近日，国科大博士生导师、中国科学院微生物研究所研究员刘宏伟团队与山东大学教授刘畅团队合作在Gut Microbes上发表题为“Cross-feeding based rational design of a probiotic combination of Bacteroides xylanisolvens and Clostridium butyricum therapy for metabolic diseases”的研究论文。该研究构建了一种基于微生物“互养”（cross-feeding）机制的下一代益生菌组合，能够有效改善高脂饮食引起的肥胖和糖脂代谢异常，为开发靶向肠道菌群干预代谢性疾病的活菌微生态药物提供了新思路。

当前肥胖、糖尿病等代谢性疾病发病率持续攀升，威胁着公众健康。由于肠道菌群与宿主代谢状态密切相关，靶向调控肠道菌群功能被认为是未来防治代谢病的重要研究方向。

本研究通过宏基因组学与体外互作培养实验，发现两株解木糖拟杆菌（Bacteroides xylanisolvens）与丁酸梭菌（Clostridium butyricum）之间存在显著的营养共生关系：前者可合成叶酸（folate）支持丁酸梭菌的生长及产丁酸能力，而丁酸梭菌则提供叶酸前体对氨基苯甲酸（pABA）反哺前者的叶酸合成。这种互惠互利的共生机制有望显著增强两种菌在宿主体内的代谢稳定性和定殖能力。随后的灌胃模型动物实验也证实：双菌株组合比单一菌株更有效地降低肥胖模型小鼠的体重、改善其糖脂代谢异常和脂肪肝等病理表型。多组学分析表明，双菌组合能更均衡地调节肠道菌群组成，降低疾病相关通路和机会致病菌的丰度，从而恢复肠道菌群稳定性、增强治疗效果。该研究不仅验证了基于微生物共生机制设计最小功能菌群的可行性，还为开发治疗代谢疾病的活菌微生态药物提供了重要思路。

中国科学院微生物研究所已毕业博士研究生乔姗姗为论文第一作者，刘宏伟和刘畅为论文共同通讯作者。美国康奈尔大学教授郭春珺和中国科学院微生物研究所研究员刘双江亦对该工作做出重要贡献。本研究得到国家重点研发计划（2019YFA0905600）和国家自然科学基金（32170117）等项目的资助。

基于微生物“互养”（cross-feeding）机制构建的下一代益生菌组合改善肥胖与代谢异常疾病

原文链接：https://doi.org/10.1080/19490976.2025.2489765