南湖新闻网讯（通讯员 丁泓皓）近日，生命科学技术学院李英俊教授团队研究成果以“miR-9394b from Lactobacillus paracasei extracellular vesicles targets iNOS to reprogram host NO-ornithine metabolism and ameliorate DSS-induced murine colitis”为题在npj Biofilms and Microbiomes 发表。研究系统揭示了婴儿源副干酪乳杆菌（LPC）及其胞外囊泡（EVs）缓解肠道炎症的分子机制，揭示LPC胞外囊泡可携带miR-9394b进入肠上皮细胞，靶向抑制iNOS表达，重塑宿主NO—鸟氨酸代谢轴，进而协调上皮修复与免疫调节，为益生菌胞外囊泡干预溃疡性结肠炎提供了新的理论依据。
溃疡性结肠炎是一类慢性、复发性肠道炎症疾病，其发生发展与肠道菌群紊乱、黏膜屏障损伤和免疫稳态失衡密切相关。近年来，益生菌被认为是肠炎干预的重要策略，但不同菌株的作用效果存在差异，其真正发挥功能的活性成分和作用靶点仍不清晰。与活菌制剂相比，细菌胞外囊泡作为益生菌分泌的纳米级功能组分，能够携带蛋白质、核酸和代谢物等多种活性物质，参与菌宿互作，为发展更稳定、更精准的后生元干预策略提供了新的方向。
图1. LPC-EVs的形态表征、分离鉴定及体内分布
研究团队分离筛选得到一株母乳喂养婴儿来源副干酪乳杆菌LPC，该菌株在缓解体重下降、降低疾病活动指数、维持结肠长度和改善组织病理损伤等方面表现优异。随后发现LPC菌株能够有效分泌胞外囊泡EVs（图1），LPC-EVs呈典型膜性囊泡结构，携带RNA、DNA和蛋白质等生物活性组分。体内示踪实验显示口服后的LPC-EVs主要分布于胃肠道区域，可在0—24 h内随胃肠道转运并持续被检测到，说明其具备一定的胃肠道稳定性和肠道可及性。
图2. LPC-EVs递送miR-9394b靶向iNOS调控肠上皮NO代谢与屏障修复
研究进一步发现，LPC-EVs能够在较大程度上重现活菌LPC的结肠炎缓解作用，不仅改善体重恢复、疾病活动指数、结肠缩短和组织损伤，还可提高杯状细胞数量，增强ZO-1和Occludin等紧密连接蛋白表达，并降低促炎因子水平（图2）。通过miRNA测序和靶基因预测以及双荧光素酶实验证实，miR-9394b可特异性结合iNOS 3′UTR并抑制其表达。功能实验显示，miR-9394b可降低iNOS和NO水平，同时提高ZO-1、Occludin等屏障蛋白表达，说明其是LPC-EVs调控肠上皮炎症代谢的重要活性因子。
代谢组学结果进一步将这一机制指向NO—鸟氨酸代谢轴。LPC-EVs干预后，结肠组织中鸟氨酸水平升高，精氨酸和脯氨酸代谢等通路发生显著改变，提示LPC-EVs可将炎症状态下偏向NO生成的精氨酸代谢流，重新引导至与组织修复相关的鸟氨酸代谢方向。Transwell共培养实验进一步证明，LPC-EVs并非主要通过直接作用于巨噬细胞来改变其极化状态，而是先调节肠上皮细胞代谢，使其释放更多鸟氨酸，进而促进巨噬细胞由促炎型向抗炎修复型转变。外源添加鸟氨酸也能部分模拟这一效应，降低巨噬细胞iNOS、IL-6和TNF-α表达，并提高Arg1表达。
图3. LPC-EVs递送miR-9394b调控NO—鸟氨酸代谢并介导上皮—巨噬细胞串话模型
该研究提出了“乳酸菌胞外囊泡—miR-9394b—肠上皮细胞—巨噬细胞”调控轴：LPC-EVs将miR-9394b递送至肠上皮细胞后，靶向抑制iNOS，降低炎症相关NO生成，并推动代谢流向鸟氨酸及其相关修复通路；增加的鸟氨酸进一步作为上皮—免疫细胞交流的代谢信号，调节巨噬细胞极化，最终共同促进肠屏障修复和炎症缓解（图3）。该发现不仅拓展了对益生菌胞外囊泡功能货物和宿主靶点的认识，也为开发基于后生元、细菌胞外囊泡和miRNA导向的肠炎精准干预策略提供了新的研究思路。
生命科学技术学院博士研究生丁泓皓为论文第一作者，李英俊教授为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费等项目资助。
审核人：李英俊
【英文摘要】Ulcerative colitis (UC) is a growing global health burden, creating an urgent need for new therapies. While extracellular vesicles (EVs) from probiotic bacteria show therapeutic potential, their molecular mechanisms are largely unknown. This study reveals that Lactobacillus paracasei (LPC) and its EVs (LPC-EVs) alleviate Dextran Sulfate Sodium Salt (DSS)-induced colitis in mice through a multi-faceted mechanism involving partial reshaping of the gut microbiota, suppression of TLR4/NF-κB signaling, and reinforcement of tight junctions. We found that miR-9394b carried by LPC-EVs plays a central role in this effect. In MODE-K cells, miR-9394b directly targets iNOS, shifting arginine metabolism away from nitric oxide (NO) production toward ornithine-associated metabolism. The increased ornithine served as a downstream mediator linking epithelial metabolic remodeling to macrophage polarization. Collectively, these findings support a model in which bacterial EVs mediate the transfer of miR-9394b to coordinate a metabolic-immune response, highlighting a potential avenue for miRNA-guided intervention in experimental colitis.
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41522-026-01023-6
