FSHW | 熱滅活副干酪乳桿菌JY56可通過調節免疫-炎癥反應和腸道微生物群緩解卵清蛋白誘發的食物過敏

本文系Food Science and Human Wellness原創編譯，歡迎分享，轉載請授權。

Introduction

食物過敏（FA）是人體免疫系統對食物抗原的一種異常免疫反應，可導致消化道、呼吸道、皮膚和心血管系統等不適。過敏的臨床癥狀主要包括口或耳發癢、鼻炎、哮喘、嘔吐、腹瀉、呼吸困難等，嚴重者甚至會導致休克甚至死亡。近年來，FA的流行率和發病率顯著上升。調查數據顯示，FA在不同國家、不同年齡階段均有流行，且總體流行率逐年上升。顯然，FA已成為一個全球性的公共衛生問題。作為一種復雜的免疫學疾病，FA目前尚無根治方法，嚴格避免食物過敏原仍是最有效的預防手段。然而，由于飲食的復雜性，FA的發生并不能完全避免，仍需通過其他手段進行治療，主要包括過敏原特異性免疫療法和非特異性免疫療法。過敏原特異性免疫治療在脫敏方面療效顯著，但可能會引起胃腸道不良反應等副作用。至于過敏原非特異性免疫治療，抗過敏藥物主要包括抗組胺類藥物、腎上腺素和糖皮質激素等，這些藥物起效快、療效顯著，但可能產生副作用和耐藥性。因此，迫切需要尋找天然物質來預防或治療FA及相關免疫疾病。

滅活益生菌又稱后生元，與活益生菌相比，具有環境穩定性和加工穩定性好、易于運輸和儲存、無耐藥基因傳遞風險、安全性高等優點。滅活益生菌的主要成分包括茶酸、脂脫落酸、肽聚糖、膜蛋白等。活性益生菌已被廣泛證實可通過多種途徑緩解卵清蛋白（OVA）誘發的過敏癥，包括免疫調節、抑制炎癥信號通路和恢復紊亂的腸道微生物群等。有趣的是，滅活益生菌已被證明可以通過多種途徑調節免疫反應，逐漸引起研究人員的關注。

東北農業大學食品學院鄭淼博士、東北農業大學食品學院姜毓君教授等在本研究中以OVA誘導的FA小鼠（BALB/c）為研究對象，探究了熱滅活副干酪乳桿菌JY56（HK-L. paracasei JY56）對FA小鼠的緩解機制。本研究旨在為滅活益生菌在過敏及相關疾病功能食品中的應用提供理論依據。

Results and Discussion

HK-L. paracasei JY56可改善FA小鼠的臨床過敏癥狀

FA可導致小鼠體質量下降，直腸溫度顯著降低，并出現抓撓、毛發蓬亂、嗜睡、自主活動減少、哮喘和呼氣性呼吸困難等癥狀。在第43天，FA組的體質量顯著低于NC組（圖1A）。然而，不同劑量的HK-L. paracasei JY56均抑制了體質量的下降。此外，在第43天，測量小鼠直腸溫度變化，圖1B顯示，OVA組小鼠直腸溫度變化最顯著（（-0.90±0.03）℃），而不同劑量的HK-L. paracasei JY56治療組的溫度變化顯著低于FA組，且呈劑量依賴性。其中，MLP組和HLP組的體溫變化趨向于NC組，無明顯變化。過敏評分結果顯示（圖1C），NC組小鼠無過敏反應，OVA組小鼠過敏評分較高，主要癥狀為抓鼻、抽搐和哮喘，而使用HK-L. paracasei JY56干預后過敏癥狀得到顯著緩解。

圖1 HK-L. paracaseiJY56 對 FA 小鼠過敏反應的緩解作用

HK-L. paracasei JY56可降低FA小鼠血清中的OVA特異性抗體和過敏介質水平

食物過敏伴隨著血清中OVA-sIgE和OVA-sIgG水平的升高。如圖2A-B所示，給予不同劑量的HK-L. paracasei JY56后，FA組小鼠血清中的OVA-sIgE和OVA-sIgG水平明顯下降。此外，在過敏階段，肥大細胞和嗜堿性粒細胞會發生脫顆粒反應，并釋放一系列過敏介質（如組胺和肥大細胞蛋白酶）。通過檢測小鼠血清中組胺和MMCP-1的水平，發現灌胃HK-L. paracasei JY56的FA小鼠血清中組胺和MMCP-1水平的降低，且呈劑量依賴性（圖2C-D）。結果表明，FA小鼠體內特異性抗體和過敏介質的水平與過敏評分呈正相關。此外，該研究還表明，HK-L. paracasei JY56可通過抑制OVA特異性抗體的分泌和過敏介質的釋放來緩解小鼠的FA。

圖2 小鼠血清中的OVA特異性抗體和過敏介質水平

HK-L. paracasei JY56可抑制FA小鼠異常的Th2和Th17免疫反應

本研究從脾臟淋巴細胞亞群和相關細胞因子分泌的角度來探究HK-L. paracasei JY56對全身免疫反應的調控。如圖3，FA組小鼠脾臟中標記的T淋巴細胞、DCs和Th17細胞數量顯著高于NC組，Tregs數量顯著低于NC組。這表明，OVA的刺激導致了FA小鼠的異常免疫反應。值得注意的是，灌胃不同劑量的HK-L. paracasei JY56可不同程度地減少T淋巴細胞、DC和Th17的數量。此外，灌胃HK-L. paracasei JY56可逆轉OVA致敏誘導的Tregs數量減少。結果表明，HK-L. paracasei JY56可通過調節淋巴免疫細胞提高免疫調節能力，進而緩解OVA誘導的FA。

圖3 脾臟淋巴細胞的免疫組化分析

HK-L. paracasei JY56可改善腸道屏障損傷

除了免疫細胞分化失衡外，FA還常常伴隨著腸上皮屏障的損傷。本研究通過空腸組織的H&E染色和TB染色以及qRT-PCR進一步分析了腸屏障的完整性。圖4A表明，不同劑量的HK-L. paracasei JY56干預可在不同程度上減輕炎癥和空腸上皮結構的損傷，且劑量越大效果越顯著。過敏原刺激會導致小鼠空腸肥大細胞脫顆粒活化，進而引起過敏性炎癥。通過TB染色（圖4B）發現與NC組相比，OVA組小鼠視野中肥大細胞數量明顯增加，且形態不清晰，而服用HK-L. paracasei JY56可以逆轉這一現象。結果進一步證實，HK-L. paracasei JY56通過抑制肥大細胞活化，降低了FA小鼠血清中過敏介質和細胞因子的水平。

圖4 空腸組織的H&E染色和TB染色

HK-L. paracasei JY56抑制TLR4/NF-κB炎癥通路的激活

TLR4/NF-κB信號通路參與了肥大細胞活化和多種炎癥反應。為了進一步探討HK-L. paracasei JY56緩解FA的信號機制，本研究從基因和蛋白水平研究了對TLR4/NF-κB信號通路的抑制作用。如圖5所示，結果表明OVA挑戰激活了TLR4/NF-κB炎癥通路，從而促進了過敏相關炎癥的發展。與OVA組小鼠相比，LLP、MLP和HLP組小鼠的TLR4、MyD88、TRAF6和NF-κB p65基因的相對表達量顯著下降。高劑量HK-L. paracasei JY56的效果最好，與OVA組相比，TLR4、MyD88、TRAF6和NF-κB p65基因的相對表達量分別降低了259%、54%、85%和264%。結果表明，HK-L. paracasei JY56可通過抑制TLR4/NF-κB炎癥通路的激活來緩解FA。

圖5 TLR4/NF-κB炎癥通路關鍵基因的mRNA表達

HK-L. paracasei JY56調節FA小鼠的腸道微生物

過敏原會導致腸道環境紊亂，而腸道微生物群失調與FA的進展有關。圖6A-D表明，HK-L. paracasei JY56恢復了FA小鼠腸道微生物群的豐度和多樣性。此外，研究了各組FA小鼠腸道微生物菌群在門和屬的變化，結果如圖6E-F所示。HK-L. paracasei JY56在門級和屬級上增加有益菌的豐度，降低有害菌的豐度，改善FA小鼠的腸道穩態，緩解OVA誘導的FA。如圖6G所示，進一步分析腸道微生物群與FA生理及病理指標的相關性發現，Lactobacillus與OVA-sIgE、OVA-sIgG、組胺、MMCP-1、IL-4、IFN-γ、IL-17A和TNF-α呈顯著負相關。此外，Alistipes與IL-17A和TNF-α呈顯著負相關，Ruminococcus與OVA-sIgE、OVA-sIgG、組胺、MMCP-1、IL-4、IFN-γ和IL-17A呈顯著負相關。相反，Oscillospira與IL-4和IFN-γ呈顯著正相關。這些結果表明，FA小鼠的生理及病理指標與腸道微生物之間存在很強的相關性。

圖6 HK-L. paracaseiJY56處理對FA小鼠腸道微生物群組成的影響

Conclusion

本研究結果表明，HK-L. paracasei JY56可通過多種途徑緩解OVA誘導的FA。首先，HK-L. paracasei JY56可減輕臨床過敏癥狀。此外，HK-L. paracasei JY56還能降低小鼠血清中OVA-sIgE、OVA-sIgG、組胺和肥大細胞蛋白酶的水平。同時，HK-L. paracasei JY56還能調節小鼠脾臟中的淋巴免疫細胞。此外，HK-L. paracasei JY56有助于增強腸道物理屏障的完整性并抑制炎癥反應。最后，HK-L. paracasei JY56可通過調節腸道微生物群，增加小鼠腸道內容物中產生SCFAs細菌的相對豐度，從而增加腸道SCFAs含量，緩解FA。與藥物治療相比，HK-L. paracasei JY56是一種更經濟、更安全的緩解FA的方法，在治療過敏及相關疾病的功能食品中具有廣闊的應用前景。

第一作者

鄭淼，女，東北農業大學食品學院博士研究生。食品科學專業。

通信作者

姜毓君，男，二級教授、博士生導師，東北農業大學食品學院院長、乳品科學教育部重點實驗室主任。入選長江學者特聘教授、國家“萬人計劃”領軍人才。榮獲全國食品安全工作先進個人、中國食品科技學會科技創新獎——突出貢獻獎。擔任國務院食品安全委員會專家委員會委員、中國營養保健食品協會副會長。

主要從事乳制品、嬰幼兒配方食品和特醫食品等特殊食品和功能食品研究，先后承擔國家重點研發計劃國際合作重點專項、國家科技支撐計劃、國家“863”計劃、國家自然科學基金、教育部科學技術研究重點項目等課題30余項；獲省級科技進步二等獎2項、行業科技一等獎1項、中國食品科技學會突出貢獻獎1項、省優秀專利獎1項；授權中國和美國專利30余件；主編或共同出版專著教材10余部；以第一作者或通訊作者發表學術論文200余篇。主持和主要參與多項國家乳品安全與品質相關法規、標準和技術規范的制定。

Heat-killed Lactobacillus paracasei JY56 can relieve ovalbumin-induced food allergy via regulating immuno-inflammatory responses and gut microbiota

Miao Zheng, Ming Ma, Ruxue Fang, Yilin Sun, Xinyan Yang, Chaoxin Man, Qianyu Zhao*, Yujun Jiang*

a Institute of Food Science and Technology, College of Biological Science and Engineering, Fuzhou University, Fuzhou 350108, China

b Food Nutrition and Health Research Center, School of Advanced Manufacturing, Fuzhou University, Jinjiang 362200, China

c School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China

d Beijing Laboratory for Food Quality and Safety, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China

e School of Health Science and Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China

1 Both authors contributed equally.

*Corresponding author.

Abstract

Food allergy (FA) is an aberrant immune response triggered by the ingestion of a food antigen. Ovalbumin (OVA)-sensitized and challenged BALB/c mice were orally administered heat-killed (HK)-Lactobacillus paracasei JY56. In this work, HK-L. paracasei JY56 alleviated the FA-induced decrease in body weight and rectal temperature and reduced the allergy score. Serum analysis showed that HK-L. paracasei JY56 reduced the levels of specific antibodies (OVA-specific Immunoglobulin E (sIgE) and OVA-specific Immunoglobulin G (sIgG)) and allergic mediators (histamine and mast cell protease) in FA mice. In addition, HK-L. paracasei JY56 also could alleviate OVA-induced FA by suppressing T helper (Th)2 and Th17-type immune responses, which was evidenced by the regulation of splenic lymphocyte subpopulations and associated cytokine secretion. Moreover, jejunal histological analysis and intestinal barrier function related gene expression measurement were performed to verify the intestinal barrier repair of HK-L. paracasei JY56. Meanwhile, the TLR4/NF-κB inflammatory pathway activation was inhibited by HK-L. paracasei JY56 at gene and protein levels. Finally, HK-L. paracasei JY56 was performed to modulate the gut microbiota structure and increase the levels of short-chain fatty acids. In conclusion, HK-L. paracasei JY56 could alleviate OVA-induced FA in multiple ways, and this study provides a theoretical basis for the application of inactivated probiotics in functional foods for FA.

Reference:

ZHENG M, MA M, FANG R X, et al. Heat-killed

Lactobacillus paracasei

本文編譯內容由作者提供

編輯：梁安琪；責任編輯：孫勇

封面圖片：圖蟲創意

為匯聚全球智慧共探產業變革方向，搭建跨學科、跨國界的協同創新平臺，由北京食品科學研究院、中國肉類食品綜合研究中心、國家市場監督管理總局技術創新中心（動物替代蛋白）、中國食品雜志社《食品科學》雜志（EI收錄）、中國食品雜志社《Food Science and Human Wellness》雜志（SCI收錄）、中國食品雜志社《Journal of Future Foods》雜志（ESCI收錄）主辦，西南大學、 重慶市農業科學院、 重慶市農產品加工業技術創新聯盟、重慶工商大學、重慶三峽學院、西華大學、成都大學、四川旅游學院、西昌學院、北京聯合大學協辦的“ 第三屆大食物觀·未來食品科技創新國際研討會 ”， 將于2026年4月25-26日 （4月24日全天報到） 在中國 重慶召開。

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