Science：新研究揭示植物乳杆菌的细胞壁可促进慢性营养不良小鼠的生长

体型和体重的增长是每个个体在本体发育过程中的一个内在过程。最高的生长速率发生在出生后，而在哺乳动物中，这是由生长轴（somatotropic axis）调控的，在生长轴中，生长激素（growth hormone, GH）指示肝脏和外周组织产生胰岛素样生长因子-1 (insulin-like growth factor–1, IGF-1)，以促进器官和系统的生长。营养对生长是最重要的，长期营养不足会引发生长激素抵抗状态，表现为IGF-1的循环水平过低，导致发育不良。

近期的研究已表明，不仅是营养物，而且肠道菌群的成分在塑造宿主的生长动态方面也是至关重要的。以前，来自法国里昂高等师范学校和捷克科学院微生物研究所的研究人员已确定肠道菌群是缓冲慢性营养不良对小鼠出生后系统性生长的有害影响所必需的。他们还发现，微生物刺激通过改善外周组织的生长激素敏感性和增加IGF-1的循环水平来支持幼年生长轴的活动。此外，利用单菌小鼠（monoxenic mice），他们因植物乳杆菌（Lactiplantibacillus plantarum）菌株LpWJL在饮食诱导的发育不良的果蝇模型中促进生长的能力而选中了这种菌株，并以一种严格依赖菌株的方式重现了复杂的肠道菌群对营养不良小鼠的生长轴和幼年生长的有益影响。

在一项新的研究中，这些研究人员在一种新的饮食引起的常规动物发育不良的临床前模型中研究了菌株LpWJL对小鼠出生后生长的影响。他们研究了这种肠道细菌引发的复杂的局部和全身适应性从而在慢性营养不足的情况下改善全身生长的细菌线索和宿主机制。相关研究结果发表在2023年2月24日的Science期刊上，论文标题为“Microbe-mediated intestinal NOD2 stimulation improves linear growth of undernourished infant mice”。

在这种新的临床前模型中，小鼠没有小肠炎症，但与隐窝细胞增殖的改变有关。利用这种模型，他们发现菌株LpWJL通过协调幼年宿主的代谢和激素变化，维持了营养不良的常规动物的出生后生长，表现为IGF-1和胰岛素的循环水平和活性的改善。他们发现从菌株LpWJL分离出来的细胞壁以及模式识别受体NOD2的配体是刺激动物生长的充分的细菌线索。此外，他们在营养不良的常规动物中发现NOD2在肠上皮细胞中对菌株LpWJL介导的改善肠隐窝细胞增殖、受到I型干扰素调节的基因诱导、IGF-1产生和促进出生后生长是必要的。

图片来自Science, 2023, doi:10.1126/science.ade9767。

综上所述，这些研究结果表明细菌细胞壁或纯化的NOD2配体被肠道上皮细胞中的模式识别受体NOD2感知，并在长期营养不良的情况下维持出生后幼体生长。他们认为，菌株LpWJL及其细胞壁发挥其出生后生长促进作用的机制之一是通过NOD2依赖的细菌细胞壁感知来缓冲营养不良对小肠隐窝细胞增殖的有害影响。他们的结果表明结合营养重新补充策略，补充有证据的益生菌，如菌株LpWJL或确定的细菌衍生的微生物代谢物（postbiotics），如LpWJL细胞壁和/或NOD2激动剂，有可能缓解持续性的发育不良，这是营养不良的长期后遗症之一，在低收入和中等收入国家仍然影响着超过1.49亿的5岁以下儿童。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Martin Schwarzer al. Microbe-mediated intestinal NOD2 stimulation improves linear growth of undernourished infant mice. Science, 2023, doi:10.1126/science.ade9767.