FSHW | 母乳益生菌Probio-M8干预可减轻OVA诱导的食物过敏症状

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Introduction

食物过敏是摄入膳食抗原后引起的特定免疫机制。近些年来食物过敏的发病率不断增加，已经成为一个重要的公共卫生问题，据估计，在发达国家有5%至10%的人患食物过敏。食物过敏可能引起皮肤、胃肠和呼吸道症状，严重程度从轻微到危及生命，甚至导致死亡。目前有许多食物过敏的治疗方法，但大多数都存在一些限制。例如，食物过敏的主要治疗方法是避免含有特定过敏原的食物，但这可能会降低饮食质量和多样性。口服免疫疗法（OIT）也常被使用，但通常无法诱导长期耐受性。因此，有必要开发新的抗食物过敏疗法。越来越多的证据表明肠道菌群的组成在食物过敏的发病机制中起着因果作用。在健康人群和食物过敏患者之间存在显著的肠道菌群差异。例如，患有食物过敏的儿童的粪便菌群与遗传相似的非过敏兄弟姐妹的菌群存在差异。虽然肠道菌群的组成与食物过敏的发展有关，但具体机制尚不清楚。

母乳是婴儿营养得主要来源，它含有许多必需的营养物质和微生物，可以通过内源性或母乳喂养传播给婴儿，并在婴儿免疫系统的成熟和发育中发挥重要作用。乳酸双歧杆菌Probio-M8是一种从健康人类初乳中分离出来的益生菌菌株，据报道对多种健康状况有积极作用，如缓解哮喘、阿尔茨海默病、急性呼吸道感染、酒精性肝病、2型糖尿病、绝经后骨质疏松症和帕金森病，并改善生长性能。此外，从这些研究中，我们发现乳杆菌Probio-M8可以提高免疫力，调节肠道微生物群及其衍生代谢物。许多研究表明，益生菌可以干预食物过敏中肠道菌群的丰度、多样性、代谢活性和功能。然而，乳酸芽孢杆菌Probio-M8对食物过敏的作用及机制尚无研究。本研究建立卵清蛋白（OVA）诱导的过敏模型，探讨乳杆菌Probio-M8对食物过敏的影响。分析了乳杆菌Probio-M8是否能缓解过敏症状，并检测了其对T细胞免疫反应和肠道微生物群的影响。

Results and Discussion

本研究通过OVA诱导小鼠模型，研究活的Probio-M8和热灭活的Probio-M8对食物过敏的影响（图1）。与NC组相比，OVA处理小鼠血清OVA- sIgE和组胺水平显著升高。M8治疗显著降低血清中OVA致敏诱导的OVA- sIgE和组胺生成。HE染色的空肠组织显示，NC组粘膜层和粘膜下层均正常。相反，OVA诱导的小鼠空肠组织表现为空肠黏膜破坏、隐窝丢失和绒毛高度缩短。然而，M8治疗维持了空肠组织的完整性。总之，这些发现表明，活的M8抑制了OVA诱导的食物过敏小鼠的疾病发展。

Th2免疫反应导致免疫耐受失败，引起食物过敏反应。在本研究中，如图2所示与NC组相比，OVA组Th1（IFN-γ）、Th2（IL-4/13）和调节性T（Treg）（TGF-β1）细胞因子的产生增加，Treg（IL-10）型细胞因子的产生减少，提示炎症和免疫失调的触发。与OVA组相比，M8和HKM8治疗降低了IL-4和IL-13的浓度。此外，口服M8，而非HKM8，显著增加了IL-10、TGF-β1和IFN-γ的释放。这些结果表明，M8和HKM8诱导Treg介导的口服耐受，抑制Th2免疫类型，从而缓解过敏反应。

近年来，大量研究表明，肠道菌群失调往往与食物过敏有关。因此，本研究假设NC组、OVA组和M8组之间肠道微生物群的差异是导致临床特征和免疫反应差异的根本原因。在本研究中，代表各组α-多样性的ACE、Chao1、Shannon和Simpson指数如图3所示。在ACE和Chao1指数上，OVA组和M8组与NC组差异无统计学意义。Shannon和Simpson指数表明，OVA小鼠肠道微生物α-多样性低于NC小鼠。相比之下，M8组Shannon指数显著高于OVA组。但M8对OVA降低的Simpson指数相对丰度无显著影响。PCoA分析显示，与NC组相比，OVA组和M8组的微生物群落结构存在显著差异。但值得注意的是，NC组比OVA组更接近M8组。这些结果表明，OVA治疗引起肠道微生物群的变化，而M8治疗可以缓解这种变化。

在种水平上，与NC组相比，OVA组的Akkermansia_muciniphila、Bacteroides thetaiotaomicron、和Escherichia coli的相对丰度显著增加，而未培养的uncultured_Rumen_bacterium的相对丰度则显著降低（P＜0.05）。然而，M8可以在一定程度上扭转这些变化。特别值得注意的是，OVA诱导的降解黏液蛋白的Akkermansia_muciniphila丰度增加了600倍以上，而M8处理的丰度减少了169倍以上。结果表明，M8能调节食物过敏小鼠肠道菌群结构。

通过Spearman相关分析分析最常见属与7个免疫学变量之间的相关性（图4）。结果显示，Akkermansia_muciniphila浓度与OVA-sIgE、组胺、IL-4、IL-13呈正相关，提示Akkermansia_muciniphila可能升高过敏症状，促进Th2介导的过敏反应。相反，Muribaculum_intestinale与组胺呈负相关，说明Muribaculum_intestinale可能缓解过敏症状。Lachnospiraceae_NK4A136_group与IFN-γ呈负相关。此外，uncultured_Rumen_bacterium与组胺、TGF-β1和IFN-γ呈负相关。Unclassified_Clostridia_UCG_014与TGF-β1、IFN-γ呈负相关。

Conclusion

综上所述，M8可通过影响上皮屏障完整性、免疫调节和肠道微生物群来缓解食物过敏症状。补充M8可能是预防食物过敏的有效策略。

第一作者

史佳鹭，女，东南大学公共卫生学院，营养与食品卫生学系在读博士研究生，主要从事食物过敏与肠道微生态、功能特性益生菌的开发与应用、短链脂肪酸对肠黏膜稳态免疫调节作用等方面的研究。作为学术骨干参与国家重点研发计划青年科学家项目、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等国家省部级项目6项，在国内外期刊公开发表学术论文20余篇，其中以第一作者发表SCI 论文6篇，核心3篇，获得授权发明专利1项。

通信作者

王进，东南大学青年首席教授、公共卫生学院副院长，入选国家级优秀青年人才项目、江苏科技智库青年人才、仲英青年学者、南京市优秀留学归国人员。主要从事过敏性疾病与肠道微生态、食品安全与精准营养、重大疾病的检测与AI预警技术等方面的研究。近五年主持国家自然科学基金-优秀青年基金（海外）、“十四五”国家重点研发计划“青年科学家项目”、国家自然科学基金-区域创新发展联合基金（子课题）、中央高校优秀青年团队项目（子课题）、国家自然科学基金等10余项。获江苏省科技智库二等奖、陕西省林业科技进步二等奖等。以第一或通讯作者在TRENDS FOOD SCI TECH（IF=15.3）、CHEM ENG J（IF=15.1）、COMPR REV FOOD SCI F（IF=14.8）、J HAZARD MATER（IF=13.6）、ALLERGY（IF=12.4）、CRIT REV FOOD SCI（IF=10.2）等国际期刊发表SCI论文60余篇，ESI高被引论文10篇，论文引用1800余次。现担任国际期刊《Journal of Future Foods》、《中国医科大学学报》、《食品科学》青年编委，国际期刊Biosensor、Foods、Frontier in Immunology、Frontier in Nutrition等客座主编。现为江苏省营养学会分子营养学专委会副主委、江苏省营养学会监事、中国营养学会饮水与健康分会委员、江苏省预防医学会委员、中国过敏防治周等咨询专家。

Preventive effects of Bifidobacterium lactis Probio-M8 on ovalbumin-induced food allergy in mice

Jialu Shia, Yan Xua, Cheng Liua, Shizhi Wanga,*, Jin Wanga,*, Vijaya Raghavanb,*

a Key Laboratory of Environmental Medicine and Engineering, Ministry of Education, and Department of Nutrition and Food Hygiene, School of Public Health, Southeast University, Nanjing 210009, China

b Department of Bioresource Engineering, Faculty of Agricultural and Environmental Sciences, McGill University, Sainte-Anne-de-Bellevue, QC H9X3V9, Canada

*Corresponding author.

Abstract

Food allergy is a significant public health concern globally. Certain probiotics have been found to enhance food allergy by regulating immune-microbe interactions in animal models and patients. However, the effects of Bifidobacterium lactis Probio-M8 on food allergy have not been thoroughly investigated. The present study examined the anti-allergic properties of Probio-M8, particularly in relation to immune response and gut microbiota composition. Results demonstrate that oral administration of Probio-M8 effectively mitigated the allergy symptoms triggered by ovalbumin (OVA) by ameliorating the morphological damage in the jejunum, reducing OVA-specific IgE and histamine levels in the serum, and suppressing Th2 cytokines (interleukin (IL) 4 and IL-13) while increasing Th1 cytokines (interferon (IFN) γ) and regulatory T (Treg) cytokines (IL-10 and transforming growth factor (TGF) β1) in the culture supernatants of splenic cells. Furthermore, Probio-M8 effectively altered the diversity and composition of gut microbiota, particularly the relative abundances of Akkermansia_muciniphila in OVA-induced mice. Compared to the OVA group, the Probio-M8 group showed a decrease in the relative abundance of Akkermansia_muciniphila. In conclusion, Probio-M8 demonstrates the potential to alleviate food allergy by regulating the Th1/Th2 response and modulating gut microbiota, thereby offering a novel therapeutic strategy for patients with food allergy.

Reference:

SHI J L, XU Y, LIU C, et al. Preventive effects of Bifidobacterium lactis Probio-M8 on ovalbumin-induced food allergy in mice[J]. Food Science and Human Wellness, 2024, 13(4): 2346-2352. DOI:10.26599/FSHW.2022.9250250.

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编辑：梁安琪；责任编辑：孙勇

封面图片来源：图虫创意