🧬 生物学

Isolation and Probiotic Characterization of Bacillus stercoris VR19 from the polyherbal Ayurvedic fermented formulation Madhookasavam

本研究鉴定并表征了从阿育吠陀制剂 Madhookasavam 中分离出的粪芽孢杆菌（*Bacillus stercoris*）VR19，该菌株作为一种具有非溶血安全性、胃肠道应激耐受性、纤维素分解及抗氧化活性，并在秀丽隐杆线虫（*Caenorhabditis elegans*）中具有有效肠道定植能力的候选益生菌。

原作者： Vipasha Rathi, Kamesh R. Babu, Nikhil Chauhan

发布于 2026-11-05

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CC BY 4.0

原作者： Vipasha Rathi, Kamesh R. Babu, Nikhil Chauhan

原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 ⚕️ 这是一篇未经同行评审的预印本的AI生成解释。这不是医疗建议。请勿根据此内容做出健康决定。阅读完整免责声明

人类肠道是一个繁忙的生态系统，居住着数以万亿计的微观居民，它们帮助消化食物、训练免疫系统并抵御入侵者。在这些居民中，被称为益生菌（即在摄入适量时能提供健康益处的活微生物）的一类特定群体长期以来一直是医学关注的焦点。虽然许多人将这些有益细菌与酸奶或乳制品联系在一起，但科学家们正越来越多地从其他地方寻找新的菌株，特别是从传统的发酵食品和药物中寻找。这些古老的制剂通常依赖于自然发酵，这是一个植物和糖类随时间与野生微生物相互作用的过程，从而创造出能够培育强健、韧性细菌的复杂环境。驱动近期研究的问题是，这些传统来源是否蕴藏着未被开发的潜力，能够发现新的、有效的益生菌，使其能够通过人类消化道的严酷旅程并在肠道内定植以发挥益处。

在最近的一项研究中，研究人员将注意力转向了一种名为 Madhookasavam 的传统阿育吠陀药物，这是一种由 Madhuka 树的花朵、蜂蜜以及豆蔻和檀香等其他草药制成的发酵液体。这种配方几个世纪以来一直被用于支持肠道健康，但其内部的微生物世界在很大程度上仍未被探索。研究团队旨在从这种液体中分离出细菌，并测试它们是否具备作为益生菌发挥功能的特定特征。他们不仅仅是在寻找任何细菌；他们需要能够承受胃部酸性环境、经受住肠道中胆盐考验，并能安全定植于肠道而不造成伤害的生物。从他们从该药物中提取的二十种不同细菌菌株中，有一个脱颖而出，成为了一个极具前景的候选者。

研究人员将这一突出的菌株命名为 VR19。在宣布它为潜在的益生菌之前，他们对其进行了严格的安全检查。他们首先测试了该细菌是否会破坏红细胞，这是潜在危险的迹象；VR19 未显示出此类活性，表明它是安全的。随后，他们将其暴露于包括氯霉素和阿奇霉素在内的多种常见抗生素中，以确保它不会成为耐药性的携带者。该菌株对所有这些抗生素都表现出敏感性，这意味着如果患者需要服用这些药物，它将无法存活，这是一个至关重要的安全特征。在确立了安全性之后，团队测试了它的韧性。他们将细菌置于模拟人类胃部的溶液中，范围从高度酸性到中度酸性，发现 VR19 在生存并良好生长，特别是在 pH 值接近 5 和 6 的条件下。他们还用胃蛋白酶（一种消化酶）和胆盐（存在于小肠中）对它进行了挑战。该细菌轻松应对了这些压力源，即使在胆汁浓度高达 3% 以及盐分高达 10% 的情况下，仍能维持其生长。

除了单纯的生存能力外，研究人员还想知道 VR19 到达肠道后究竟能做什么。他们发现该菌株产生一种称为纤维素酶的酶，这种酶有助于分解纤维素——一种存在于植物细胞壁中的坚硬纤维。这种能力具有重要意义，因为这表明该细菌可以帮助宿主消化膳食纤维，从而可能为肠道中的其他有益微生物提供养分。此外，该菌株展示了中和有害自由基的强大能力，这一过程被称为抗氧化活性。在测试中，细菌提取物清除高达 서 72.9% 的自由基，这是衡量其减轻氧化应激（与炎症和慢性疾病有关）能力的指标。

为了观察这些细菌是否真的能在生物体内定居，科学家们使用了一种被称为秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）的小型透明蠕虫作为模型。这些蠕虫拥有一个功能类似于大型动物的简单消化系统，使其成为观察细菌如何与宿主相互作用的理想选择。研究人员给这些蠕虫喂食了 VR19 菌株，并观察了发生的情况。经过数天，他们发现细菌成功地在蠕虫的肠道中定植并持续存在，即使在蠕虫处于饥饿状态时也是如此。这些细菌在蠕虫体内的数量高于标准的实验室食物源，证明了 VR19 不仅能完成旅程，还能建立据点。

最后，为了确定他们到底发现了什么样的生物，团队分析了其遗传密码。通过测序一段被称为 16S rRNA 的特定基因，他们确定 VR19 属于一种名为 Bacillus stercoris 的细菌。这是一种相对较新被认定的细菌物种，虽然此前已有研究探讨过它分解生物质和产生抗菌化合物的能力，但本研究首次将其从阿育吠陀制剂中分离出来，并将其表征为潜在的益生菌。研究结果表明，Bacillus stercoris VR19 结合了安全性、在严酷消化条件下生存的能力以及如纤维消化和抗氧化生产等有用的功能特征。尽管研究人员提醒，在将其用于治疗之前，还需要在哺乳动物和人类身上进行进一步测试，但这项研究强调了传统的发酵药物是人类健康领域中一个丰富且尚未被充分探索的新型微生物盟友来源。

技术摘要：Bacillus stercoris VR19 的分离与益生菌特性表征

问题陈述
尽管益生菌已广泛应用于膳食补充剂、水产养殖和动物饲料，但寻找除传统乳制品和特定地区发酵食品之外的新型、有效菌株仍是一个活跃的研究领域。多草本阿育吠陀发酵制剂（PAFMs），如 Arishta 和 Asava，代表了复杂的微生物生态系统，具有作为本土益生菌细菌储库的潜力。然而，这些来源尚未得到充分开发。本研究旨在从用于治疗肠道相关功能障碍的特定多草本阿育吠陀药物 Madhookasavam 中分离、表征并验证潜在的益生菌候选菌株，以确定其安全性、功能特性以及在肠道内定植的能力。

方法论
研究人员从商业阿育吠陀药房获取了 Madhookasavam，并将其在添加了氟康唑的营养琼脂上进行梯度稀释，以分离细菌菌落。基于形态学选择了 20 个不同的菌落后，研究采用了多阶段筛选过程：

安全性评估： 分离物在血琼脂上进行溶血试验，以检测 $\alpha$ 、 $\beta$ 或 $\gamma$ （无溶血）活性。根据 CLSI 指南，通过 Kirby–Bauer 纸片扩散法测定分离物对一组临床相关抗生素（如阿奇霉素、氯强霉素、庆大霉素）的抗生素敏感性。
胃肠道压力耐受性： 选定的分离株（VR19）在低 pH 值（2.0–6.0）、胃蛋白酶（0.1–1% 且 pH 为 2.0）、胆盐（0.1–3%）和渗透压应激（1–10% NaCl）条件下进行了耐受性评估，孵育时间为 48 小时。
功能表征：
- 纤维素酶活性： 通过使用 3,5-二硝基水杨酸（DNS）法定量羧甲基纤维素（CMC）释放的还原糖来测量。
- 抗氧化活性： 通过 DPPH 自由基清除实验进行评估，测量不同浓度无细胞上清液（CFS）在 517 nm 处的吸光度变化。
体内定植： 利用秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans N2 Bristol）模型评估肠道定植情况。将发育同步的 L4 期线虫暴露于 VR19、E. coli OP50 和 Lactobacillus sp. 中 4 天。通过饥饿处理去除表面细菌后，将线虫匀浆，并计算细菌数量（单位为 log $_{10}$ CFU/每条线虫）。
分子鉴定： 通过 16S rRNA 基因测序、针对 NCBI 数据库的 BLAST 分析以及使用邻接法（Neighbor-Joining method）构建系统发育树对分离物进行鉴定。

关键结果

选择与安全性： 在最初的 20 个分离物中，只有一种被命名为 VR19 的菌株表现出 $\gamma$ -溶血（无溶血）表型，这是益生菌的关键安全标准。VR19 对包括氯强霉素和阿奇霉素在内的所有测试抗生素均具有敏感性。
压力耐受性： VR19 在模拟胃肠道条件下表现出强大的生存能力。它在 pH 2.0–6.0 范围内保持活力，在 pH 5–6 时生长最佳。它能耐受高达 1% 的胃蛋白酶浓度和高达 3% 的胆盐浓度，在 0.3% 胆盐浓度下仍保持超过 70% 的存活率。该菌株在 1% 至 10% 的 NaCl 浓度范围内也未表现出生长抑制。
功能特性：
- 纤维素酶： 该分离株产生的纤维素酶活性为 1.95 U/mL，释放了 0.959 mg/mL 的还原糖。
- 抗氧化： VR19 表现出浓度依赖性的 DPPH 自由基清除活性，在 500 µg/mL 时达到最大值 72.9%，IC $_{50}$ 值为 276.0 µg/mL。
定植： 在 C. elegans 模型中，VR19 成功在线虫肠道内定植并持续存在。细菌计数显示，在饥饿期内，VR19 维持的肠道种群数量与 Lactobacillus sp. 相当，且高于 E. coli OP50 对照组。
鉴定： 分子分析证实该分离物为 Bacillus stercoris。

意义与主张
本文主张 Bacillus stercoris VR19 代表了源自传统阿育吠陀制剂的有前景的益生菌候选菌株。作者断言，该菌株具备理想的益生菌综合特征：非溶血安全性表型、抗生素敏感性、对严苛胃肠道环境（酸、胃蛋白酶、胆盐和盐）的耐受性，以及生物活性酶（纤维素酶）和抗氧化剂的产生。

研究强调，Madhookasavam 及类似的多种草本发酵药物是极具价值且此前尚未被充分开发的、新型益生菌的储库。B. stercoris VR19 的成功分离与表征表明，其在功能性食品、营养保健品及基于微生物组的治疗领域具有潜在用途。然而，作者在临床应用方面保持了谨慎态度，明确指出在将其推荐用于人类治疗之前，需要进行全面的全基因组测序以及在哺乳动物模型和人类临床试验中的验证。

技术摘要：Bacillus stercoris VR19 的分离与益生菌特性表征

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