《International Microbiology》:Oral administration of Lactiplantibacillus plantarum 6.2 mitigates acute lung injury via immunostaining of the TLR4/NF-κB pathway and reduction of IL-17 in lung tissue
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背景:急性肺损伤(ALI)是一种损害肺组织并与高发病率和高病死率相关的炎症性疾病。在缺乏有效治疗选择的情况下,针对益生菌等替代性治疗策略的探索日益增强。
目的:本研究考察口服给药的植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)6.
背景:急性肺损伤(ALI)是一种损害肺组织并与高发病率和高病死率相关的炎症性疾病。在缺乏有效治疗选择的情况下,针对益生菌等替代性治疗策略的探索日益增强。
目的:本研究考察口服给药的植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)6.2(Lp62)在小鼠ALI模型中的抗炎潜力。
材料与方法:30只雄性Swiss小鼠(N=30)被随机分为5组(n=6):阴性对照组、健康+Lp62补充组(Lp62组)、ALI组、ALI+Lp62组和地塞米松(Dexamethasone,Dexa)治疗组。Lp62以109 CFU/mL浓度经口灌胃每日给予,持续1周。在麻醉条件下通过鼻内滴注脂多糖(LPS)诱导ALI。24 h后采集肺组织进行大体观察。组织学评价采用苏木精-伊红(H&E)染色,免疫组织化学检测采用抗TLR4、抗NF-κB和抗IL-17抗体。支气管肺泡灌洗液(BALF)总蛋白采用双缩脲法测定,IL-1β采用酶联免疫吸附测定(ELISA)检测。数据采用单因素方差分析(one-way ANOVA)和Tukey事后检验分析(p<0.05)。
结果:Lp62降低了BALF中的细胞迁移、蛋白渗出和IL-1β释放,同时减少了肺的大体病变,减轻了组织学炎症细胞浸润并增加了肺泡腔隙;此外,还降低了TLR4、NF-κB和IL-17的活化。
结论:植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)6.2可通过抑制TLR4/NF-κB通路并通过IL-17介导的信号减少中性粒细胞募集,从而成为ALI的一种有前景的治疗策略。
本文发表于《International Microbiology》,围绕益生菌植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)6.2对急性肺损伤(ALI)的干预作用展开。急性肺损伤是一类以肺泡-毛细血管屏障受损、气体交换障碍及强烈炎症反应为特征的综合征,临床上常与较高发病率和病死率相关。现阶段ALI治疗仍以机械通气和支持治疗为主,能够显著降低病死率的特异性药物手段仍然有限,因此开发新的干预策略具有明确现实意义。近年来,益生菌因其免疫调节与抗炎潜力而受到持续关注,尤其是乳杆菌类菌株在炎症性疾病中的作用已逐步得到实验支持。Lp62源自可可自然发酵,既往研究显示其具有耐受胃肠道环境、黏附宿主上皮、抑制病原菌以及调节炎症因子表达等多重益生特性,因此研究人员进一步评估其对ALI的保护作用具有充分依据。
研究人员建立了脂多糖(LPS)诱导的小鼠急性肺损伤模型,以验证口服Lp62是否能够减轻肺部急性炎症反应,并探讨其与Toll样受体4(TLR4)、核因子κB(NF-κB)和白细胞介素-17(IL-17)相关炎症信号的关系。结果显示,Lp62能够显著减轻肺损伤相关病理改变,包括减少支气管肺泡灌洗液中的炎症细胞迁移、降低蛋白渗出和IL-1β水平、改善肺组织大体病变与组织学损伤,并下调肺组织中TLR4、NF-κB与IL-17免疫反应性。这提示Lp62在该实验模型中具有明确的肺部抗炎作用。该研究的重要意义在于,为利用特定益生菌菌株干预ALI提供了实验依据,也为围绕肠-肺轴(gut–lung axis)的炎症调控策略积累了可参考的前期证据,但文中并未直接检测肠道菌群或系统性代谢指标,因此相关机制阐述仍限于肺部局部炎症层面。
在方法学上,研究人员采用雄性Swiss小鼠构建LPS诱导ALI模型,实验动物来源于Federal University of Paraíba。动物随机分为健康对照组、健康+Lp62组、ALI组、ALI+Lp62组和Dexa组。Lp62以10
9 CFU/mL连续灌胃7 d,随后以鼻内滴注LPS诱导肺损伤。24 h后采集BALF和肺组织。主要技术方法包括BALF总细胞计数、双缩脲法蛋白定量、酶联免疫吸附测定(ELISA)检测IL-1β、苏木精-伊红染色观察肺组织病理改变,以及针对TLR4、NF-κB和IL-17的免疫组织化学和组织形态计量分析,统计学采用单因素方差分析结合Tukey事后检验。
在研究结果部分,首先是“Lp62 ameliorates the leukocyte infiltration in LPS-Induced ALI”。该部分通过BALF总细胞计数显示,LPS刺激显著诱导炎症细胞向肺部迁移,而ALI+Lp62组较ALI组细胞迁移量下降约50%,其变化趋势与Dexa组相近。这说明Lp62可有效减轻ALI早期炎症细胞募集,提示其具有抑制肺部急性炎症浸润的能力。
“Protein concentration in the BALF”部分进一步评估肺泡渗出情况。研究显示ALI组BALF蛋白浓度和IL-1β水平明显升高,而Lp62处理后,两项指标均明显下降并接近健康对照水平。由于BALF蛋白升高通常反映肺泡-毛细血管屏障通透性增加及渗出性水肿加重,因此该结果表明Lp62对减轻肺泡屏障损伤和局部促炎环境具有保护作用。
“Macroscopic evaluation of lungs”部分从肺组织大体形态层面评价损伤程度。健康组与Lp62单独补充组肺组织呈现较均一外观,而ALI组可见酒红色、水肿样、不规则病灶。ALI+Lp62组病灶范围明显缩小,颜色更浅,表面更趋均一和平滑;形态计量结果显示其病灶面积较ALI组减少约57%。这一发现说明Lp62不仅能够影响分子和细胞炎症指标,也可在器官整体形态学层面减轻急性损伤。
在“Histological and histomorphometric evaluation of lung”部分,H&E染色证实ALI组存在明显充血、炎症细胞浸润和肺泡开放不足,而ALI+Lp62组与Dexa组肺泡腔隙增大、炎症细胞减少。定量分析进一步显示,ALI+Lp62组肺泡开放面积较ALI组增加约65%,中性粒细胞迁移面积减少约71%。这些结果从组织学角度支持Lp62可改善肺实质结构破坏,保护肺泡结构完整性并减轻中性粒细胞主导的炎症损伤。
“Immunohistochemical evaluation for Toll-like 4”部分聚焦先天免疫识别受体TLR4。免疫组织化学显示,ALI组肺组织中TLR4染色强烈且弥漫分布,主要位于炎症浸润区域;ALI+Lp62组染色强度明显减弱。组织形态计量分析显示,ALI+Lp62组TLR4阳性面积较ALI组降低72.31%。由于LPS主要通过TLR4触发下游炎症信号,该结果提示Lp62可能通过抑制LPS-TLR4识别相关反应来减轻ALI炎症放大过程。
“Immunohistochemical evaluation for NF-κB”部分则分析经典炎症转录调控通路。结果显示ALI组NF-κB免疫染色显著增强,而ALI+Lp62组明显减弱,阳性面积较ALI组下降70.11%。NF-κB是多种促炎细胞因子表达的重要转录因子,因此这一结果与前述BALF炎症指标下降相互印证,说明Lp62对炎症反应的抑制不仅体现在表型层面,也涉及关键信号通路活化的减弱。
“Immunohistochemical evaluation for IL-17”部分评估IL-17在肺组织中的表达。ALI组IL-17染色强烈,ALI+Lp62组明显减弱,阳性面积较ALI组降低76.28%。IL-17与中性粒细胞募集及炎症级联放大密切相关,因此该结果提示Lp62可能通过削弱IL-17介导的局部炎症信号,进一步限制肺组织炎症扩增和损伤进展。
“Levels of IL-1β in the BALF”部分通过ELISA检测可溶性促炎因子。结果表明,LPS诱导后BALF中IL-1β显著升高,而ALI+Lp62组较ALI组下降约33.3%。结合TLR4、NF-κB和IL-17相关结果,可以看出Lp62对肺部炎症反应的调节具有多层次特征,既影响细胞浸润和组织结构,也影响促炎因子和相关信号轴。
讨论部分指出,ALI目前仍缺乏确切有效的药物治疗,支持治疗虽能维持生命,但难以根本逆转炎症损伤,因此寻找新型干预手段十分必要。研究人员认为,Lp62在该模型中表现出的多维度保护作用,为益生菌干预肺部炎症提供了新的证据。文章强调,LPS诱导模型主要反映ALI早期、急性、以中性粒细胞为主的炎症过程,适于观察TLR4介导炎症反应,但不能完全覆盖人类ALI在渗出期、增殖期和纤维化期中的全部病理复杂性。此外,本研究仅使用雄性小鼠,BALF分析限于总细胞计数,未进一步区分不同白细胞亚群,也未扩展检测更多细胞因子或趋化因子;同时未进行肠道菌群、肠屏障通透性或循环代谢物评估,因此不能据此直接推导系统性机制或肠-肺轴的参与程度。即便如此,现有结果仍支持Lp62通过负向调控TLR4–NF-κB–IL-17/IL-1β炎症轴而减轻肺部炎症。
研究结论部分可译为:口服补充植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)6.2可在LPS诱导的ALI模型中减少支气管肺泡灌洗液中的细胞迁移和蛋白渗漏,减轻肺部病变,并维持肺泡结构完整性。与此同时,肺组织中TLR4、NF-κB和IL-17的免疫染色减弱,提示局部炎症激活程度下降。综合来看,Lp62在该实验模型中具有肺部抗炎作用,但其潜在机制及可能的全身性效应仍有待进一步研究澄清。