阿法亚考卡特帕大学兽医学院食品卫生与技术系，副教授，吉尔吉斯-土耳其玛纳斯大学，客座教师；土耳其兽医学与公共卫生协会（VEHADER）主席，2023年创办土耳其蜜蜂养殖和蜂产品协会（APIDER）并担任主席。研究方向为动物源性食品安全，食品中动物源抗生素残留分析免疫测定方法的开发等。研究成果发表在Journal of agricultural and food chemistry、Food and chemical toxicology、Environmental science and pollution research等国际期刊。
原文链接
Zhu, J., Chen, Y., Imre, K. et al. Mechanisms of probiotic Bacillus against enteric bacterial infections. One Health Adv. 1, 21 (2023).
https://doi.org/10.1186/s44280-023-00020-0
转自：“BMC科研永不止步”微信公众号
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