Lachnospiraceae in the Food-Gut Axis: A Critical Review of Dietary Modulation, Immune Regulation, and Translational Barriers.

چکیده اصلی

The interplay between diet, gut microbiota, and host immunity is central to food science. The Lachnospiraceae family ferments dietary fibers to produce short-chain fatty acids (SCFAs), notably butyrate and propionate, with immunomodulatory potential. This critical review distinguishes established findings from hypotheses. Strain-level functional heterogeneity is substantial; findings from one genus cannot be generalized. Specific substrates (inulin, pectin, resistant starch, and arabinoxylan) and food processing methods shape SCFA profiles. Mechanistically, SCFAs regulate immunity via histone deacetylase inhibition, G-protein-coupled receptor activation, and Treg/Th17 modulation. However, most mechanistic data derive from rodent models; human evidence remains largely correlational and cross-sectional. Three major knowledge gaps exist: the lack of strain-level functional characterization, the absence of causal human intervention trials for the vast majority of Lachnospiraceae strains (with Anaerobutyricum soehngenii being the sole exception, tested only in metabolic disease), and limited translation into food systems. Regulatory barriers (generally recognized as safe [GRAS] status exists only for A. soehngenii CH106 and strictly for food use; no other strain has GRAS or qualified presumption of safety [QPS]), safety concerns (rare opportunistic pathogenicity), and technological challenges (oxygen sensitivity and viability in food matrices) further hinder development. Postbiotics (preparations of inactivated microbial cells or their components) and metabolite-based preparations (e.g., purified SCFAs or fermentation supernatants), alongside synbiotic formulations, offer practical near-term alternatives. Importantly, under the International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics (ISAPP) definition, purified metabolites without cellular biomass do not qualify as postbiotics. We conclude that although Lachnospiraceae hold promise for immunomodulatory functional foods, current evidence does not support clinical or commercial claims. Priority research directions include longitudinal human cohorts, strain-level culturomics, and multi-omics integration. This review provides a realistic, food science-centered framework for future investigations.

ترجمه فارسی چکیده

تعامل بین رژیم غذایی، میکروبیوتای روده و ایمنی میزبان در مرکز علم غذا قرار دارد. خانواده لاچنوسپیراسیئه فیبرهای غذایی را تخمیر می‌کند تا اسیدهای چرب کوتاه‌زنجیره (SCFA) تولید کند، به‌ویژه بوتیرات و پروپیونات، که پتانسیل تنظیم‌کننده ایمنی دارند. این مروری انتقادی یافته‌های اثبات‌شده را از فرضیه‌ها متمایز می‌کند. تنوع عملکردی در سطح استرین قابل توجه است؛ بنابراین نمی‌توان یافته‌های یک جنس را به طور کلی‌سازی کرد. زیرساخت‌های خاص (اینولین، پکتین، نشاسته مقاوم و آربینوکسیلان) و روش‌های فرآوری غذایی پروفایل‌های SCFA را شکل می‌دهند. مکانیکاً، SCFAها از طریق مهار هیستون دی‌آسلتاز، فعال‌سازی گیرنده‌های جفت‌شونده با پروتئین G و تنظیم Treg/Th17 ایمنی را کنترل می‌کنند. با این حال، اکثر داده‌های مکانیکی از مدل‌های جوندگان می‌آیند؛ شواهد انسانی عمدتاً همبستگی‌محور و مقطعی است. سه شکاف اصلی دانش وجود دارد: فقدان توصیف عملکردی در سطح استرین، نبود آزمایش‌های مداخله‌ای انسانی علی برای اکثر استرین‌های لاچنوسپیراسیئه (با استثنای آنابوتیرویکوم سوهنگنی که تنها در بیماری‌های متابولیک تست شده است) و محدودیت در ترجمه به سیستم‌های غذایی. موانع نظارتی (وضعیت GRAS تنها برای A. soehngenii CH106 و صرفاً برای استفاده غذایی وجود دارد؛ هیچ استرین دیگری GRAS یا QPS ندارد)، نگرانی‌های ایمنی (بیماری‌زایی شانسی نادر) و چالش‌های فنی (حساسیت به اکسیژن و زنده‌مانی در ماتریس‌های غذایی) توسعه را مختل می‌کنند. پس‌بیوتیک‌ها (آماده‌سازی سلول‌های میکروبی غیرفعال یا اجزای آن‌ها) و آماده‌سازی‌های مبتنی بر متابولیت (مانند SCFAهای خالص یا سوپرناتنت‌های تخمیر)، همراه با فرمول‌های سین‌بیوتیک، جایگزین‌های عملی در کوتاه‌مدت ارائه می‌دهند. به‌طور مهم، طبق تعریف انجمن علمی بین‌المللی پروبیوتیک‌ها و پیش‌بیوتیک‌ها (ISAPP)، متابولیت‌های خالص بدون زیست‌توده سلولی واجد شرایط پس‌بیوتیک نیستند. ما نتیجه می‌گیریم که اگرچه لاچنوسپیراسیئه پتانسیل برای غذاهای عملکردی تنظیم‌کننده ایمنی دارند، اما شواهد فعلی از ادعاهای بالینی یا تجاری پشتیبانی نمی‌کند. جهت‌های پژوهشی اولویت‌دار شامل کوهورت‌های انسانی طولی، کولتورومیکس در سطح استرین و ادغام اومیکس‌هاست. این مروری چارچوبی واقع‌بینانه و متمرکز بر علم غذا برای تحقیقات آینده ارائه می‌دهد.

متن کامل اصلی