Front. Med.,2025年4月17日

肝胆疾病专栏

第12卷 - 2025 | https://doi.org/10.3389/fmed.2025.1538528

脆弱拟杆菌839通过抑制炎症和调节肠道菌群减轻抗结核药物诱导的小鼠肝损伤

李秋娟1†；吴晨冰1†；张康帅1；Ziyi Zhou 1；Jing Li 2；白洁1；曹军3；史晓霞1*

1大连医科大学公共卫生实验教学中心，中国大连

2大连医科大学病理学与法医学教研室，中国大连

3大连医科大学职业与环境健康教研室，中国大连

抗结核药物性肝损伤（ATB-DILI）由一线抗结核药物引发，会中断治疗并增加耐药风险。肠道菌群和肠屏障完整性通过肝-肠轴在ATB-DILI易感性中起关键作用。脆弱拟杆菌839（BF839）等益生菌在调节肠道菌群和炎症反应方面显示出治疗潜力。本研究通过HRZE诱导的肝损伤小鼠模型，探讨了BF839对ATB-DILI的保护作用。BF839干预显著减轻HRZE诱导的肝损伤，表现为降低ALT、AST、AKP和MDA水平，提升SOD和GSH水平，并改善肝脏组织病理学。这些效应与肠道菌群多样性恢复、肠屏障功能增强及炎症反应减轻相关。本研究提示BF839或可作为ATB-DILI的潜在预防策略。

图表摘要。脆弱拟杆菌839（BF839）可通过调节脂多糖（LPS）/Toll样受体4（TLR4）/NF-κB信号通路，恢复肠道菌群平衡、改善肠屏障功能并抑制炎症反应，从而对异烟肼、利福平、吡嗪酰胺和乙胺丁醇（HRZE）诱导的肝损伤产生保护作用。

研究亮点

• 脆弱拟杆菌839（BF839）能有效缓解小鼠ATB-DILI
• BF839可恢复肠道菌群平衡并修复肠屏障
• BF839通过下调LPS/TLR4/NF-κB通路抑制炎症反应

1 引言

结核病（TB）是由结核分枝杆菌引起的传染病，仍是重大公共卫生问题，对人类健康构成严重威胁（1）。目前大多数结核病患者对标准HRZE方案（含异烟肼、利福平、吡嗪酰胺和乙胺丁醇的2个月疗程，后续4个月利福平和异烟肼联用）反应良好（2）。但长期抗生素治疗常导致多种药物不良反应，其中抗结核药物性肝损伤（ATB-DILI）最为常见且严重。研究显示多数ATB-DILI患者出现肝酶升高，严重者可导致腹水和凝血功能障碍（3）。抗结核治疗期间ATB-DILI发生率为2.0-28.0%，中国发病率更高（9.5-14.4%）（4,5）。ATB-DILI是导致治疗中断/失败及产生耐药性的关键因素。

肠道菌群包含1000多种细菌、真菌、古菌、寄生虫和病毒，其中细菌占主导（6）。人类肠道菌群核心菌门为厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门和放线菌门，其微生物总量高达1000亿。肠道菌群与宿主共生，其组成变化反映宿主疾病进展。最新研究揭示了肠道菌群与药物性肝损伤（DILI）的关联，包括对乙酰氨基酚和他克林诱导的肝损伤（7,8）。此外，抗结核药物治疗可能引发肠道菌群失调、破坏肠屏障功能，促使有害菌迁移至肝脏，从而破坏肝脏免疫稳态并加剧肝损伤。Namasivayam等报道结核分枝杆菌感染小鼠仅出现轻微肠道菌群改变（9），而抗结核治疗导致的肝损伤则引起显著变化，包括有益菌减少和条件致病菌增加（10）。ATB-DILI后，FITC-葡聚糖和紧密连接蛋白Occludin等肠屏障标志物减少，内毒素和炎症标志物则急剧升高（11）。这些发现表明DILI与肠道菌群失调存在双向关系，菌群失衡会加速DILI进展。因此，恢复肠道菌群多样性可能成为DILI的新型治疗策略。

益生菌被认为能有效调节胃肠功能、修复肠黏膜屏障、调节免疫功能并抑制有害菌生长。研究表明益生菌对DILI具有改善作用。例如在动物模型中，鼠李糖乳杆菌可激活抗氧化因子Nrf2，减轻乙醇和对乙酰氨基酚引起的肝损伤（12）。阿克曼菌及其外泌囊泡也通过调节肠道通透性和肠道免疫，减轻CCL4和布洛芬诱导的肝损伤（13,14）。因此益生菌是DILI的潜在辅助治疗手段，但目前针对ATB-DILI的研究较少。

脆弱拟杆菌（B. fragilis）是下消化道必需的专性厌氧菌，存在产肠毒素和非产肠毒素两种亚型。产肠毒素亚型与腹泻性疾病相关（15,16）。非产肠毒素菌株如脆弱拟杆菌839（BF839）被视为潜在益生菌，可减轻结肠炎症。BF839在预防肿瘤患者化疗所致胃肠道副作用和骨髓抑制方面已显示疗效（17,18）。该菌株还能通过调节细胞因子表达和肠道菌群平衡，对银屑病患者发挥抗炎作用（17,18）。最新研究表明BF839或可改善自闭症谱系障碍相关胃肠问题（19）。因此我们推测BF839可能改善ATB-DILI相关胃肠症状并纠正肠道菌群失衡，成为ATB-DILI防治的候选菌株。本研究通过建立小鼠模型，采用蛋白质印迹法和苏木精-伊红（H&E）染色评估肝损伤及胃肠屏障功能，并通过16S rRNA基因测序分析肠道菌群组成与多样性，以证实BF839作为DILI患者益生菌的潜力。

2 材料与方法

2.1 动物处理

本研究中BF839由大连图腾生命科学发展有限公司无偿提供。

30只C57BL/6J雄性小鼠（8周龄）购自辽宁长生生物技术有限公司。小鼠自由饮水，饲料配方见表1。饲养于SPF级屏障环境，温度控制在22-26°C，日温差不超过4°C。实验期间相对湿度维持在40-70%，空气洁净度保持7级。噪声控制在60 dB以下，采用12 h光照/黑暗循环。所有动物实验均遵循NIH指南，并经大连医科大学动物实验伦理委员会批准（许可证号：AEE23078）

表1

表1. 标准饲料配方

正式实验开始前，小鼠适应性喂养1周。随后将小鼠随机分为三组：对照组、HRZE组和HRZE+BF839组。对照组小鼠灌胃0.5%羧甲基纤维素钠溶液，4小时后给予0.9%生理盐水；HRZE组给予含0.15 g/kg异烟肼、0.3 g/kg利福平、0.63 g/kg吡嗪酰胺和0.38 g/kg乙胺丁醇的HRZE混合液（溶于0.5%羧甲基纤维素钠溶液），4小时后给予0.9%生理盐水；HRZE+BF839组给予HRZE混合液后，灌胃溶于蒸馏水的BF839菌液（>10⁹ CFU/天/只）。所有动物连续灌胃给药6周，末次给药次日早晨处死。收集血清、肝脏、结肠组织及粪便样本，保存于-80°C备用。

2.2 天冬氨酸氨基转移酶（AST）、丙氨酸氨基转移酶（ALT）、碱性磷酸酶（AKP）检测

采用血清样本检测以下指标：ALT和AST水平分别使用ALT检测试剂盒（南京建成生物工程研究所，货号：C009-2-1）和AST检测试剂盒（南京建成生物工程研究所，货号：C010-2-1）测定；AKP水平使用AKP检测试剂盒（南京建成生物工程研究所，货号：A059-2）检测。

2.3 超氧化物歧化酶（SOD）、丙二醛（MDA）、谷胱甘肽（GSH）含量检测

使用磷酸盐缓冲液PBS提取小鼠肝脏样本总蛋白，检测样本蛋白浓度后进行后续分析。SOD、MDA和GSH水平分别使用商品化试剂盒（碧云天生物技术，中国南通，货号：S0101S；S0131S；S0053）定量检测，所有实验步骤严格遵循制造商说明书。

2.4 苏木精-伊红（H&E）染色

C57BL/6J雄性小鼠处死后立即取肝脏和肠道组织，置于10%中性缓冲福尔马林中固定。随后进行石蜡包埋并切片，4 μm厚石蜡切片经脱蜡、水化后进行H&E染色。染色切片在光学显微镜下观察分析，并适当调节放大倍数。

2.5 酶联免疫吸附试验（ELISA）

使用添加1 mM苯甲基磺酰氟（PMSF）的磷酸盐缓冲液提取小鼠肝脏总蛋白，采用BCA蛋白定量试剂盒测定样本蛋白浓度。使用ELISA试剂盒（联科生物，货号：EK282/4-96；EK201B/3-96；EK206/3-96）定量检测肝脏肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素（IL）-1b和IL-6水平。血清脂多糖（LPS）水平采用LPS检测试剂盒（瑞信生物科技，货号：RX202425M）测定。

2.6 蛋白质印迹分析

使用含1 mM PMSF的RIPA裂解液（索莱宝，R0020）提取小鼠肝脏和肠道组织总蛋白，采用BCA蛋白定量试剂盒（南京诺唯赞生物科技股份有限公司，货号：MK164230）测定蛋白浓度。样本经十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）分离后，转印至0.45 μm聚偏二氟乙烯（PVDF）膜（Millipore，IPVH00010）。用10%脱脂牛奶室温封闭2小时，Tris缓冲盐溶液吐温20（TBST）稀释抗体至推荐浓度。封闭后的膜4°C孵育一抗12小时，室温孵育二抗1小时。实验使用抗体如下：β-肌动蛋白（1:5000，Proteintech，货号：66009-1-Ig）；Toll样受体4（TLR4）（1:1000，Proteintech，货号：66350-1-Ig）；髓样分化因子88（MyD88）（1:500，万类生物，WL02494）；核因子κB（NF-κB）（1:5000，Abmart，T55034）；磷酸化NF-κB（p-NF-κB）（ser536）（1:1000，博奥森，货号：bs17502R）；紧密连接蛋白1（ZO-1）（1:500，万类生物，WL03419）；Occludin（1:1000，万类生物，WL01996）；山羊抗兔IgG（1:5000，博奥森，货号：bs-0295G-HRP）。

2.7 16S rRNA测序

分别于第2周和第6周采集粪便样本。提取并纯化样本DNA后，使用通用引物（16S V3-V4：CCTAYGGGRBGCASCAG，GGACTACNNGGGTATCTAAT）扩增16S rRNA V3-V4区。纯化后的扩增子用于构建测序文库，在Illumina NovaSeq6000 PE250平台（北京诺禾致源科技股份有限公司）进行测序。¹ 使用FLASH（V1.2.11）和fastp（Version 0.23.1）软件生成并过滤双端读长，随后通过QIIME2软件（Version QIIME2-202202）中的DADA2插件进行读长合并、去噪并聚类为高可信度的扩增子序列变体（ASVs）。采用SILVA参考数据库进行物种注释。基于ASV表进行后续多样性分析，包括α和β多样性。为分析各组群落多样性、丰富度和均匀度，使用QIIME2中的Shannon和Chao1指数评估α多样性；为比较组间群落组成差异，基于非加权unifrac距离进行主坐标分析（PCoA）。α多样性统计比较采用单因素方差分析，β多样性差异通过PERMANOVA评估。此外，使用BMKCloud平台进行多组学关联分析。²

2.8 统计分析

数据以均值±标准误（SEM）表示。为确保实验可靠性，所有实验至少重复三次。采用SPSS 26.0软件进行统计分析，多组间比较使用单因素方差分析（ANOVA）。肠道菌群数据中，α多样性通过Chao1和Shannon指数评估，统计差异采用单因素方差分析结合Tukey事后检验进行组间两两比较；β多样性基于非加权uniFrac距离评估，显著性通过PERMANOVA判定。p < 0.05视为具有统计学显著性。

3 结果

3.1 BF839减轻HRZE诱导的肝损伤

如图1所示，HRZE组血清ALT、AST、AKP水平及肝脏指数均显著高于对照组(p < 0.05)，表明HRZE处理诱导了肝损伤(图1A-C)。此外，BF839处理使ALT、AST和AKP水平产生显著响应(图1A-C)。与对照组相比，HRZE组MDA水平升高，而肝组织SOD和GSH水平显著降低(p < 0.05)(图1D-F)。相比之下，BF839处理小鼠的这些指标均被显著逆转(图1D-F)，表明BF839可能对HRZE诱导的肝损伤具有保护作用。

图1

图1. 脆弱拟杆菌839(BF839)减轻异烟肼、利福平、吡嗪酰胺和乙胺丁醇(HRZE)诱导的肝损伤。(A)血清丙氨酸氨基转移酶(ALT)、(B)天冬氨酸氨基转移酶(AST)和(C)碱性磷酸酶(AKP)水平；(D)肝组织匀浆中超氧化物歧化酶(SOD)、(E)丙二醛(MDA)和(F)谷胱甘肽(GSH)水平。每组使用10只小鼠进行分析。为简化展示，图中显示每组随机选取的5只小鼠数据。数值以均值±标准误(SEM)表示。*p < 0.05，**p < 0.01，***p < 0.001，****p < 0.0001。Con：对照组；HRZE：异烟肼+利福平+吡嗪酰胺+乙胺丁醇模型组；BF：HRZE+BF839组。

为直观评估BF839对肝脏的影响，我们对小鼠肝脏切片进行H&E染色(图2)。对照组中，肝小叶结构完整，大部分肝细胞形态正常，仅少数肝细胞出现轻度水肿。然而HRZE组表现出不同程度的肝细胞水肿和轻度脂肪变性，部分肝细胞可见坏死灶，并伴有局灶性炎症细胞浸润。HRZE+BF839组与HRZE组相比，肝细胞水肿和脂肪变性明显减轻，炎症细胞浸润减少。这些结果表明BF839对HRZE诱导的肝损伤和炎症具有保护作用。

图2

图2. BF839减轻肝脏病理改变。肝实质苏木精-伊红(H&E)染色代表性图像(比例尺=100 μm)。蓝色箭头指示脂质空泡；红色箭头代表炎症细胞浸润。Con：对照组；HRZE：异烟肼+利福平+吡嗪酰胺+乙胺丁醇模型组；BF：HRZE+BF839组。

3.2 BF839减轻HRZE对小鼠肠屏障的负面影响

HRZE对肠道屏障具有不良影响，而BF839对肠道损伤的保护作用需进一步研究。通过H&E染色检测病理变化(图3A)。HRZE组虽然各层结构正常，但黏膜层杯状细胞数量显著增加，而吸收性结肠细胞和肠道干细胞数量较对照组减少。这表明HRZE诱导杯状细胞过度增殖，并促进肠道干细胞向杯状细胞分化，可能用于支持肠道再生和上皮功能(图3A)。BF839处理则减轻了杯状细胞的增加(图3A)。

图3

图3. BF839改善HRZE诱导的肠屏障功能障碍。(A)各组结肠H&E染色代表性图像(比例尺=200 μm)。箭头表示炎症细胞浸润。(B)Western blot检测结肠组织中紧密连接蛋白1(ZO-1)和Occludin蛋白水平。数据以均值±SEM表示，每组N=3。*p < 0.05。Con：对照组；HRZE：异烟肼+利福平+吡嗪酰胺+乙胺丁醇模型组；BF：HRZE+BF839组。

为评估肠屏障功能，检测各组代表性紧密连接蛋白表达水平(图3B)。HRZE组ZO-1和Occludin蛋白水平较对照组显著下调(p < 0.05)。BF839处理显著恢复了HRZE组ZO-1和Occludin蛋白水平(p < 0.05)。这些结果表明BF839减轻HRZE诱导的小鼠肠屏障损伤。

3.3 BF839调节HRZE处理小鼠的肠道菌群多样性

作为外源性益生菌，BF839可能影响肠道菌群组成。为验证该假设，收集第2周和第6周小鼠粪便样本进行16S rRNA测序分析菌群组成变化。细菌相对丰度数据见附表S1。与对照组相比，HRZE组在第2周和第6周的扩增子序列变体(ASVs)数量(微生物丰富度指标)均显著降低(p < 0.05，单因素方差分析)。而BF839处理部分恢复了ASVs数量，减轻了HRZE的影响(图4A)。采用分别反映微生物丰富度和多样性的Chao1指数与Shannon指数评估α多样性。第2周和第6周时，HRZE组的指数均显著低于对照组(p < 0.05)。相反，BF组的指数显著高于HRZE组(p < 0.05)，表明BF839改善了HRZE处理破坏的微生物多样性(图4B,C)。基于非加权UniFrac距离的主坐标分析(PCoA)评估组间微生物群落组成的β多样性差异。第2周时，PCoA图显示HRZE组的微生物群落与对照组明显分离(p < 0.05，PERMANOVA)。HRZE+BF839组的聚类部分重叠于对照组和HRZE组之间，提示BF839将菌群调节至更接近对照组的特征。第6周时，HRZE组和HRZE+BF839组的菌群特征仍与对照组轻微分离(p < 0.05，PERMANOVA)，表明BF839对肠道菌群的影响虽减弱但仍持续存在(图4D,E)。这些结果证明BF839可通过改善微生物丰富度和群落结构，缓解HRZE诱导的肠道菌群多样性和组成紊乱。

图4

图4. BF839恢复HRZE诱导的α和β多样性降低。α多样性指标：(A)扩增子序列变体(ASVs)数量，(B)Chao1指数，(C)Shannon指数。β多样性：(D)第2周和(E)第6周基于ASV水平非加权UniFrac距离的主坐标分析(PCoA)。数据以均值±SEM表示，每组N=8。*p < 0.05，**p < 0.01，***p < 0.001，****p < 0.0001。Con：对照组；HRZE：异烟肼+利福平+吡嗪酰胺+乙胺丁醇模型组；BF：HRZE+BF839组。

3.4 BF839调节HRZE处理小鼠的微生物分类谱

如图5所示，从门到属水平分析微生物组谱变化。十个最丰富菌门和三十个最丰富菌属显示各组间肠道菌群组成存在显著差异(p < 0.05，单因素方差分析)。

图5

图5. BF839调节HRZE诱导的肠道菌群组成变化。(A)门水平微生物类群相对丰度，通过粪便样本16S rRNA分析确定。门水平肠道微生物类群相对丰度：(B)拟杆菌门(Bacteroidetes)；(C)厚壁菌门(Firmicutes)；(D)厚壁菌门/拟杆菌门(F/B)比值；(E)疣微菌门(Verrucomicrobiota)。(F)属水平物种组成；(G)属水平肠道微生物类群相对丰度。数据以均值±SEM表示，每组N=8。*p < 0.05，**p < 0.01，***p < 0.001，****p < 0.0001。Con：对照组；HRZE：异烟肼+利福平+吡嗪酰胺+乙胺丁醇模型组；BF：HRZE+BF839组。

在门水平上，拟杆菌门(Bacteroidota)在所有组别中占比最大(图5A)。与Con组相比，HRZE处理组在第2周和第6周时拟杆菌门的相对丰度显著增加(p < 0.05；图5B)。此外，HRZE组在第6周时厚壁菌门(Firmicutes)的富集显著降低(p < 0.05；图5C)。补充BF839后，与HRZE组相比，第6周时拟杆菌门的相对丰度显著降低(p < 0.05；图5B)。HRZE组的厚壁菌门/拟杆菌门(F/B)比值显著低于对照组(p < 0.05)，而第6周时BF839干预使F/B比值较HRZE组显著升高(p < 0.05；图5D)。BF839处理还显著提高了HRZE组第6周时疣微菌门(Verrucomicrobiota)的相对丰度(p < 0.05；图5E)。

在属水平上，观察到11个关键菌属的相对丰度发生显著改变，包括粪杆菌属(Faecalibaculum)、阿克曼菌属(Akkermansia)、毛螺菌科NK4A136组(Lachnospiraceae_NK4A136_group)、粘螺旋菌属(Mucispirillum)、异普雷沃菌属(Alloprevotella)、鼠杆菌属(Muribaculum)、气味杆菌属(Odoribacter)、脱硫弧菌属(Desulfovibrio)、双歧杆菌属(Bifidobacterium)、纤维杆菌属(Colidextribacter)和副萨特氏菌属(Parasutterella)(图5F,G)。具体而言，与对照组相比，HRZE组中粪杆菌属、鼠杆菌属和副萨特氏菌属的相对丰度显著增加(p < 0.05)，而阿克曼菌属、毛螺菌科NK4A136组、粘螺旋菌属、异普雷沃菌属、气味杆菌属、脱硫弧菌属、双歧杆菌属和纤维杆菌属的相对丰度显著降低(p < 0.05)。BF839处理则显著提高了阿克曼菌属、毛螺菌科NK4A136组、粘螺旋菌属、异普雷沃菌属、气味杆菌属、脱硫弧菌属、双歧杆菌属和纤维杆菌属的丰度，同时显著降低了粪杆菌属、鼠杆菌属和副萨特氏菌属的丰度(p < 0.05)。这些发现表明BF839通过将肠道菌群恢复至更健康的组成来调节HRZE诱导的菌群失调。

3.5 BF839通过LPS/TLR4/NF-κB/MyD88信号通路改善HRZE介导的肝脏炎症反应

为评估炎症程度，检测各组小鼠肝组织中促炎细胞因子TNF-α、IL-1β和IL-6水平。与对照组相比，HRZE组TNF-α、IL-1β和IL-6水平显著升高(p < 0.05)(图6A-C)。而BF839处理显著降低(p < 0.05)了HRZE诱导的TNF-α、IL-1β和IL-6水平升高。这些结果表明BF839可减轻HRZE诱导的小鼠肝组织促炎反应。

图6

图6. BF839抑制HRZE诱导的炎症反应及脂多糖(LPS)/Toll样受体4(TLR4)/核因子κB(NF-κB)/髓样分化因子88(MyD88)信号通路。(A)肿瘤坏死因子-α(TNF-α)水平；(B)白细胞介素(IL)-6水平；(C)IL-1β水平；(D)血清LPS水平；(E)Western blot检测TLR4、NF-κB和MyD88蛋白表达；(F)TLR4蛋白表达定量分析；(G)NF-κB和p-NF-κB蛋白表达定量分析；(H)MyD88蛋白表达定量分析。数据以均值±SEM表示，LPS检测每组N=5，蛋白表达检测每组N=3。*p < 0.05，**p < 0.01，***p < 0.001，****p < 0.0001。Con：对照组；HRZE：异烟肼+利福平+吡嗪酰胺+乙胺丁醇模型组；BF：HRZE+BF839组。

为探究HRZE诱导的促炎反应是否通过LPS/TLR4/NF-κB信号通路介导，检测小鼠血清LPS水平及NF-κB信号通路相关蛋白表达。HRZE处理升高血清LPS水平，而BF839处理显著降低(p < 0.05)LPS分泌(图6D)。此外，HRZE处理增强NF-κB磷酸化并上调TLR4和MyD88表达水平，BF839处理则缓解这些效应(图6E-H)。这些结果表明BF839可能通过抑制LPS/TLR4/NF-κB/MyD88信号通路减轻HRZE诱导的肝损伤。

3.6 肠道菌群与血清肝功能、氧化应激及炎症指标的相关性分析

图7展示属水平肠道菌群标志物与血清肝功能、氧化应激和炎症指标的相关性分析。脱硫弧菌属(Desulfovibrio)、毛螺菌科NK4A136组(Lachnospiraceae_NK4A136_group)和气味杆菌属(Odoribacter)与ALT、AST和AKP水平呈负相关，与ZO-1和Occludin呈正相关。相反，粪杆菌属(Faecalibaculum)、鼠杆菌属(Muribaculum)和副萨特氏菌属(Parasutterella)与血清肝功能指标呈正相关，与紧密连接蛋白呈负相关。双歧杆菌属(Bifidobacterium)、阿克曼菌属(Akkermansia)、毛螺菌科NK4A136组、气味杆菌属、异普雷沃菌属(Alloprevotella)、粪杆菌属和鼠杆菌属与氧化应激和炎症指标相关。具体而言，双歧杆菌属、阿克曼菌属、毛螺菌科NK4A136组和气味杆菌属与MDA、TNF-α、IL-1β和IL-6呈负相关，与SOD和GSH呈正相关。而异普雷沃菌属、粪杆菌属和鼠杆菌属与MDA、TNF-α、IL-1β和IL-6呈正相关，与SOD和GSH呈负相关。关于LPS/TLR4/NF-κB通路，脱硫弧菌属、毛螺菌科NK4A136组和气味杆菌属呈负相关，粪杆菌属、鼠杆菌属和副萨特氏菌属则呈正相关。

图7

图7. 属水平肠道微生物与血清肝功能、氧化应激及炎症指标的Spearman相关性分析。采用Spearman相关分析法对所有组别的肠道菌群与血清肝功能、氧化应激及炎症指标进行相关性分析。每组N=8。相关系数阈值设为0.5，*p < 0.05，**p < 0.01，***p < 0.001。

4 讨论

上述数据证实BF839可通过纠正肠道菌群失衡和改善肠屏障功能来预防HRZE诱导的小鼠肝损伤。ATB-DILI对结核病的治疗和预后产生不利影响。肠道-肝脏轴代表肠道菌群与肝脏间的相互作用，在肝脏药物代谢中起关键作用，并促进ATB-DILI的发生。既往研究表明，包括干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)和鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus)在内的多种益生菌可通过恢复肠道菌群失调来改善ATB-DILI(11,20,21)。本研究通过HRZE暴露建立ATB-DILI模型，结果显示BF839可减轻HRZE诱导的肝损伤，表现为降低肝酶(ALT、AST和AKP)水平、改善氧化应激标志物(增加SOD和GSH水平并降低MDA水平)、调节肠道菌群组成、修复肠屏障、通过调节LPS释放入血和肝脏TLR4/NF-κB/MyD88通路来减轻炎症反应。

血清ALT和AST水平是肝功能(包括DILI)的关键敏感指标(3)。本研究中HRZE给药显著升高ALT、AST和AKP水平，并伴有肝脏病理改变。补充BF839显著减轻HRZE诱导的小鼠肝损伤。氧化应激在ATB-DILI中起关键作用(22,23)。抗氧化酶系统(包括SOD、MDA和GSH)常用于评估氧化应激。SOD活性间接反映机体清除氧自由基的能力，而MDA水平可反映脂质过氧化程度。此外，GSH作为重要的抗氧化剂和自由基清除剂，可增强免疫力并减轻炎症。本研究中HRZE处理小鼠肝组织MDA水平显著升高，而SOD和GSH水平显著降低。BF839处理则降低MDA水平并提高SOD和GSH水平，表明BF839可减轻HRZE诱导的肝损伤。

肠-肝轴在肝损伤和各种肝脏疾病的发生发展中起关键作用(24,25)。它代表胃肠道、其微生物群和肝脏之间主要通过门脉循环介导的双向相互作用。肠道黏膜屏障主要由肠道菌群平衡和肠上皮细胞构成(24)。近期研究强调了肠道菌群、肠屏障功能与ATB-DILI之间的关系(11,20,21)。隐窝-绒毛结构和肠上皮的快速更新(依赖于位于隐窝的肠道干细胞)对维持肠道吸收和屏障功能至关重要(26,27)。肠道干细胞分化为过渡扩增细胞，随后发育为分泌细胞或吸收细胞并沿绒毛迁移(28,29)。为应对损伤，肠道干细胞被激活以促进上皮功能和再生。本研究中HRZE暴露诱导杯状细胞过度增殖并促进肠道干细胞向杯状细胞分化，表明上皮损伤加重。此外，在HRZE处理小鼠结肠黏膜观察到炎症。而BF839处理减少杯状细胞增殖、增加肠道干细胞数量并减少炎症细胞浸润。更重要的是，与HRZE处理小鼠相比，BF839显著上调紧密连接蛋白(如ZO-1和occludin)的表达，提示BF839可能改善ATB-DILI诱导的肠屏障功能障碍。

有研究报道抗结核药物会降低肠道微生物多样性(11,20,21,30)。本工作中我们观察到类似结果，HRZE处理减少小鼠ASVs数量、降低α多样性指数并改变肠道菌群组成。而BF839补充恢复肠道菌群多样性和结构，有助于维持微生物平衡。厚壁菌门和拟杆菌门是构成人类肠道菌群主体的两个优势菌门，其中厚壁菌门在结肠中最为丰富。拟杆菌门包含条件致病菌，具有促炎特性(31)。HRZE暴露小鼠中拟杆菌门丰度增加，而厚壁菌门和疣微菌门水平下降。BF839补充改善厚壁菌门和疣微菌门的相对丰度并提高厚壁菌门/拟杆菌门比值。在属水平上，HRZE处理增加拟杆菌门成员鼠杆菌属(Muribaculum)的丰度，该菌在菌群失调肠道中作为致病共生体发挥作用(32)。此外，HRZE处理小鼠潜在益生菌(包括阿克曼菌属、毛螺菌科NK4A136组和双歧杆菌属)水平降低。BF839补充恢复这些有益菌属的相对丰度。值得注意的是，已知阿克曼菌属能促进肠道干细胞增殖分化、增厚黏液层并修复肠黏膜损伤(33)。这些发现提示BF839可能通过潜在益生菌介导的机制促进肠上皮再生。

革兰阴性菌产生的LPS(34)与厚壁菌门/拟杆菌门比值密切相关。肠道菌群平衡破坏会增加肠通透性，使更多LPS进入血流(35)。本研究中HRZE处理小鼠血液LPS水平显著升高，而BF839补充有效降低这些水平。LPS激活TLR4，触发关键促炎细胞因子释放，这些因子是启动强效免疫应答所必需的(34)。当LPS进入血流时，TLR4/NF-κB通路在启动促炎级联反应中起关键作用，特别是在ATB-DILI诱导的肝损伤中(11,21)。该过程导致TNF-α和IL-6产生(36)。我们的研究结果表明HRZE给药增加肝组织TNF-α、IL-6和IL-1β水平并激活TLR4/NF-κB/MyD88通路，这与LPS水平升高相关。相反，BF839处理抑制TLR4、磷酸化NF-κB、MyD88以及HRZE诱导的炎症因子表达。这些结果提示BF839可能通过抑制LPS/TLR4/NF-κB/MyD88信号通路减轻ATB-DILI。

5 结论

综上所述，本研究证明益生菌对ATB-DILI具有保护作用。BF839通过恢复肠道菌群、增强肠屏障完整性及抑制LPS/TLR4/NF-κB信号通路减轻炎症，从而缓解HRZE诱导的肝损伤。这些结果为BF839作为ATB-DILI患者潜在益生菌治疗方案提供理论支持。未来研究将重点评估BF839对人体ATB-DILI的保护作用。

数据可用性声明

本研究数据集可在在线存储库中获取，存储库名称及登录号见文章/补充材料。

伦理声明

动物实验经大连医科大学动物实验伦理委员会批准（许可证号：AEE23078）。研究遵循当地立法和机构要求实施。

作者贡献

QL：概念设计、实验操作、方法建立、初稿撰写；CW：数据整理、形式分析、方法验证、初稿撰写；KZ：形式分析、方法建立、软件应用、初稿撰写；ZZ：方法验证、初稿撰写；JL：方法建立、可视化、初稿撰写；JB：资源提供、可视化、初稿撰写；JC：研究监督、初稿撰写；XS：概念设计、资金获取、实验设计、项目管理、初稿撰写、文稿修订。

基金资助

作者声明本研究获得科研/出版经费支持。本项目受辽宁省教育厅基金（项目编号：JYTQN2023155）和大连医科大学交叉学科研究合作项目团队资助（项目编号：JCHZ2023012）。

致谢

感谢大连图腾生命科学发展有限公司无偿提供本研究所用BF839菌株。该公司未参与研究设计、实验实施、数据收集分析及文章撰写发表决策。

利益冲突声明

作者声明不存在可能构成潜在利益冲突的商业或财务关系。

生成式AI声明

作者声明本文撰写未使用生成式AI技术。

出版方声明

本文所有观点仅代表作者立场，与所属机构、出版方及审稿人无关。文中提及的任何产品或厂商声明均不代表出版方认可或担保。

补充材料

本文补充材料可在以下网址在线获取：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmed.2025.1538528/full#supplementary-material

脚注

^https://magic.novogene.com/customer/main#/homeNew

^www.biocloud.net

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术语表

ATB-DILI - 抗结核药物性肝损伤

anti-TB - 抗结核

ASVs - 扩增子序列变体

AST - 天冬氨酸氨基转移酶

ALT - 丙氨酸氨基转移酶

AKP - 碱性磷酸酶

1. fragilis - 脆弱拟杆菌

BF839 - 脆弱拟杆菌839

DILI - 药物性肝损伤

ELISA - 酶联免疫吸附试验

GSH - 谷胱甘肽

H&E - 苏木精-伊红染色

HRZE - 异烟肼、利福平、吡嗪酰胺和乙胺丁醇

IL - 白细胞介素

LPS - 脂多糖

MDA - 丙二醛

MyD88 - 髓样分化因子88

NF-κB - 核因子κB

OTU - 操作分类单元

SEM - 均值±标准误

ANOVA - 单因素方差分析

PMSF - 苯甲基磺酰氟

SOD - 超氧化物歧化酶

SEM - 标准误

SPF - 无特定病原体

TLR4 - Toll样受体4

TB - 结核病

TNF-α - 肿瘤坏死因子-α

ZO-1 - 紧密连接蛋白-1

关键词：脆弱拟杆菌839，抗结核药物，肝损伤，肠屏障，LPS/TLRs/NF-κB通路

引用格式： Li Q, Wu C, Zhang K, Zhou Z, Li J, Bai J, Cao J and Shi X (2025) Bacteroides fragilis 839 ameliorates anti-tuberculosis drugs-induced liver injury by suppressing inflammation and regulating gut microbiota in mice. Front. Med. 12:1538528. doi: 10.3389/fmed.2025.1538528

收稿日期：2024年12月3日；接受日期：2025年3月27日；

出版日期：2025年4月17日。

编辑：

Philippe Gérard，法国国家农业、食品与环境研究院(INRAE)

审稿人：

Rajbir Singh，帕坦伽利研究所，印度

Yongshou Yang，安徽大学，中国

版权声明：© 2025 Li, Wu, Zhang, Zhou, Li, Bai, Cao and Shi。这是一篇基于知识共享署名许可协议(CC BY)发布的开放获取文章。允许在任何媒介中不受限制地使用、分发和复制，但必须正确署名原始作者和版权所有者，并引用本刊原始出版物，符合学术惯例。不符合这些条款的使用、分发或复制均不被允许。

*通讯作者：Xiaoxia Shi，xiaoxia.shi@foxmail.com

†这些作者对本文贡献均等，共享第一作者身份

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