期刊：Nutrients（IF：4.8）
原文链接：https://doi.org/10.3390/nu18101486
背景：
志贺氏菌病（Shigellosis）是全球范围内威胁婴幼儿健康的重要肠道传染病，其中福氏志贺氏菌（Shigella flexneri）在发展中国家最为常见。近年来，抗生素耐药性问题日益严峻，亟需寻找替代或辅助治疗策略。值得注意的是，志贺氏菌感染不仅发生在人类，也可在犬、猫等伴侣动物中检出，但其是否源自宠物并具有致病性，此前尚不明确。因此，本研究围绕这一科学问题开展探索。
通讯作者：杨鹰
主要单位：中国农业大学动物科技学院
引 言
志贺氏菌病（Shigellosis）是全球范围内威胁婴幼儿健康的重要肠道传染病，其中福氏志贺氏菌（Shigella flexneri）在发展中国家最为常见。近年来，抗生素耐药性问题日益严峻，亟需寻找替代或辅助治疗策略。值得注意的是，志贺氏菌感染不仅发生在人类，也可在犬、猫等伴侣动物中检出，但其是否源自宠物并具有致病性，此前尚不明确。
本研究首次发现，猫源福氏志贺氏菌可独立诱导小鼠结肠炎，表现为体重下降、肠屏障破坏、炎症因子飙升及细胞凋亡增加。研究团队从腹泻猫粪便中成功分离出19株福氏志贺氏菌，并筛选出毒性最强的菌株（S. flexneri 13）。与此同时，从健康猫粪便中分离获得一株新型益生菌——凝结魏茨曼氏菌Long45（Weizmannia coagulans Long45）。动物实验证实，Long45能显著缓解志贺氏菌诱导的结肠损伤，其机制在于抑制TLR2/TLR4-MyD88-NF-κB炎症通路，同时激活Nrf2抗氧化通路，减少氧化应激和细胞焦亡。该研究为“人-宠物共患肠道感染”的微生态干预提供了全新思路，也为凝结魏茨曼氏菌在肠道健康领域的应用拓展了新的适应症。
（1）腹泻猫粪菌移植加重小鼠结肠炎，健康猫粪菌则起保护作用
研究者采用抗生素预处理清除小鼠内源性菌群，随后分别灌胃健康猫粪菌（FN组）或腹泻猫粪菌（FD组），并同时给予低浓度DSS诱导轻度结肠炎（Figure 1A）。结果显示：FD组小鼠体重显著下降、平均日增重降低、存活率仅73.3%（Figure 1B-D）；结肠长度缩短、肠内容物减少；肝脾指数升高（Figure 1E-G）。H&E染色显示FD组结肠大量中性粒细胞浸润，结构破坏；而FN组肠黏膜形态优于对照组（Figure 1H）。这表明腹泻猫的粪菌可加剧结肠炎，而健康猫粪菌具有保护作用。
（2）腹泻猫粪菌破坏肠屏障、诱发炎症和细胞凋亡
qPCR检测显示，FN组紧密连接蛋白ZO-1、Muc2、Claudin-3的mRNA水平显著高于Con组和FD组；FD组与Con组无显著差异（Figure 2A）。FD组促炎因子TNF-α、IL-4、IFN-γ、IL-1β、IL-6、IL-18均显著升高（Figure 2B）。免疫荧光显示FD组结肠中CD11b⁺和F4/80⁺巨噬细胞数量显著增加（Figure 2C-D）。TUNEL染色证实FD组结肠细胞凋亡明显增多（Figure 2E）。证实腹泻猫粪菌通过破坏屏障、诱发炎症和凋亡加剧结肠损伤。
（3）16S rDNA测序揭示腹泻猫肠道菌群中志贺氏菌丰度升高、芽孢杆菌丰度降低
对健康猫与腹泻猫的粪菌进行16S测序。腹泻猫的Ace指数、Sobs指数、Shannon指数均显著低于健康猫（Figure 3A-C），表明菌群α多样性降低。PCoA和NMDS显示两组菌群结构显著分离（Figure 3D-E）。在属水平上，腹泻猫中志贺氏菌属（Shigella）丰度显著升高，而芽孢杆菌属（Bacillus）丰度显著降低（Figure 3I-J）。这一差异为后续病原菌分离和益生菌筛选提供了直接线索。
（4）从腹泻猫粪便中分离出19株福氏志贺氏菌，其中13号菌株毒力最强
采用EC和GN培养基从27份腹泻猫粪便中分离出19株福氏志贺氏菌（Figure 4A）。通过检测毒力相关基因（ipaH、virA、sen、set1A、set1B）的表达，发现Shigella flexneri 13的毒力基因表达水平显著高于其他菌株（Figure 4B）。将该菌株单独感染小鼠，结果显示：存活率仅50%，体重显著下降，结肠缩短，黏液减少，促炎因子全面上调（Figure 4C-I）。证实猫源福氏志贺氏菌13具有独立致病能力，可模拟腹泻猫粪菌的致病表型。
（5）Long45缓解志贺氏菌诱导的体重下降、器官肿大及死亡率及修复志贺氏菌诱导的肠屏障损伤
将小鼠分为Con、W.C（仅给Long45）、S.F（感染志贺氏菌）、W.C+S.F（感染+Long45）四组。Long45在感染后第8天开始灌胃，持续至第23天（Figure 5A）。结果显示：S.F组体重显著下降，存活率87.5%；而W.C+S.F组体重恢复至接近对照组，无死亡（Figure 5B-D）。S.F组结肠缩短、肝脾指数升高，Long45干预后均显著逆转（Figure 5E-G）。表明Long45可有效保护小鼠免受志贺氏菌的全身性损害。
H&E和AB-PAS染色显示，S.F组结肠上皮细胞脱落、黏液含量减少；Long45干预后结肠结构明显改善（Figure 6A-B）。Western blot检测显示，S.F组紧密连接蛋白Claudin-1、Occludin、ZO-1、ZO-2、ZO-3的蛋白丰度均显著下降；Long45处理后这些蛋白水平显著回升（Figure 6C-D）。证实Long45通过上调紧密连接蛋白修复肠屏障。
（6）Long45减轻氧化应激并抑制Nrf2通路的过度激活
血清生化检测显示，S.F组H₂O₂、MPO、CAT水平显著升高；Long45干预后这些指标显著下降（Figure 7A）。Western blot显示，S.F组Nrf2、HO-1、NQO1蛋白丰度显著升高（宿主代偿性抗氧化反应）；Long45处理后这些蛋白降至接近正常水平，表明Long45通过减轻氧化应激间接下调了Nrf2通路的过度激活（Figure 7B-C）。TUNEL染色和凋亡蛋白检测显示，S.F组结肠凋亡细胞及cleaved caspase-3、Bax蛋白显著增加；Long45处理后凋亡显著减少（Figure 7D-G）。表明Long45通过抑制氧化应激和细胞凋亡保护肠上皮。
（7）Long45抑制TLR2/TLR4-MyD88-NF-κB炎症通路
Western blot检测显示，S.F组TLR2、TLR4、MyD88及磷酸化p65（P-p65）蛋白丰度显著升高；Long45处理后这些蛋白均显著下降（Figure 8A-B）。qPCR证实S.F组TNF-α、IFN-γ、IL-1β、IL-17A、IL-18等促炎因子的mRNA水平升高，Long45干预后下调（Figure 8C）。免疫荧光显示S.F组结肠F4/80⁺巨噬细胞浸润增加，Long45处理后明显减少（Figure 8D-E）。证实Long45通过阻断TLR-MyD88-NF-κB信号轴抑制志贺氏菌诱导的炎症反应。
本研究首次证实猫源福氏志贺氏菌可独立诱导结肠炎：突破了以往认为志贺氏菌主要感染人类和灵长类的认知，提示伴侣动物可能是潜在的传染源，为人兽共患肠道感染防控提供了新证据。从健康猫粪便中筛选获得新型益生菌W. coagulans Long45：区别于常见的肠道或土壤来源，该菌株源自猫肠道，对猫源致病菌具有天然针对性，具有开发为宠物专用益生菌的潜力。首次揭示W. coagulans通过“抑制NF-κB + 激活Nrf2”双通路缓解志贺氏菌结肠炎：不同于单一抗炎或抗氧化机制，Long45同时阻断炎症信号并减轻氧化应激，为益生菌多靶点干预肠道感染提供了范例。验证了粪菌移植+病原分离+益生菌干预的完整证据链：从表型（FMT）→病因（16S + 分离培养）→干预（益生菌）→机制（信号通路），逻辑严谨，数据扎实。关注“人-宠物”共患肠道健康：随着宠物饲养率升高，猫源致病菌对人类（尤其是儿童和老人）的潜在威胁日益受到关注。本研究为减少宠物源性肠道感染提供了可行的微生态解决方案。
杨鹰（通讯作者）
杨鹰，副教授、硕士生导师，主要研究方向为家禽生理与营养代谢病；她在中国农业大学获得学士、硕士及博士学位并完成博士后研究，自2005年起任现职，曾主持国家自然科学基金等多项科研项目，作为主要完成人之一获得国家科学技术进步二等奖，同时担任天津武清马业科技小院专家，主讲《动物科学综合实习》等课程，并参与编写多部专业书籍，近年研究也拓展至伴侣动物营养领域。
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文案：王一博
编辑：王一博
审核：韩志东
河南科技大学
益生菌科学与技术团队
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