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【科研速递】Nature子刊:探秘婴儿肠道菌群利用HMO的关键因子
5822016/12/29 收藏
来源/合生元营养与护理研究院

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生命早期肠道菌群的建立和发展将会对婴儿健康起到重要作用,这一观点目前已经被学术界广泛认可。然而影响菌群发展的机制,尤其是那些影响肠道代谢特征的因子及其作用机制却尚未得到更深入的研究。近期发表于《Nature Communications》杂志上的一项研究,通过利用高通量测序、发酵、细菌基因组分析等方法,对婴儿肠道菌群与岩藻糖基乳糖(FL, 母乳低聚糖HMO中比例最高的成分)之间的作用机制进行了深入探索。


该研究收集了来自27个婴儿在1月龄前的大便样品共202份。首先研究人员利用16S测序对肠道菌群的建立和动态发展进行分析。统计学结果显示,这些婴儿肠道菌群呈现出三种类型,分别是以双歧杆菌、肠杆菌和葡萄球菌科为主的菌群特征。进一步研究发现,与其他类型相比,以双歧杆菌为主的肠道菌群,能够产生更多的乙酸和乳酸,并因此降低了肠道内环境的pH值。此外,研究者还发现在以双歧杆菌为主的肠道内,FL的利用率更高,残余的FL浓度显著低于其他类型。


通过对29株婴儿粪便中分离出来的双歧杆菌的基因组分析发现,绝大部分能够利用FL的菌株都至少具有一种岩藻糖苷酶基因(GH29或GH95)。更重要的是,除了一株分泌胞外糖苷酶的两歧双歧杆菌外,其他分泌胞内糖苷酶的菌株的基因组还同时编码HG-2571基因,对比分析显示其与ABC-转运体系统的碳水化合物结合蛋白簇(FL-SBP)相关。当实验人员从菌株中敲除该基因后,该菌株则不再具有降解利用FL的能力,因此证明该基因对FL的利用起到关键作用。


该研究表明,ABC-转运体系中的底物结合蛋白(SBP)是双歧杆菌对FL的利用的一个关键因素,双歧杆菌通过对FL进行胞内代谢,产生乙酸和甲酸等短链脂肪酸,进而发挥对宿主有益的功能。但值得注意的是,该研究同时也发现:有的双歧杆菌没有ABC-转运体系,而是通过分泌胞外糖苷酶对FL进行胞外降解。 因此作者也提示,在研发益生菌产品的过程中,应同时关注菌株的表型特征和基因型特征,并从机理上阐明益生菌的作用机制,从而为其在目标人群中的应用提供有力的依据。



参考文献 :

Matsuki, et al. A key genetic factor for fucosyllactose utilization affects infant gut microbiota development. Nat Commun. 2016 Jun 24;7:11939.






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