Int J Biol Macromol：黄麻里的益生菌“保镖”——纳米纤维素低剂量护鼠李糖乳杆菌闯过热、氧化和抗生素三重关

在现代快节奏的生活中，肠道健康日益成为人们关注的焦点。益生菌作为维护肠道微生态平衡的重要“守护者”，其在生产加工和胃肠道运输过程中面临的环境胁迫挑战，却常常被大众忽视。想象一下，当我们服用的益生菌制剂在经过高温灭菌、胃酸侵蚀等重重“关卡”后，真正能抵达肠道发挥作用的活菌数量可能大打折扣。如何提高益生菌的抗逆性，成为医药和食品领域亟待解决的关键问题。

近期，Int J Biol Macromol刊登了一项来自中国农业科学院麻类研究所的最新研究成果Jute nanocrystalline cellulose enhances stress resilience in Lactobacillus rhamnosus by modulating transcriptional homeostasis。科研团队发现，从黄麻叶片中提取的纳米晶纤维素（JNCC）作为一种新型膳食纤维，在极低剂量（0.1-10 μg/mL）下就能显著增强鼠李糖乳杆菌对热胁迫、氧化应激和抗生素（如卡那霉素、氨苄青霉素）的抵抗能力，为益生菌的保护提供了全新的解决方案。

黄麻纳米晶纤维素的成分解析与保护效应

研究人员首先对JNCC的单糖组成进行了分析，发现其主要由鼠李糖（30.95%）、葡萄糖醛酸（29.58%）和半乳糖醛酸（20.61%）构成。这一成分特征具有重要的生物学意义，其中鼠李糖作为鼠李糖乳杆菌偏好的碳源，可能为细菌提供了应激适应过程中的能量支持。

在不同胁迫条件下，JNCC展现出显著的保护效果。当面对56℃的热冲击时，1 μg/mL的JNCC虽未在初期显著影响细菌生长，但在48小时后能明显促进鼠李糖乳杆菌的增殖。而在氧化应激实验中，0.5 mM过氧化氢处理导致细菌生长受阻，此时JNCC呈现出浓度依赖性保护作用，同样是1 μg/mL的剂量表现最佳，能在32小时内恢复细菌的生长曲线和活菌数至对照组水平。

图 1：JNCC在热胁迫和氧化胁迫下对鼠李糖乳杆菌的生物保护潜力

抗生素胁迫实验进一步验证了JNCC的保护潜力。在50 μg/mL氨苄青霉素或卡那霉素存在的情况下，低浓度JNCC（尤其是1 μg/mL）能有效缓解抗生素对鼠李糖乳杆菌的生长抑制。值得注意的是，对于卡那霉素胁迫，0.1 μg/mL的JNCC甚至能在培养初期促进细菌生长，超过空白对照组水平；而高浓度JNCC（10 μg/mL）在卡那霉素环境中则表现出初期抑制作用，这提示JNCC的保护效应存在精确的浓度窗口。

图 2：JNCC在抗生素胁迫下对鼠李糖乳杆菌的生物保护潜力

细胞形态与转录调控：JNCC的双重保护机制

扫描电镜观察揭示了JNCC保护的直观证据。在氨苄青霉素胁迫下，未处理的鼠李糖乳杆菌细胞出现皱缩、伸长等形态异常，而JNCC处理组的细胞形态明显改善，长度缩短、宽度增加，接近正常的杆状结构。这表明JNCC可能通过稳定细胞膜结构来抵御抗生素的损伤。

图 3：JNCC在抗生素胁迫下对鼠李糖乳杆菌细胞形态的保护作用

深入的转录组分析为JNCC的保护机制提供了分子层面的解释。当鼠李糖乳杆菌在氨苄青霉素胁迫下与JNCC共同培养时，基因表达谱发生显著变化。研究发现，JNCC能上调ABC转运蛋白、膜转运相关基因的表达，这些蛋白如同细胞的“防御工事”，通过ATP水解提供能量，将抗生素等有害物质排出细胞外，同时调节膜脂分布，维持细胞膜的完整性。

与此同时，JNCC还能下调脂肪酸代谢和辅因子生物合成相关基因的表达，这一策略可能帮助细菌减少能量消耗，将资源集中用于应对胁迫。加权基因共表达网络分析（WGCNA）进一步证实，JNCC处理显著激活了与DNA整合修复、膜合成相关的基因模块，这些通路对于维持基因组稳定性和细胞形态至关重要。

从实验室到临床：JNCC的应用前景与价值

这项研究首次报道了黄麻纳米晶纤维素作为低剂量益生元添加剂的潜力，其通过调控转录稳态增强益生菌的抗逆性。与传统的益生菌保护剂相比，JNCC具有天然来源、生物相容性高、用量少等优势，为功能性食品和生物医药领域提供了新的思路。

试想一下，未来的益生菌制剂或许会添加这种天然的“保护罩”，让更多活菌能顺利抵达肠道，发挥调节免疫、促进消化等健康功效。从食品工业的高温加工环境，到人体复杂的胃肠道生理环境，JNCC都展现出稳定益生菌活性的能力，这无疑为开发更高效的益生菌产品奠定了基础。

随着研究的深入，黄麻纳米晶纤维素在维持肠道微生态平衡、改善抗生素相关性腹泻等方面的应用值得期待。这项研究不仅揭示了膳食纤维与益生菌之间的互作新机制，更为大健康产业中益生菌制剂的优化升级提供了科学依据，有望为人类肠道健康带来新的福祉。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Li L, Zhang Y, Chi H, et al. Jute nanocrystalline cellulose enhances stress resilience in Lactobacillus rhamnosus by modulating transcriptional homeostasis. Int J Biol Macromol. Published online June 18, 2025. doi:10.1016/j.ijbiomac.2025.145364