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Journal of Nanobiotechnology | Lactobacillus johnsonii-derived extracellular vesicles restore mucosal immunity via taurine-linked Th17/Treg and IgA/IgG regulation in colitis

Journal of Nanobiotechnology | Lactobacillus johnsonii-derived extracellular vesicles restore mucosal immunity via taurine-linked Th17/Treg and IgA/IgG regulation in colitis
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本研究揭示了Lactobacillus johnsonii来源的胞外囊泡在调节肠道菌群、免疫稳态及氨基酸代谢中的关键作用。通过多组学分析,作者发现这些EVs能够有效改善实验性结肠炎模型中的肠道屏障功能,调节Th17/Treg平衡,并降低免疫球蛋白A、G、M包被的肠道细菌水平,为炎症性肠病的微生物治疗提供了新的思路。

 

文献概述
本文《Lactobacillus johnsonii-derived extracellular vesicles restore mucosal immunity via taurine-linked Th17/Treg and IgA/IgG regulation in colitis》,发表于Journal of Nanobiotechnology杂志,回顾并总结了Lactobacillus johnsonii来源的胞外囊泡(EVs)在调控肠道免疫稳态中的作用机制。研究聚焦于EVs在实验性结肠炎模型中的抗炎效果及其对免疫球蛋白包被细菌、T细胞极化及氨基酸代谢的影响,为肠道菌群-免疫-代谢轴在IBD发病机制中的研究提供了新的证据。

背景知识
炎症性肠病(IBD)主要包括溃疡性结肠炎(UC)和克罗恩病(CD),其病理机制与肠道微生物群失调及黏膜免疫系统异常活化密切相关。免疫球蛋白(IgA、IgG、IgM)包被的细菌被发现可促进肠道免疫激活,但其具体机制尚未完全阐明。Th17细胞与Treg细胞的平衡是维持肠道免疫稳态的关键环节,而微生物来源的胞外囊泡(EVs)作为新兴的免疫调节因子,可通过递送生物活性分子(如蛋白质、RNA、代谢物)调控宿主免疫反应。尽管Lactobacillus johnsonii在维持肠道屏障功能中具有潜在作用,但其EVs在黏膜免疫调节中的功能仍不清楚。本研究通过临床样本分析及DSS小鼠模型,系统解析了L. johnsonii EVs在IBD中的免疫调节作用及其与taurine代谢的关联,为下一代益生菌衍生治疗提供理论依据。

 

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研究方法与实验
研究纳入了33例UC患者、21例CD患者及6例健康供体粪便及血液样本,通过流式细胞术分析Ig包被细菌比例,评估其与疾病活动指数(如改良Mayo评分、sCDAI)的相关性。建立DSS诱导的急性结肠炎小鼠模型,分为健康对照组、DSS+PBS组、DSS+ L. johnsonii组及DSS+EVs组,每组n=5。通过ELISA、H&E染色、免疫组化(IHC)及WB分析结肠炎严重程度、屏障完整性及免疫球蛋白转运受体(PIGR、FcRn)表达。利用16S rRNA测序及LC-MS分析EVs对肠道菌群及代谢组的影响,进一步通过补充taurine验证其免疫调节功能。

关键结论与观点

  • 与健康对照相比,IBD患者粪便中IgA+、IgG+、IgM+细菌比例显著升高,且与疾病活动呈正相关
  • L. johnsonii及EVs均能有效缓解DSS诱导的小鼠结肠炎,降低DAI评分、改善组织病理学及肠道屏障功能
  • EVs可显著降低结肠中Th17细胞比例,同时增加Treg细胞数量,恢复Th17/Treg平衡
  • EVs处理显著抑制IgA+、IgG+、IgM+细菌丰度,并下调PIGR及FcRn表达,提示其可减少免疫球蛋白跨上皮转运
  • 16S rRNA测序显示EVs重塑肠道菌群结构,富集与taurine代谢相关菌群(如Lactobacillales、Lactobacillus murinus)
  • LC-MS代谢组分析发现EVs处理显著提升taurine水平,且taurine补充可重现EVs的抗炎、屏障修复及免疫调节作用

研究意义与展望
该研究首次揭示L. johnsonii来源的EVs通过重塑菌群-免疫-代谢轴,改善结肠炎模型中的黏膜免疫稳态。未来研究可进一步评估EVs在不同IBD亚型中的疗效,探索其作为下一代生物制剂的临床转化潜力,并开发基于taurine或EVs递送的靶向治疗策略。

 

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结语
本研究系统评估了Lactobacillus johnsonii及其胞外囊泡(EVs)在实验性结肠炎中的免疫调节作用。通过多组学分析,研究发现EVs具有优越的结构稳定性、肠道定植能力及免疫调控效果,其作用机制涉及调控Th17/Treg平衡、抑制免疫球蛋白转运受体(PIGR、FcRn)表达,并重塑肠道菌群结构及氨基酸代谢,特别是taurine水平。这些发现不仅加深了对IBD中微生物与宿主免疫相互作用的理解,也为开发基于EVs的新型益生菌疗法提供了理论支持。未来可进一步探索EVs在人源化模型中的作用,并评估其在临床前研究中的安全性与疗效,推动其在精准医学中的应用。

 

文献来源:
Hailan Zhao, Ningning Yue, Zhiliang Mai, Biao Nie, and Lisheng Wang. Lactobacillus johnsonii-derived extracellular vesicles restore mucosal immunity via taurine-linked Th17/Treg and IgA/IgG regulation in colitis. Journal of Nanobiotechnology.
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