活性的GABA生成菌及经热处理的益生菌组合在麻醉和咖啡因引起的睡眠障碍模型中改善睡眠并调节炎症反应

《Food Bioscience》：Live GABA-Producing and Heat-Killed Probiotic Consortium Improves Sleep and Modulates Inflammation in an Anesthesia- and Caffeine-Induced Sleep Disturbance Model

　　研究筛选出能产生γ-氨基丁酸（GABA）的乳酸菌，并测试由活菌与灭活菌组成的MSP2C组合对咖啡因诱导的小鼠睡眠障碍模型的影响。结果显示，MSP2C显著延长总睡眠时间（36-44%）、缩短恢复时间（37-39%）和睡眠潜伏期（23%），且效果持续洗脱期，同时降低血清IL-6水平及IL-1β、TNF-α波动性。

　　

刘振书|杨宇杰|蔡成澈|董宇堂|陈宝文

台湾新北市明志科技大学安全、健康与环境工程系，邮编24301

摘要

背景

产生γ-氨基丁酸（GABA）的益生菌可能影响睡眠和全身炎症；然而，活菌与灭活菌联合使用的效果仍不清楚。

目的

评估并筛选产生GABA的益生菌菌株，研究活菌与灭活菌联合使用是否能在咖啡因引起的睡眠障碍模型中改善睡眠并调节炎症。

方法

基于活菌与灭活菌具有不同的抗炎作用，我们筛选了23种乳酸菌菌株以检测其GABA生成能力。其中6种具有中等至高水平的谷氨酸脱羧酶活性的菌株被配制成多菌株益生元组合（MSP2C）。ICR小鼠口服MSP2C或安慰剂21天后，进入7天的洗脱期。在咖啡因引起的睡眠障碍条件下每周评估一次睡眠情况。

结果

从第2周开始，MSP2C使总睡眠时间增加了36-44%，恢复时间缩短了37-39%，第4周时睡眠潜伏期减少了23%，且这些效果在停止使用后仍持续存在。血清IL-6水平显著下降，IL-1β和TNF-α的变异性也有所降低。

结论

MSP2C在多个睡眠指标上表现出显著改善作用，对总睡眠时间、恢复时间和睡眠潜伏期有显著且持久的影响，同时稳定了全身炎症。这些结果突显了GABA生成与睡眠调节之间的功能性关联。

部分内容

引言

失眠是一种普遍的睡眠障碍，不仅扰乱夜间休息，还给健康、认知表现和日常生活带来严重影响。失眠表现为难以入睡或维持睡眠，或睡眠质量不佳，常导致日间功能障碍和生活质量下降1, 2。基于人群的评估通常依赖于自我报告的症状频率——通常每周三次或更多次——或者较少使用其他方法。

益生菌菌株

为了寻找适合用于改善睡眠的GABA生成益生菌菌株，我们比较了实验室培养的菌株和市售菌株的GABA生成能力。四种菌株——Lacticaseibacillus rhamnosus、Lactobacillus gasseri、Ligilactobacillus salivarius TP8和Lacticaseibacillus paracasei TP4——此前已被报道具有预防和治疗尿路感染26, 27、缓解非酒精性脂肪肝病23, 28以及抗炎作用23, 28的功效。

产生GABA的益生菌的筛选与确认

在图2中，我们进行了初步的半定量TLC分析以评估23种乳酸菌菌株的GABA生成能力。这些菌株包括我们在实验室中分离出的几种菌株，以及四种先前报道具有中等至高水平GABA生成的参考菌株，用作阳性对照。结果表明，所有测试菌株均能产生至少中等水平的GABA。

讨论

理论上，研究啮齿动物睡眠调节最准确的方法是在自然、未麻醉的条件下进行观察——理想情况下是在黑暗期或活跃期使用长期的行为记录和脑电图（EEG）及肌电图（EMG）记录。然而，啮齿动物的自发睡眠非常碎片化且个体间和时间上存在差异，周期较短（通常只有几十秒到几分钟），快速眼动（REM）也不规则。

结论

总之，在麻醉和咖啡因引起的睡眠障碍小鼠模型中，MSP2C补充剂在多个睡眠参数上表现出显著且持久的改善作用，包括总睡眠时间、恢复时间和睡眠潜伏期，并减轻了全身炎症，尤其是IL-6水平。这些发现为微生物GABA生成、抗炎作用和睡眠调节之间的功能性联系提供了初步证据。

作者贡献声明

陈宝文：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，监督，项目管理，方法学设计，实验设计，数据管理，概念构思。董宇堂：数据管理。蔡成澈：实验设计，实验实施，数据管理。杨宇杰：方法学设计，实验实施，数据管理。刘振书：撰写 – 审稿与编辑，资源获取，方法学设计，实验设计，资金筹集，数据管理

伦理审批与参与同意

该动物实验方案已获得国立中兴大学动物护理和使用委员会（NCHU IACUC）的批准（批准编号114-039R）。

数据和材料的获取

本研究期间生成和/或分析的数据可向通讯作者索取。

利益冲突

本研究不存在利益冲突。

资助

本研究未接受任何外部资助。

利益冲突声明

作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

本研究部分得到了台湾国家科学技术委员会（NSTC 114-2320-B-005-008）的支持。