预防性补充罗伊氏乳杆菌或其代谢物GABA可预防急性缺血性心脏损伤

2024年3月15日，中国科学院动物研究所、北京干细胞与再生医学研究院宋默识和中国科学院微生物研究所王军共通讯在ADVANCED SCIENCE期刊以“Prophylactic Supplementation with Lactobacillus Reuteri or Its Metabolite GABA Protects Against Acute Ischemic Cardiac Injury”为题发表研究论文。该研究首次报道了预防性补充罗伊氏乳杆菌（Lactobacillus reuteri）及其代谢产物γ-氨基丁酸（GABA），可通过抑制巨噬细胞NLRP3炎症小体激活而降低心脏损伤后的炎症反应，从而对心肌缺血再灌注损伤产生保护作用。

心肌缺血再灌注损伤后，过度的炎症反应可加重心脏的病理性重构，最终导致心力衰竭和个体死亡。研究人员首先发现，在心肌缺血再灌注损伤的小鼠模型中，预防性补充罗伊氏乳杆菌可以改善其心脏功能并降低心脏炎症反应。进一步发现，罗伊氏乳杆菌的心脏保护作用主要通过其重要代谢产物γ-氨基丁酸产生，预防性补充γ-氨基丁酸同样可以在小鼠发生心脏缺血再灌注损伤时改善其心脏功能，并减轻心脏炎症反应。为解析γ-氨基丁酸的心脏保护机制，研究人员对心脏缺血再灌注后1天、3天及7天的各类免疫细胞进行了流式分析，发现γ-氨基丁酸主要减少心肌缺血/再灌注后促炎型巨噬细胞数量。随后，为证明巨噬细胞为罗伊氏乳杆菌及其代谢产物γ-氨基丁酸发挥心脏保护作用的主要细胞类型，通过氯膦酸脂质体清除了小鼠体内的巨噬细胞，并发现γ-氨基丁酸不再具有心脏保护作用，由此提示γ-氨基丁酸的心脏保护作用主要通过作用于巨噬细胞而产生。

研究人员进一步通过骨髓源性巨噬细胞（BMDM）体外脂多糖（LPS）诱导模型的研究表明，γ-氨基丁酸可通过减少巨噬细胞溶酶体泄漏，抑制NLRP3炎症小体激活，从而抑制巨噬细胞向促炎的M1型细胞极化，揭示了罗伊氏乳杆菌及其代谢产物γ-氨基丁酸的炎症抑制和心肌保护作用的具体分子机制。

该研究首次揭示了预防性补充罗伊氏乳杆菌或其代谢产物γ-氨基丁酸，通过作用于巨噬细胞并抑制其促炎反应，从而减轻心脏缺血再灌注损伤的重要作用和分子机制。该研究拓展了人们对罗伊氏乳杆菌及其代谢产物γ-氨基丁酸的生物学功能的认知和可能的应用范围，为将罗伊氏乳杆菌等益生菌及其代谢产物应用于预防性保护急性缺血性心脏损伤提供了重要的理论基础和现实的指导意义。

Figure 1. Pretreatment of L. reuteri ameliorated cardiac damage after I/R.

原文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202307233