近日，本课题组在《ACS Nano》（中科院材料科学类1区，TOP期刊，2022-2023最新影响因子：17.1）上成功发表题为“Modified Prebiotic-Based “Shield” Armed Probiotics with Enhanced Resistance of Gastrointestinal Stresses and Prolonged Intestinal Retention for Synergistic Alleviation of Colitis”的研究性论文。
炎症性肠病（IBD）主要包括克罗恩病（Crohn's disease, CD）和溃疡性结肠炎（ulative colitis, UC），并在世界各国引起了广泛关注。随着对益生菌研究的不断深入，多项研究表明益生菌可以调节肠道功能并在对抗 IBD 中起着至关重要的作用。益生菌是一类能给宿主带来益处的微生物，具有调节血糖代谢、维持肠道菌群平衡、改善乳糖不耐症、增强机体免疫功能等特点。尽管研究人员对益生菌的研究已经取得了上述进展，但益生菌在口服过程中依然存在稳定性差，对胃肠道环境高度敏感，从而导致治疗效果差的特点。此外，由于益生菌对肠壁的附着力较差，细菌定殖效率较低，进一步影响了治疗效果。因此，为了更好地发挥益生菌在体内的功能，开发一种简单而有效的方法来增强益生菌对胃肠道环境的抵抗能力，并延长益生菌的肠道滞留时间是十分迫切的。为此，我们开发了一种改性益生元“盾牌”，以提高益生菌在肠道中的存活率和滞留率，从而达到对葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的结肠炎小鼠的协同治疗的目的。在我们的研究中，与未包埋的大肠杆菌相比，包埋的大肠杆菌对胃肠道环境和外部环境的抵抗能力显著增强，提升了大肠杆菌的使用效率并且扩大了大肠杆菌的应用范围。改性益生元“盾牌”可以提高大肠杆菌在结肠内的定植，口服后大肠杆菌在结肠的滞留率提高。较高的结肠滞留率带来了更好的结肠炎的治疗效果，这一点可以通过肠道屏障的修复和炎症的衰减来验证。宽场成像实验证明，与未包埋的大肠杆菌相比，改性益生元“盾牌”延长了大肠杆菌在 DSS 小鼠体内、外的滞留时间。此外，改性益生元包埋大肠杆菌显著增加了肠道有益菌的丰度，降低了有害菌的丰度，并且提高了有利于肠道健康的短链脂肪酸（SCFAs）的产生。由于益生元与益生菌的协同作用，益生元调节肠道的行为可能被改变，导致产生更多与肠道健康相关的丁酸。通过蛋白质组学分析，我们发现改性益生元包埋的大肠杆菌可以缓解 DSS 诱导的结肠炎小鼠的肠道屏障功能障碍和线粒体功能障碍。