南京农业大学食品科技学院李伟课题组在《Food Bioscience》发表最新研究成果
- 2026-07-13 09:44:20
南京农业大学食品科技学院李伟课题组在《Food Bioscience》发表最新研究成果
近日，南京农业大学李伟教授（通讯作者）课题组在食品科学领域国际著名期刊《Food Bioscience》（IF=5.9，JCR Q1，新锐分区1区Top期刊）上发表题为“A tropical fermented-food-derived Lactiplantibacillus plantarum SP055 alleviates DSS-induced colitis through coordinated regulation of gut microbiota and intestinal barrier function”的研究型论文。该论文以来源于海南传统发酵酸笋的食品级乳酸菌Lactiplantibacillus plantarum SP055为研究对象，系统评价其益生特性，并进一步采用DSS诱导的小鼠结肠炎模型，解析SP055对肠道炎症、肠道屏障、短链脂肪酸代谢及肠道菌群结构的调节作用。研究结果为热带发酵食品来源乳酸菌资源挖掘、肠道炎症营养干预及功能型益生菌产品开发提供了理论依据和实验参考。 
论文简介 该研究聚焦于热带发酵食品来源乳酸菌在肠道炎症缓解中的应用潜力。溃疡性结肠炎是一类与肠道屏障破坏、菌群失衡、微生物代谢异常和免疫炎症过度激活密切相关的慢性肠道炎症疾病。因此，筛选能够同时调节肠道菌群、维护屏障完整性并缓解炎症反应的功能菌株具有重要意义。本研究从海南传统发酵酸笋中分离获得Lactiplantibacillus plantarum SP055，并首先评价其耐酸、耐胆盐、表面疏水性、自聚集能力、抗氧化活性及抑菌能力。结果表明，SP055具有较好的胃肠道环境耐受性、表面功能特征、自由基清除能力及对Escherichia coli、Staphylococcus aureus和Salmonella spp.的抑制作用。在DSS诱导的小鼠结肠炎模型中，SP055干预能够缓解体重下降，降低疾病活动指数，改善结肠缩短和组织病理损伤。同时，SP055显著降低DSS诱导的IL-1β、IL-6、TNF-α等促炎因子水平，提高IL-4和IL-10等抗炎因子水平，并降低血清LPS和DAO含量。进一步分析发现，SP055可上调ZO-1、Claudin-1、Occludin和MUC2等肠道屏障相关因子表达，调节TLR4/MyD88/NF-κB炎症信号通路相关基因，并部分恢复乙酸、丙酸和丁酸等粪便短链脂肪酸水平。此外，SP055还重塑了DSS处理后小鼠的肠道菌群多样性、分类组成和差异菌群特征，提示其保护作用与肠道菌群、微生物代谢物、屏障功能和炎症反应的协同调节密切相关。 图文赏析 
图文摘要 
图1.L. plantarum SP055的体外益生菌相关特性。(A) SP055在不同pH条件下的耐酸性（pH 2.0、3.0和4.0）。(B) SP055在不同胆盐浓度下的耐胆盐性（0.1%、0.15%和0.2%）。(C) 不同孵育时间下SP055的细胞表面疏水性。(D) SP055在不同孵育时间下的自聚能力。(E) 通过DPPH自由基、ABTS自由基和羟基自由基清除试验测定的不同SP055衍生物（包括无细胞上清液（CFS）、PBS中的细菌悬液（PBS）、无细胞提取物（CFE）和对照（CK））的抗氧化活性。(F) 不同SP055上清液处理对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和沙门氏菌的抗菌活性。CFS，未经处理的无细胞上清液；N-CFS，中和的无细胞上清液；C-CFS，经过氧化氢酶处理的无细胞上清液。数据以均值 ± 标准差表示（n = 3）。不同的小写字母表示组间存在显著差异（P< 0.05）。 
图2.L. plantarum SP055缓解了小鼠 DSS 诱导的临床症状和结肠缩短。（A）动物实验设计示意图。（B）实验期间体重的变化。（C）实验期间疾病活动指数（DAI）评分。（D）实验期间食物摄入量。（E）实验期间饮水量。(F) 不同组别小鼠结肠的代表性图像。(G) 不同组别小鼠的结肠长度。CON，正常对照组；DSS，DSS诱导性结肠炎组；DH，高剂量SP055组；DL，低剂量SP055组；DSH，高剂量SP055治疗的DSS组；DSL，低剂量SP055治疗的DSS组。数据以均值 ± 标准差表示。星号表示显著性差异：P< 0.05 (*)，P< 0.01 (**)，P< 0.001 (***)。 
图3.L. plantarum SP055对DSS诱导性结肠炎小鼠血清炎症细胞因子、生化指标及屏障相关因子的影响。测定了各组小鼠血清中IL-1β、IL-4、IL-6、IL-10、TNF-α、MPO、AST、ALT、CRE、BUN、LPS和DAO的水平。CON，正常对照组；DSS，DSS诱导性结肠炎组；DH，高剂量SP055组；DL，低剂量SP055组；DSH，高剂量SP055治疗的DSS组；DSL，低剂量SP055治疗的DSS组。数据以均值 ± 标准差表示。星号表示显著性差异：P< 0.05 (*)，P< 0.01 (**)，P< 0.001 (***)。 
图4. L. plantarum SP055 对DSS诱导性结肠炎小鼠结肠炎症细胞因子及生化指标的影响。测定了各组小鼠结肠中IL-1β、IL-4、IL-6、IL-10、TNF-α、MPO、AST、ALT、CRE和BUN的水平。CON，正常对照组；DSS，DSS诱导性结肠炎组；DH，高剂量SP055组；DL，低剂量SP055组；DSH，高剂量SP055治疗的DSS组；DSL，低剂量SP055治疗的DSS组。数据以均值 ± 标准差表示。星号表示显著性差异：P< 0.05 (*)，P< 0.01 (**)，P< 0.001 (***)。 
图5.L. plantarum SP055对DSS处理小鼠粪便短链脂肪酸谱的影响。测定了不同组小鼠粪便中乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸和己酸的含量，以及整体短链脂肪酸（SCFA）谱。CON，正常对照组；DSS，DSS诱导性结肠炎组；DH，高剂量SP055组；DL，低剂量SP055组；DSH，高剂量SP055处理的DSS组；DSL，低剂量SP055处理的DSS组。数据以均值 ± 标准差表示。星号表示显著性差异：P< 0.05 (*)，P< 0.01 (**)，P< 0.001 (***)。 
图6.L. plantarum SP055对DSS处理小鼠结肠、肝脏和胸腺组织病理学变化的影响。不同组小鼠结肠、肝脏和胸腺组织的代表性H&E染色切片。第一行显示20倍放大倍率的结肠切片（比例尺=200 μm），第二行显示框内区域40倍放大倍率的结肠放大图（比例尺=100 μm）。第三行和第四行分别显示肝脏和胸腺切片，均为20倍放大倍率（比例尺=50 μm）。在结肠切片中，黑色箭头指示伴有核碎裂及核缩小、深染的局灶性细胞坏死；蓝色箭头指示黏膜层局部上皮细胞脱落，基底膜外层暴露；黄色箭头指示炎性细胞浸润；红色箭头指示隐窝数量显著减少。CON，正常对照组；DSS，DSS诱导性结肠炎组；DH，高剂量SP055组；DL，低剂量SP055组；DSH，高剂量SP055治疗的DSS组；DSL，低剂量SP055治疗的DSS组。 
图7.L. plantarum SP055对DSS处理小鼠结肠组织中屏障相关蛋白的免疫组化染色及定量分析的影响。（A）不同组别结肠组织中Claudin-1、Occludin和ZO-1的代表性免疫组化染色图。图像以20倍放大倍率拍摄。比例尺 = 50 μm。（B–D）分别对Claudin-1（B）、Occludin（C）和ZO-1（D）的阳性面积（%）进行定量分析。数据以均值 ± 标准差表示。不同的小写字母表示组间存在显著差异（P < 0.05）。CON，正常对照组；DSS，DSS诱导性结肠炎组；DH，高剂量SP055组；DL，低剂量SP055组；DSH，高剂量SP055治疗的DSS组；DSL，低剂量SP055治疗的DSS组。 
图8.L. plantarum SP055对DSS处理小鼠结肠组织中炎症、屏障及短链脂肪酸相关基因和蛋白质表达的影响。(A) TLR-4、TLR-2、MYD88和NF-κB的相对mRNA表达水平。(B) IL-6、TNF-α、IFN-γ、IL-1β、IL-2 和 TGF-β1 的相对 mRNA 表达水平。(C) NLRP3、COX-2、MCP-1 和 iNOS 的相对 mRNA 表达水平。(D) ZO-1、Occludin、Claudin-1、MUC2、GPR41和GPR43的相对mRNA表达水平。(E) 结肠组织中ZO-1、Occludin、Claudin-1和GAPDH的代表性Western blot条带。(F) ZO-1、Occludin 和 Claudin-1 的相对蛋白表达水平定量分析（以GAPDH为内参）。CON，正常对照组；DSS，DSS诱导性结肠炎组；DH，高剂量SP055组；DL，低剂量SP055组；DSH，高剂量SP055治疗的DSS组；DSL，低剂量SP055治疗的DSS组。数据以均值 ± 标准差表示。不同的小写字母表示组间存在显著差异（P< 0.05）。 
图9.L. plantarum SP055对DSS处理小鼠肠道微生物多样性及群落结构的影响。(A)α-多样性指数的箱线图，包括Chao1、Goods_coverage、Simpson、Pielou_e、Faith_pd、Shannon、Observed_species、Alens_H和Rao_quadratic_entropy。(B) 基于稀疏化ASV表计算的Bray-Curtis距离矩阵，对不同组间肠道微生物群落结构进行的主坐标分析（PCoA）。基于前三个PCoA坐标计算的组间成对质心距离矩阵见补充材料2的表S3/4。(C) 组间Bray-Curtis距离差异的比较。(D) 基于优势类群组成的肠道微生物群落层次聚类分析。CON，正常对照组；DSS，DSS诱导性结肠炎组；DH，高剂量SP055组；DL，低剂量SP055组；DSH，高剂量SP055治疗的DSS组；DSL，低剂量SP055治疗的DSS组。 
图 10. L. plantarum SP055对DSS处理小鼠肠道微生物分类组成影响。（A）Krona图，展示了不同组别肠道微生物群的总体分类组成。（B）各样本中优势门类相对丰度的热图。(C)桑基图，显示从门到属的优势分类群的分层分布。CON，正常对照组；DSS，DSS诱导性结肠炎组；DH，高剂量SP055组；DL，低剂量SP055组；DSS_DH，高剂量SP055处理的DSS组；DSS_DL，低剂量SP055处理的DSS组。 
图11. 与DSS处理及L. plantarum SP055干预相关的差异性分类群和微生物生物标志物。(A) 探索性 LEfSe 系统发育树，显示了各组间候选差异富集的分类群。在LDA阈值为1的条件下，识别出了多个分类水平上的差异性谱系。(B)不同组间微生物分类谱的主成分分析 (PCA)。(C)随机森林分析显示了有助于组间鉴别的重要ASV。热图显示了各样本中排名靠前的ASV的相对丰度模式，条形图显示了其对应的重要性得分。(D)不同组间代表性差异属的Kruskal–Wallis分析。CON，正常对照组；DSS，DSS诱导性结肠炎组；DH，高剂量SP055组；DL，低剂量SP055组；DSS_DH，高剂量SP055处理的DSS组；DSS_DL，低剂量SP055处理的DSS组。 
图12.不同组别中预测的微生物功能及物种水平的功能贡献。（A）展示样本与预测 KEGG 正交基因（KOs）之间关联的弦图。（B）展示样本与预测COG 功能类别之间关联的弦图。（C）展示不同样本中预测微生物功能的物种水平贡献模式的堆叠条形图。(D) 不同组间代表性预测通路的Kruskal-Wallis分析。CON，正常对照组；DSS，DSS诱导性结肠炎组；DH，高剂量SP055组；DL，低剂量SP055组；DSS_DH，高剂量SP055处理的DSS组；DSS_DL，低剂量SP055处理的DSS组。 
图13.针对L. plantarum SP055对DSS诱导性结肠炎的保护作用所提出的关联性推测。SP055干预与肠道微生物群重塑、粪便短链脂肪酸水平部分恢复、屏障相关标志物改善、血清屏障损伤指标降低以及特定炎症反应减弱相关。这些协调一致的变化伴随着结肠炎相关表型的改善，包括疾病活动度降低、结肠缩短程度减轻以及组织病理学损伤缓解。 总结 总之，该研究系统评价了海南传统发酵酸笋来源Lactiplantibacillus plantarum SP055的益生特性及其缓解DSS诱导结肠炎的作用。研究表明，SP055不仅具有良好的体外益生相关特征，包括酸胆盐耐受性、抗氧化能力和抑菌活性，还能在动物模型中有效改善结肠炎相关症状。其作用机制并非局限于单一炎症指标的下降，而是体现为对肠道炎症反应、肠道屏障功能、短链脂肪酸代谢和肠道菌群生态的多维度协同调控。尤其是SP055可降低促炎细胞因子水平，增强抗炎反应，恢复紧密连接蛋白和黏液屏障相关因子表达，并部分逆转DSS导致的短链脂肪酸下降和菌群结构紊乱。该研究为热带特色发酵食品来源乳酸菌资源的功能挖掘提供了实验依据，也为开发面向肠道屏障保护和炎症缓解的功能型益生菌产品提供了新的菌株资源和理论参考。 原文链接 https://doi.org/10.1016/j.fbio.2026.109190
通讯作者简介 
李伟，博士，南京农业大学食品科技学院学院教授、博士研究生导师、副院长、哈佛大学医学院/波士顿儿童医院访问学者（2016-2017）。研究方向为食品微生物与生物技术、食品加工与安全。兼任国家奶业科技创新联盟绿色低碳加工专家委员会副主任、中国食品科学技术学会第三届青年工作委员会委员、中国食品科学技术学会益生菌分会理事、国家食药同源产业科技创新联盟理事、江苏省食品安全风险评估专家委员会委员、江苏省营养学会理事、南京微生物学会理事长。现主持及完成国家和省部级以上项目20余项，其中国家自然科学基金项目5项。已在国内外学术期刊发表科研论文162篇，其中以第一/通讯作者在Advances in Colloid and Interface Science、Trends in Food Science & Technology、Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety、Food Hydrocolloids、Carbohydrate Polymers、Critical Reviews in Food Science and Nutrition等国际生命科学和食品主流期刊上发表SCI收录论文125篇。获江苏省青蓝工程中青年学术带头人、江苏省青蓝工程优秀青年骨干教师、江苏省双创人才“双创博士”及中国食品工业协会科学技术奖一等奖、江苏省高等教育教学成果奖二等奖等荣誉称号。
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南京农业大学食品科技学院李伟课题组在《Food Bioscience》发表最新研究成果
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分子对接与分子动力学黄酮类化合物
食品感官科学与分析农产品贮藏与加工
肉与肉制品蛋与蛋制品水产品
奶及奶制品豆及豆制品果蔬及果蔬制品
大米及米制品
炎症性肠病糖尿病肝病神经疾病
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