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Introduction

食物過敏（FA）是人體免疫系統(tǒng)對食物抗原的一種異常免疫反應(yīng)，可導(dǎo)致消化道、呼吸道、皮膚和心血管系統(tǒng)等不適。過敏的臨床癥狀主要包括口或耳發(fā)癢、鼻炎、哮喘、嘔吐、腹瀉、呼吸困難等，嚴(yán)重者甚至?xí)?dǎo)致休克甚至死亡。近年來，F(xiàn)A的流行率和發(fā)病率顯著上升。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，F(xiàn)A在不同國家、不同年齡階段均有流行，且總體流行率逐年上升。顯然，F(xiàn)A已成為一個全球性的公共衛(wèi)生問題。作為一種復(fù)雜的免疫學(xué)疾病，F(xiàn)A目前尚無根治方法，嚴(yán)格避免食物過敏原仍是最有效的預(yù)防手段。然而，由于飲食的復(fù)雜性，F(xiàn)A的發(fā)生并不能完全避免，仍需通過其他手段進(jìn)行治療，主要包括過敏原特異性免疫療法和非特異性免疫療法。過敏原特異性免疫治療在脫敏方面療效顯著，但可能會引起胃腸道不良反應(yīng)等副作用。至于過敏原非特異性免疫治療，抗過敏藥物主要包括抗組胺類藥物、腎上腺素和糖皮質(zhì)激素等，這些藥物起效快、療效顯著，但可能產(chǎn)生副作用和耐藥性。因此，迫切需要尋找天然物質(zhì)來預(yù)防或治療FA及相關(guān)免疫疾病。

滅活益生菌又稱后生元，與活益生菌相比，具有環(huán)境穩(wěn)定性和加工穩(wěn)定性好、易于運(yùn)輸和儲存、無耐藥基因傳遞風(fēng)險(xiǎn)、安全性高等優(yōu)點(diǎn)。滅活益生菌的主要成分包括茶酸、脂脫落酸、肽聚糖、膜蛋白等?；钚砸嫔驯粡V泛證實(shí)可通過多種途徑緩解卵清蛋白（OVA）誘發(fā)的過敏癥，包括免疫調(diào)節(jié)、抑制炎癥信號通路和恢復(fù)紊亂的腸道微生物群等。有趣的是，滅活益生菌已被證明可以通過多種途徑調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)，逐漸引起研究人員的關(guān)注。

東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院鄭淼博士、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院姜毓君教授等在本研究中以O(shè)VA誘導(dǎo)的FA小鼠（BALB/c）為研究對象，探究了熱滅活副干酪乳桿菌JY56（HK-L. paracasei JY56）對FA小鼠的緩解機(jī)制。本研究旨在為滅活益生菌在過敏及相關(guān)疾病功能食品中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

Results and Discussion

HK-L. paracasei JY56可改善FA小鼠的臨床過敏癥狀

FA可導(dǎo)致小鼠體質(zhì)量下降，直腸溫度顯著降低，并出現(xiàn)抓撓、毛發(fā)蓬亂、嗜睡、自主活動減少、哮喘和呼氣性呼吸困難等癥狀。在第43天，F(xiàn)A組的體質(zhì)量顯著低于NC組（圖1A）。然而，不同劑量的HK-L. paracasei JY56均抑制了體質(zhì)量的下降。此外，在第43天，測量小鼠直腸溫度變化，圖1B顯示，OVA組小鼠直腸溫度變化最顯著（（-0.90±0.03）℃），而不同劑量的HK-L. paracasei JY56治療組的溫度變化顯著低于FA組，且呈劑量依賴性。其中，MLP組和HLP組的體溫變化趨向于NC組，無明顯變化。過敏評分結(jié)果顯示（圖1C），NC組小鼠無過敏反應(yīng)，OVA組小鼠過敏評分較高，主要癥狀為抓鼻、抽搐和哮喘，而使用HK-L. paracasei JY56干預(yù)后過敏癥狀得到顯著緩解。

圖1 HK-L. paracaseiJY56 對 FA 小鼠過敏反應(yīng)的緩解作用

HK-L. paracasei JY56可降低FA小鼠血清中的OVA特異性抗體和過敏介質(zhì)水平

食物過敏伴隨著血清中OVA-sIgE和OVA-sIgG水平的升高。如圖2A-B所示，給予不同劑量的HK-L. paracasei JY56后，F(xiàn)A組小鼠血清中的OVA-sIgE和OVA-sIgG水平明顯下降。此外，在過敏階段，肥大細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞會發(fā)生脫顆粒反應(yīng)，并釋放一系列過敏介質(zhì)（如組胺和肥大細(xì)胞蛋白酶）。通過檢測小鼠血清中組胺和MMCP-1的水平，發(fā)現(xiàn)灌胃HK-L. paracasei JY56的FA小鼠血清中組胺和MMCP-1水平的降低，且呈劑量依賴性（圖2C-D）。結(jié)果表明，F(xiàn)A小鼠體內(nèi)特異性抗體和過敏介質(zhì)的水平與過敏評分呈正相關(guān)。此外，該研究還表明，HK-L. paracasei JY56可通過抑制OVA特異性抗體的分泌和過敏介質(zhì)的釋放來緩解小鼠的FA。

圖2 小鼠血清中的OVA特異性抗體和過敏介質(zhì)水平

HK-L. paracasei JY56可抑制FA小鼠異常的Th2和Th17免疫反應(yīng)

本研究從脾臟淋巴細(xì)胞亞群和相關(guān)細(xì)胞因子分泌的角度來探究HK-L. paracasei JY56對全身免疫反應(yīng)的調(diào)控。如圖3，F(xiàn)A組小鼠脾臟中標(biāo)記的T淋巴細(xì)胞、DCs和Th17細(xì)胞數(shù)量顯著高于NC組，Tregs數(shù)量顯著低于NC組。這表明，OVA的刺激導(dǎo)致了FA小鼠的異常免疫反應(yīng)。值得注意的是，灌胃不同劑量的HK-L. paracasei JY56可不同程度地減少T淋巴細(xì)胞、DC和Th17的數(shù)量。此外，灌胃HK-L. paracasei JY56可逆轉(zhuǎn)OVA致敏誘導(dǎo)的Tregs數(shù)量減少。結(jié)果表明，HK-L. paracasei JY56可通過調(diào)節(jié)淋巴免疫細(xì)胞提高免疫調(diào)節(jié)能力，進(jìn)而緩解OVA誘導(dǎo)的FA。

圖3 脾臟淋巴細(xì)胞的免疫組化分析

HK-L. paracasei JY56可改善腸道屏障損傷

除了免疫細(xì)胞分化失衡外，F(xiàn)A還常常伴隨著腸上皮屏障的損傷。本研究通過空腸組織的H&E染色和TB染色以及qRT-PCR進(jìn)一步分析了腸屏障的完整性。圖4A表明，不同劑量的HK-L. paracasei JY56干預(yù)可在不同程度上減輕炎癥和空腸上皮結(jié)構(gòu)的損傷，且劑量越大效果越顯著。過敏原刺激會導(dǎo)致小鼠空腸肥大細(xì)胞脫顆?；罨?，進(jìn)而引起過敏性炎癥。通過TB染色（圖4B）發(fā)現(xiàn)與NC組相比，OVA組小鼠視野中肥大細(xì)胞數(shù)量明顯增加，且形態(tài)不清晰，而服用HK-L. paracasei JY56可以逆轉(zhuǎn)這一現(xiàn)象。結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)，HK-L. paracasei JY56通過抑制肥大細(xì)胞活化，降低了FA小鼠血清中過敏介質(zhì)和細(xì)胞因子的水平。

圖4 空腸組織的H&E染色和TB染色

HK-L. paracasei JY56抑制TLR4/NF-κB炎癥通路的激活

TLR4/NF-κB信號通路參與了肥大細(xì)胞活化和多種炎癥反應(yīng)。為了進(jìn)一步探討HK-L. paracasei JY56緩解FA的信號機(jī)制，本研究從基因和蛋白水平研究了對TLR4/NF-κB信號通路的抑制作用。如圖5所示，結(jié)果表明OVA挑戰(zhàn)激活了TLR4/NF-κB炎癥通路，從而促進(jìn)了過敏相關(guān)炎癥的發(fā)展。與OVA組小鼠相比，LLP、MLP和HLP組小鼠的TLR4、MyD88、TRAF6和NF-κB p65基因的相對表達(dá)量顯著下降。高劑量HK-L. paracasei JY56的效果最好，與OVA組相比，TLR4、MyD88、TRAF6和NF-κB p65基因的相對表達(dá)量分別降低了259%、54%、85%和264%。結(jié)果表明，HK-L. paracasei JY56可通過抑制TLR4/NF-κB炎癥通路的激活來緩解FA。

圖5 TLR4/NF-κB炎癥通路關(guān)鍵基因的mRNA表達(dá)

HK-L. paracasei JY56調(diào)節(jié)FA小鼠的腸道微生物

過敏原會導(dǎo)致腸道環(huán)境紊亂，而腸道微生物群失調(diào)與FA的進(jìn)展有關(guān)。圖6A-D表明，HK-L. paracasei JY56恢復(fù)了FA小鼠腸道微生物群的豐度和多樣性。此外，研究了各組FA小鼠腸道微生物菌群在門和屬的變化，結(jié)果如圖6E-F所示。HK-L. paracasei JY56在門級和屬級上增加有益菌的豐度，降低有害菌的豐度，改善FA小鼠的腸道穩(wěn)態(tài)，緩解OVA誘導(dǎo)的FA。如圖6G所示，進(jìn)一步分析腸道微生物群與FA生理及病理指標(biāo)的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，Lactobacillus與OVA-sIgE、OVA-sIgG、組胺、MMCP-1、IL-4、IFN-γ、IL-17A和TNF-α呈顯著負(fù)相關(guān)。此外，Alistipes與IL-17A和TNF-α呈顯著負(fù)相關(guān)，Ruminococcus與OVA-sIgE、OVA-sIgG、組胺、MMCP-1、IL-4、IFN-γ和IL-17A呈顯著負(fù)相關(guān)。相反，Oscillospira與IL-4和IFN-γ呈顯著正相關(guān)。這些結(jié)果表明，F(xiàn)A小鼠的生理及病理指標(biāo)與腸道微生物之間存在很強(qiáng)的相關(guān)性。

圖6 HK-L. paracaseiJY56處理對FA小鼠腸道微生物群組成的影響

Conclusion

本研究結(jié)果表明，HK-L. paracasei JY56可通過多種途徑緩解OVA誘導(dǎo)的FA。首先，HK-L. paracasei JY56可減輕臨床過敏癥狀。此外，HK-L. paracasei JY56還能降低小鼠血清中OVA-sIgE、OVA-sIgG、組胺和肥大細(xì)胞蛋白酶的水平。同時(shí)，HK-L. paracasei JY56還能調(diào)節(jié)小鼠脾臟中的淋巴免疫細(xì)胞。此外，HK-L. paracasei JY56有助于增強(qiáng)腸道物理屏障的完整性并抑制炎癥反應(yīng)。最后，HK-L. paracasei JY56可通過調(diào)節(jié)腸道微生物群，增加小鼠腸道內(nèi)容物中產(chǎn)生SCFAs細(xì)菌的相對豐度，從而增加腸道SCFAs含量，緩解FA。與藥物治療相比，HK-L. paracasei JY56是一種更經(jīng)濟(jì)、更安全的緩解FA的方法，在治療過敏及相關(guān)疾病的功能食品中具有廣闊的應(yīng)用前景。

第一作者

鄭淼，女，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院博士研究生。食品科學(xué)專業(yè)。

通信作者

姜毓君，男，二級教授、博士生導(dǎo)師，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院院長、乳品科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。入選長江學(xué)者特聘教授、國家“萬人計(jì)劃”領(lǐng)軍人才。榮獲全國食品安全工作先進(jìn)個人、中國食品科技學(xué)會科技創(chuàng)新獎——突出貢獻(xiàn)獎。擔(dān)任國務(wù)院食品安全委員會專家委員會委員、中國營養(yǎng)保健食品協(xié)會副會長。

主要從事乳制品、嬰幼兒配方食品和特醫(yī)食品等特殊食品和功能食品研究，先后承擔(dān)國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃國際合作重點(diǎn)專項(xiàng)、國家科技支撐計(jì)劃、國家“863”計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、教育部科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目等課題30余項(xiàng)；獲省級科技進(jìn)步二等獎2項(xiàng)、行業(yè)科技一等獎1項(xiàng)、中國食品科技學(xué)會突出貢獻(xiàn)獎1項(xiàng)、省優(yōu)秀專利獎1項(xiàng)；授權(quán)中國和美國專利30余件；主編或共同出版專著教材10余部；以第一作者或通訊作者發(fā)表學(xué)術(shù)論文200余篇。主持和主要參與多項(xiàng)國家乳品安全與品質(zhì)相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范的制定。

Heat-killed Lactobacillus paracasei JY56 can relieve ovalbumin-induced food allergy via regulating immuno-inflammatory responses and gut microbiota

Miao Zheng, Ming Ma, Ruxue Fang, Yilin Sun, Xinyan Yang, Chaoxin Man, Qianyu Zhao*, Yujun Jiang*

a Institute of Food Science and Technology, College of Biological Science and Engineering, Fuzhou University, Fuzhou 350108, China

b Food Nutrition and Health Research Center, School of Advanced Manufacturing, Fuzhou University, Jinjiang 362200, China

c School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China

d Beijing Laboratory for Food Quality and Safety, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China

e School of Health Science and Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China

1 Both authors contributed equally.

*Corresponding author.

Abstract

Food allergy (FA) is an aberrant immune response triggered by the ingestion of a food antigen. Ovalbumin (OVA)-sensitized and challenged BALB/c mice were orally administered heat-killed (HK)-Lactobacillus paracasei JY56. In this work, HK-L. paracasei JY56 alleviated the FA-induced decrease in body weight and rectal temperature and reduced the allergy score. Serum analysis showed that HK-L. paracasei JY56 reduced the levels of specific antibodies (OVA-specific Immunoglobulin E (sIgE) and OVA-specific Immunoglobulin G (sIgG)) and allergic mediators (histamine and mast cell protease) in FA mice. In addition, HK-L. paracasei JY56 also could alleviate OVA-induced FA by suppressing T helper (Th)2 and Th17-type immune responses, which was evidenced by the regulation of splenic lymphocyte subpopulations and associated cytokine secretion. Moreover, jejunal histological analysis and intestinal barrier function related gene expression measurement were performed to verify the intestinal barrier repair of HK-L. paracasei JY56. Meanwhile, the TLR4/NF-κB inflammatory pathway activation was inhibited by HK-L. paracasei JY56 at gene and protein levels. Finally, HK-L. paracasei JY56 was performed to modulate the gut microbiota structure and increase the levels of short-chain fatty acids. In conclusion, HK-L. paracasei JY56 could alleviate OVA-induced FA in multiple ways, and this study provides a theoretical basis for the application of inactivated probiotics in functional foods for FA.

Reference:

ZHENG M, MA M, FANG R X, et al. Heat-killed

Lactobacillus paracasei

本文編譯內(nèi)容由作者提供

編輯：梁安琪；責(zé)任編輯：孫勇

封面圖片：圖蟲創(chuàng)意

為匯聚全球智慧共探產(chǎn)業(yè)變革方向，搭建跨學(xué)科、跨國界的協(xié)同創(chuàng)新平臺，由北京食品科學(xué)研究院、中國肉類食品綜合研究中心、國家市場監(jiān)督管理總局技術(shù)創(chuàng)新中心（動物替代蛋白）、中國食品雜志社《食品科學(xué)》雜志（EI收錄）、中國食品雜志社《Food Science and Human Wellness》雜志（SCI收錄）、中國食品雜志社《Journal of Future Foods》雜志（ESCI收錄）主辦，西南大學(xué)、 重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院、 重慶市農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟、重慶工商大學(xué)、重慶三峽學(xué)院、西華大學(xué)、成都大學(xué)、四川旅游學(xué)院、西昌學(xué)院、北京聯(lián)合大學(xué)協(xié)辦的“ 第三屆大食物觀·未來食品科技創(chuàng)新國際研討會 ”， 將于2026年4月25-26日 （4月24日全天報(bào)到） 在中國 重慶召開。

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