益生菌并不总是有益于肠道健康

利用一种新型人体“芯片上的内脏炎症”进行的研究表明，益生菌可能并不总是对我们的健康有益。Woojung胫骨、博士生和Hyun君Kim博士,生物医学工程学系助理教授奥斯汀德州大学的芯片用来证明肠道炎症开始当肠上皮的完整性被破坏,并设置在运动事件,导致炎性细胞因子的产生和招聘的免疫细胞。研究结果还表明，当肠道上皮完整时，益生菌对肠道健康有益，但当肠道屏障受损时，益生菌的危害可能大于益处。

“一旦肠道屏障被破坏，益生菌就会像其他通过受损肠道屏障进入人体的细菌一样有害，”合著者Shin说。当肠道屏障是健康的，益生菌是有益的。然而，当它受到损害时，它们会造成弊大于利。本质上，‘好篱笆造就好邻居。’”

研究人员在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上发表了一篇论文，题为《肠道屏障功能障碍在芯片上引发人体肠道炎症宿主-微生物组交叉对话》(host-microbiome cross-talk ina -chip)。

作者写道，人类肠道炎症涉及复杂的过程，包括粘膜损伤、屏障功能受损、免疫细胞的招募和浸润，导致炎症反应，包括炎症细胞因子的分泌。对人类和动物模型的研究也表明，肠道上皮、微生物组和免疫成分之间的功能失调相互作用是炎症发病的关键因素。

然而，确定这种交叉对话的错误之处，以及哪些因素会触发肠道炎症并不容易，因为在现有的模型中不可能操纵这些复杂的相互作用。作者指出:“因此，确定肠道炎症反应开始的关键调制器非常重要，因为这一确定将支持针对整个炎症级联的主要发起者的临床和治疗选择的发展。”

团队的新人类肠道inflammation-on-a-chip有效模拟肠道细胞腔的细胞之间的相互作用,免疫细胞和微生物,并允许科学家触发和监测肠道炎症的发生和发展,在这种情况下,模拟研究小鼠模型中炎症的发展,可以由化学葡聚糖硫酸钠(DSS)。他们认为，这种芯片也代表了第一个这种病变的芯片上的器官。到目前为止，器官芯片技术一直被用来模拟器官在受控环境下的功能，但这种新设备使科学家能够通过添加和删除关键因素来对系统进行微调。

领导这项研究的金博士说:“通过使定制肠道特定条件成为可能，我们可以为这种疾病建立最初的催化剂或起病引发剂。”“如果我们能确定根本原因，就能更准确地确定最合适的治疗方法。”

研究人员使用这种新型微芯片进行的研究表明，DSS治疗损害了上皮屏障的完整性、肠绒毛的结构和黏液的生成，而没有造成细胞毒性损伤。DSS的影响是可逆的。结果表明，dss敏化的上皮细胞与免疫细胞的相互作用增加了氧化应激，导致肠道菌群产生炎性细胞因子，导致免疫细胞的补充。重要的是，研究表明上皮屏障完整性和功能的破坏是引发炎症的最关键因素。而益生菌治疗可有效降低氧化应激，但在dss诱导的屏障破坏后，益生菌不能修复上皮屏障功能障碍和促炎反应。

作者总结道:“通过使用我们的模拟肠道炎症芯片，我们发现屏障功能障碍是引发肠道炎症的最重要诱因之一。”“维持上皮屏障的完整性对于抑制粘膜氧化应激和随后由异常的细胞间宿主-微生物组交叉作用介导的促炎级联是必要和充分的。”

研究人员说，这些发现表明，所谓的“肠道泄漏”的个体可能更容易受到微生物的攻击和增强的免疫渗透，从而导致体内平衡耐受性被破坏时发生的慢性炎症。“我们的机制研究还表明，靶向修复屏障功能障碍可能是一种有效控制局部炎症的引人注目的治疗方法……”

研究人员计划在芯片技术的基础上，开发更多定制化的人类肠道疾病模型，如炎症性肠病或结肠直肠癌模型，从而确定肠道微生物组如何控制炎症、癌症转移和微生物组对癌症免疫治疗效果的影响。