益生菌来源的胞外囊泡(EV)有望成为基于EV治疗的新型纳米材料。丁酸梭菌作为一种益生菌可在结肠炎小鼠中起保护作用，但其背后的机制尚未明确。近日，浙江省农业科学院肖英平、杨华团队和华中农业大学陶诗煜团队合作研究发现丁酸梭菌来源的胞外囊泡能够调节小鼠肠道稳态并改善葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的小鼠溃疡性结肠炎，进一步揭示了丁酸梭菌可能通过胞外囊泡的介导发挥其益生作用。相关研究成果以“Clostridium butyricum and Its Derived Extracellular Vesicles Modulate Gut Homeostasis and Ameliorate Acute ExperimentalColitis”为题发表于Microbiology Spectrum杂志上 (10.1128/spectrum.01368-22)，浙江省农业科学院肖英平、杨华和华中农业大学陶诗煜为共同通讯，马灵燕博士和沈琪辰博士为论文的共同第一作者。
该研究利用超高速离心法获取丁酸梭菌分泌的EV，通过DSS诱导C57BL/6J小鼠构建溃疡性结肠炎模型。结果发现口服EV能够缓解小鼠体重下降，DAI评分，结肠缩短等结肠炎症状，其作用效果与丁酸梭菌相当。血清中与炎症密切相关的LPS、IL-6和TNF-α水平在丁酸梭菌和其分泌的EV处理之后明显下调，表明丁酸梭菌来源的EV能够缓解结肠炎小鼠的系统性炎症。
图1 丁酸梭菌来源的胞外囊泡缓解DSS诱导的小鼠结肠炎为了阐明 EV 和丁酸梭菌如何减轻结肠炎症状的潜在机制，研究团队进行了结肠的RNA-seq，与DSS组相比，co-EV+DSS组共有979个基因上调，1807个基因下调。KEGG富集分析表明，丁酸梭菌及其分泌的胞外囊泡富集的途径都与炎症和免疫反应密切相关，例如信号通路 IL-17、TNF、MAPK、PI3K-Akt 和细胞因子-细胞因子受体相互作用等。
图2 丁酸梭菌来源的胞外囊泡对结肠炎小鼠结肠转录组的影响肠道菌群在结肠炎的发生发展中扮演了重要的角色，该研究进一步对肠道菌群进行了分析。Shannon 和Invsimpon指数显示，丁酸梭菌及其细胞外囊泡显著增加了小鼠肠道中的微生物多样性。PcoA结果显示丁酸梭菌及其胞外囊泡对结肠炎小鼠的菌群群落具有明显影响。结合LEfSe分析发现，丁酸梭菌胞外囊泡增加了小鼠Ruminiclostridium, Anaerofustis, Helicobacter和Alistipes等菌的丰度，降低了病原菌Escherichia/Shigella的丰度。
图3丁酸梭菌胞外囊泡对结肠炎小鼠肠道菌群的影响上述研究表明，丁酸梭菌来源的胞外囊泡或可通过调节肠道稳态和肠道菌群来缓解DSS诱导的小鼠结肠炎。该研究为丁酸梭菌改善炎症性疾病提供了新的见解，为探索改善肠道炎症疾病的新型治疗和预防手段奠定了理论基础。参考文献：Clostridium butyricum and Its Derived Extracellular Vesicles Modulate Gut Homeostasis and Ameliorate Acute Experimental Colitis. Microbiol Spectr. 2022 Jun 28:e0136822. doi: 10.1128/spectrum.01368-22.
外泌体资讯网 Microbiology Spectrum|浙江省农业科学院+华中农业大学：丁酸梭菌的胞外囊泡调节肠道稳态并缓解小鼠结肠炎
