Probiotic Traits and Anti-Biofilm Potential of Bacillus subtilis JS03 From Freshwater Sponge Ephydatia fluviatilis Against Clinical Pathogens
本研究将分离自淡水海绵 *Ephydatia fluviatilis* 的枯草芽孢杆菌 *Bacillus subtilis* JS03 表征为一种极具前景的益生菌候选菌株，因其具有强大的抗逆性、非致病性，以及针对多种临床病原体的显著抗菌和抗生物膜活性。
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在人体深处，一个繁忙的微生物社区正不知疲倦地工作，以维持健康，辅助消化并训练免疫系统。几个世纪以来，人们一直依赖于被称为“益生菌”的有益细菌来支持这一内部生态系统，通常从发酵食物或人类肠道本身获取这些细菌。然而，大自然提供了广泛的其他环境，在这些环境中，这些有益的微生物可能正蓬勃生长，等待着被发现。其中一个被忽视的栖息地是淡水海绵——一种生活在河流和湖泊中的简单滤食性动物。这些海绵充当着活体过滤器，捕捉水流及其中的微观生命，创造了一个独特的化学环境，从而促进专门化细菌的生长。科学家们长期以来一直怀疑，这些隐藏的细菌群落会产生强大的化合物来保护其宿主，但生活在淡水海种内的细菌的具体潜力在很大程度上仍是一个未被开发的领域。
研究人员通过采集来自印度一个湖泊的已知淡水海绵——Ephydatia fluviatilis 的样本，展开了对这一可能性的调查。他们的目标是从海绵组织中分离出一种特定的细菌，并确定它是否具备作为人类或动物安全有效益生菌所需的特质。他们重点研究了一株被命名为 Bacillus subtilis JS03（枯草芽孢杆菌 JS03）的菌株。为了确认其身份，团队在显微镜下观察了它的物理形状，测试了它对各种化学物质的反应，并分析了其遗传密码。结果证实，该生物确实属于芽孢杆菌属，这是一类以能够形成坚硬、具有保护性的芽孢而闻名的细菌，这种特性使它们能够在其他细菌可能死亡的恶劣条件下生存下来。
任何益生菌面临的第一个重大障碍是能否在人类消化系统中生存。胃是一个高度酸性的环境，而小肠含有可以分解细胞壁的胆盐。研究人员测试了 Bacillus subtilis JS03 是否能经受住这些攻击。他们将细菌置于模拟胃酸的溶液中，发现虽然它在极端酸性环境下表现挣扎，但在中度酸性条件下生存情况良好，在类似于进食后胃部 pH 水平的环境下，24 小时后仍有约 80% 的细菌存活。在暴露于胆盐时，该菌株表现出了卓越的韧性，在高浓度的胆盐中停留三小时后，仍有近 97% 的种群存活。这表明该细菌可以成功穿过消化道到达肠道，并在那里发挥其有益作用。
除了生存能力外，优秀的益生菌还必须能够粘附在肠道粘膜上以发挥作用。团队测量了细菌粘附表面及彼此结合的能力。他们发现该菌株具有高度的疏水性，这意味着它天然排斥水并偏好粘附在油性表面，这一特性有助于细菌附着在肠壁上。在测量细菌聚集速度的测试中，近 90% 的种群在四小时内完成了聚集。这种强烈的聚集自身及附着于表面的倾向，表明其具有极高的定植肠道并建立稳定存在感的潜力，而非仅仅是经过并被排出体外。
安全性是任何拟用于人类或动物消费的生物体的最关键要求。研究人员严格检查了危险迹象，例如破坏红细胞或产生毒素的能力。该菌株未显示出溶血现象，这意味着它不会分解血细胞，并且缺乏通常与致病菌相关的卵磷脂酶。此外，团队还针对一系列常见抗生素对该细菌进行了测试，以确保它不会导致日益严重的药物耐药性问题。结果显示，虽然该菌株对青霉素和四环素等一些旧抗生素具有抗性，但它对包括环丙沙星和美罗培南在内的几种现代关键药物保持敏感。这种模式表明，该菌株并不携带可能传递给有害细菌的危险、可转移的耐药基因。
或许最令人兴奋的发现是该细菌对抗有害病原体的能力。研究人员将该菌株针对几种致病细菌（包括金黄色葡萄球菌和粪肠球菌）进行了测试。Bacillus subtilis JS03 产生的物质有效地抑制了这些病原体的生长，形成了有害细菌无法生长的清晰区域。它对金黄色葡萄球菌（一种常见的感染诱因）特别有效。此外，该菌株展示了降解现有生物膜的能力，生物膜是病原菌为了屏蔽治疗而构建的黏性保护层。通过打破这些防御并防止新防御的形成，这种益生菌候选者展现了双重能力：它既能保护宿主免受感染，又能帮助清除现有的感染。
研究结论认为，这种从未被探索的淡水海绵中分离出的细菌，拥有一种使其成为强有力益生菌候选者的稳健特质组合。它能够在肠道的严酷条件下生存，能有效地粘附在肠壁上，能够对抗危险的病原体，并且在进行这些活动时不会表现出毒性或传播抗生素耐药性。虽然这些发现是基于实验室测试，且仍需在活体生物中进行进一步研究以确认其全部潜力，但这项研究强调了淡水海绵是发现新型有益微生物的重要来源。这一发现为寻找支持健康的自然解决方案打开了一扇新门，暗示着下一代益生菌可能并非来自货架上的酸奶，而是来自我们淡水湖泊中静静过滤的海绵。
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